Контактный аппарат для окисления двуокиси серы Советский патент 1983 года по МПК B01J8/04 

Изобретение относится к производству серной кислоты, в частности к конструкции контактных аппаратов, предназначенных для окисления двуокиси серы в серный андигдир, и может .быть использовано в металлургической химической, а также в нефтеперерабатывающей промышленности. Известна конструкция контактного аппарата с кипящими слоями катализатора типа КС. Сернистый газ поступает через штуцер в цилиндрический кор пус контактного аппарата и проходит снизу вверх последовательно слои контактной массы, расположенные на газораспределительных решетках, а прореагировавший газ выходит из аппарата через верхний штуцер. Избыточ ное тепло реакции отводится теплообменными элементами,вмонтированными в слоях катализатора. Перегородки между слоями с патрубками входа я выхода газа возле них отсутствуют Cl Недоста ки этого контактного аппа рата типа КС - продольное и поперечное перемешивание исходных реагентов и продуктов реакции и проскок части газа в виде пузырей, которые ;снижают степень превращения в 5-слой ном аппарате с 97-98 до 96% i сложность распределения газа по сечени э; аппарата, особенно с возрастанием диаметра аппарата с уменьшением высоты слоев катализатора высокое сопротивление газораспределительных решеток и истирание гранул катализатора в кипящем слое. Известна конструкций контактно- . го аппарата с- вертикальными слоями катализатора. Поступакидий через штуцер в аппарат сернистый газ окисляется на Г-м слое катализатора, загру женного в короба из двух вертикальных стенок - жалюзей, охлаждается после слоя Б горизонтальном трубчато теплообменнике внутри корпуса, затем проходит смеситель, вмонтированный в отверстие горизонтальной междуслойной перегородки и поступает на 2-й слой.Аналогичным образом, прОйдя 4 или 5 слоев, проконтактировавший газ выходит из аппарата. Патрубк входа газа на слой и выхода газа после слоя возле перегородок отсутствуют 2% Недостатки, данного аппарата состоят в сложности конструкции ввиду применения горизонтальных внутренних теплообменников, которые конструктив но сложнее вертикальных из-за дополнительных решеток жесткости, предох раняющих трубки от прогиба и ограничительных коробов, препятствующих проходу газа через свободное сечение, а также забивка трубок окалиной и сульфатами, которые накапливаются в горизонтальных трубках ; усложнеНИИ загрузки и выгрузки катализатора из-за близкого расположения коробов j усадке вертикальных слоев, создающей неравномерность проходу газа и снижающей степень превращения от 9798 до 96%. Вследствие указанных недостатков эти аппараты не нашли применения в промышленности. Известна конструкция контактного аппарата, в котором сернистый газ поступает в цилиндрический корпус сверху и проходит 4 слоя катализатора. Между СЛОЯМИ под углом 8-25 к горизонту установлень плоские наклонные перегородки, с обеих сторон которых в корпу с аппарата проходят .. патрубки входа и выхода газа, не доходящие до перегородок. Газ между слоями охлаждается в выносных теплообменниках и после 4-го слоя выходит из аппарата Сз 1. Недостатков этого аппарата является изменение сечения по высоте между перегородками, что приводит к неравномерному проходу газа через слой и, вследствие этого, к снижению степени превращения двуокиси серы, а также к большим затруднениям при загрузке и выгрузке катализатора в узком пространстве под перегородкой . Наиболее близким к предлагаемому является контактный аппарат для ; окисления двуокиси серы, состоящий из вертикального корпуса, с расположенной в нем центральной колонной, сферическими перегородками для разделения слоев катализатора и патрубками входа и выхода газа 4. Недостатком этого контактного аппарата является то, что он при производительности loop т/сут, диаметре 12 ми наличии 4 слоев катализатора имеет большую высоту - 22 мм из-за расположения патрубков входа и выхода газа сверху и снизу междуслойных сферических перегородок. Цель изобретения - уменьшение металлоемкости за счет уменьшения габаритор аппарата. Указанная цель достигается тем, что конструкция контактного аппарата для окисления двуокиси серы содержит вертикальный корпус с патрубками входа и выхода газа, внутри которого установлена Центральная колонна с:;закрепленными на ней по вертикали решетками со слоем катализатора и размещенными между ними разделительными сферическими перегородками , при этом в сферической перегородке выполнено отверстие и в нем размещен патрубок входа газа, а патрубок выхода газа установлен соосно над сферической перегородкой. Ось патрубка для ввода газа делит образующую перегородки в соотношении 0,1-0,5 : 0,5-0,9.

Если ось патрубка делит образующую перегородки так-, что нижняя часть образующей составляет менее 0,1 ее общей длины (при этом верхняя часть более 0,9), то вследствие расположения патрубка у слоя, сдувается катализатор Если нижняя часть образующей больше 0,9 ( при этом верхняя часть меньшей 0,1, то усложняется равномерность распределения газа и удлиняются размеры патрубка, что повышает расход металла. При соотношении, равном 0,5 : О,5,ось патрубка, проходит через середину образующей перегородки, а промежуточные значения соотношения 0,1-0,5 : 0,5-0,9 можно использовать.

На чертеже изображен контактный аппарат для окисления двуокиси серы.

Он включает корпус 1, центральную колонну 2, сферические выпуклые перегородки 3, разделяющие слои катализатора, патрубки 4 для входа газа на слои катализатора и 5 для выхода газа после слоев катализатора в выносные теплообменники. Все патрубки расположены над перегородка ми, причем патрубок для входа газа проходит в отверстие перегородки так, что его ось делит образующую перегородки на отрезки в соотношении 0,1-0,5 ; 0,5-0,9.

Конструктивно перегородки могут быть выполнены как в виде выпуклой сферы, так и в виде вогнутой сферы, в последнем случае оба патрубка ;входа и выхода газа, располагаются диже перегородки, причем через отверстие перегородки проходит патру-.бок выхода газа после слоя.

Контактный аппарат для окислЖния двуокиси серы работает следующим образом.

Исходный сернистый газ SO2 поступает сверху в контактный аппарат с центральной колонной 2, проходит слой катализатора и выходит по патрубку 5 .в выносной теплообменник, где охлаждается, а-затем поступает по патрубку 4 через перегородку 3 на следующий слой катализатора. Газовый поток проходит аналогично последующи слои и проконтактировавший газ SO после последнего слоя выходит снизу из аппарата.

Приме р.Контактный аппарат для окисления двуокиси серы производительностью 1300 т/сут серной кислоты с 5 - горизонтальными -слоями катализатора включает цилиндрический корпус диаметром 14,0 м с центральной колонной диаметром 2,0 м, выпуклые сферические перегородки радиу сом 14 м между слоями, патрубки сверху перегородок, для входа на.слой газа после выносного теплообменника, и выхода из слоя газа в выносной теплообменник. Размеры патрубков: высота 1,5 м, ширина 3,0 м. Патрубок входа газа на слой преходит через отверстие в перегородке и делит ее образующую в соотношении 0,25 : 0,75. Высота пространства от слоя до вышележащей перегородки составляет: на обечайке - 1,2 м, на расстоянии 1 м

0 от обечайки - 1,9 м, на центральной колонне - 3,05 м. Общая высота аппарата - 27,2 м.

Корпус контактного аппарата и центральная колонна от 3-го слоя и

5 ниже изготовляется из стали Ст.З, а выше - 12Х18Н10Т. Внутри корпус футеруется шамотным кирпичом (f 133 мм, .вполкирпича,. снаружи теплоизолируется матами минеральной ва0ты 500 мм), штукатурится асбозуритовой штукатуркой (cf 20 мм J и покрывается листовым алюминием ((Г 1 мм ).

Аппарат .работает следующим обра5зом.

Сернистый газ объемом 130000 м/ч с содержанием 9,5% SOn поступает в аппарат сверху, проходит 1-й- слой и через выходной патрубок, расположен0ный выше сферической перегородки, выходит в выносной теплообменник для охлаждения, затем поступает на 2-й слой через входной патрубок, расположенный также выше перегородки и

5 проходящий через нее. Аналогичным образом газ проходит в,се 5 слоев и выходит из аппарата.

Положительный эффект от использования предлагаемого контактного ап. парата по сравнению с известным сос0тоит в уменьшении его габаритов, а именно высоты на 10-12% за счет сокращения высоты между слоями при рас.. положении -входного патрубка не снизу, а сверху выпуклой сферической

5 перегородки и через отверстие в ней.

В таблице приведены данные известного и предлагаемого аппаратов, откуда следует, что высота предлагаемого аппарата меньше известного

0 .на 2,1-4 м в зависимости от числа сферических перегородок и габаритов патрубка. За счет уменьшения -габаритов аппарата сокращается расход конструкционных материалов наг-10-15%;

5 металла для центральной колонны, корпуса, примыкающих газоходов и опор, обслуживающих площадок, и изоляционных материалов - на 1015%; футеровки, термоизоляции,

0 штукатурки и защитного кожуха, -а также уменьшаются на 10% затраты, связанные с изготовлением, обслуживанием и ремонтом аппарата и газо- . ходов.

КОНТАКТНЫЙ АППАРАТ ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ДВУОКИСИ СЕРЫ,содержащий вертикальный корпус с патрубками входа и выхода газа, внутри которого установлена центральная колонна с закрепленными на ней по вертикали решетками, со слоем катализатора и размещенными между ними разделительными сферическими перегородками, отличаю1аийся тем, что, с целью уменьшения металлоемкости за счет уменьшения габаритов arina- . рата, в сферической перегородке выполнено отверстие, в котором с возможностью перемещения установлен патрубок входа газа, а патрубок выхода газа размещен соосно над сфе- S рической перегородкой. (/}