Способ получения жидкого сернистого ангидрида из отходящих газов пирометаллургических производств и установка для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК C01B17/60 

Изобретение относится к способам пол-мокрой очистки и сушильной башней установучения жидкого сернистого ангидрида и мо-лен теплообменник-конденсатор, подклюжет быть использовано в металлургической,ченный к абсорбционной водоаммиачной

химической и других смежных отраслях про-холодильной машине.

мышленности при переработке сернистых5 При этом применяется охлаждение га- газов,зов до температуры минус 65-75°С с приме- Целью изобретения является повыше-нением хладагента компрессионной ние экономичности за счет снижения энер-холодильной машины, что экономически вы- гозатрат.годнее применения любых других хладоно- Способ заключается в том, что жидкий10 сителей (например, жидких азота или SO получают путем многоступенчатоговоздуха).

конденсирования сернистого газа посред-При охлаждении газов ниже минус 75°С ством многоступенчатого охлаждения ском-существенно возрастают эксплуатацион- прессированных до 10-15 атм газов доные затраты и затраты на оборудование, температуры минус 65-75°С с последова-15 так как это связано с кристаллизацией сер- тельным понижением их температуры нанистого ангидрида и обмерзанием теплооб- ступенях соответственно до 47-43°С атмос-менников, что приводит к необходимости ферным воздухом, до 22-18°С оборотнойсоздания громоздких рекуперационных водой, до 17-13°С за счет вторичной реку-схем. Если эта температура выше минус перации холода хвостовых газов, рецирку-20 65°С снижается степень извлечения серни- лируемых с последней ступени охлаждения,стого ангидрида из газов и возрастают эко- до минус 27-31 °С хладагентом многоизо-номически вредные выбросы. термовой абсорбционной водоаммиачнойКомпримирование отходящих газов до холодильной машины (АВХМ), работающейдавления 10-15 атм при 65-75°С обеспечи- за счет использования отведенной тепло-25 вает остаточное содержание сернистого ан- врй энергии исходных газов, до минус 38-гидрида в газах 0,2 об.%. Дальнейший рост 42°С за счет первичной рекуперации холодадавления не приводит к существенному хвостовых газов, рециркулируемых с по-улучшению экономических и технических следней ступени охлаждения, и до минуспоказателей, т.е. уменьшение остаточного 55-75°С хладагентом компрессионной хо-30 содержания сернистого ангидрида в газах с лодильной машины (КХМ) со стабилизацией0,2 до 0,1 об.% влечет за собой увеличение давления на всех ступенях охлаждения; пе-давления с 10 до 500 ата. ред сернокислотной осушкой исходных га-Стабилизация давления на всех ступе- зов осуществляют дополнительную ихнях охлаждения обеспечивает рабочий ре- осушку путем охлаждения до 7-9°С при ат-35 жим процесса компримирования при любых мосферном давлении.концентрациях сернистрго ангидрида в га- Способ осуществляют в установке, вклю-зах, При отсутствии стабилизации и в случае чающей последовательно соединенные ко-высокой концентрации сернистого ангидри- тел-утилизатор, электрофильтры, аппаратыда в газах конденсация резко уменьшает мокрой очистки, сушильную башню, компрес-40 объем газов и выводит из режима компрессор и узел конденсирования, который выпол-сор, что нарушает технологический режим нен в виде последовательно соединенныхпроцесса.

воздухоохлаждаемого теплообменника, во-Применение осушки газов путем кондоохлаждаемого теплообменника, теплооб-денсации влаги при 7-9°С с использованименника вторичной рекуперации холода45 ем хладагента абсорбционной холодильной

хвостовых газов, теплообменников много-машины в условиях ограниченного серноизотермовой абсорбционной водоаммиач-кислотного производства значительно соной холодильной машины (АВХМ),кращает потребление серной кислоты,

связанной с котлом-утилизатором, теплооб-На фиг. 1 изображена установка для осуменника первичной рекуперации холода50 ществления способа получения жидкого

хвостовых газов и теплообменника комп-сернистого ангидрида; на фиг. 2 - схема

рессионной холодильной машины (КХМ), наотделения конденсирования сернистого аноыходе которого установлен регулятор дав-гидрида.

ления, причем выход теплообменника ком-Установка состоит из котла-утилизатора

прессиониой холодильной машины55 1, электрофильтра 2, аппаратов 3 мокрой

соединен с трубным пространством тепло-очистки, сушильной башни 4 сернокислотобменника первичной рекуперации, кото-ной осушки, компрессора 5 и отделения 6

рый в свою очередь соединен с трубнымконденсирования сернистого ангидрида,

пространством теплообменника вторичнойсоединенного с АВХМ 7 и КХМ 8. Кроме того,

рекуперации; между последним аппаратомАВХМ 7 связана с котлом-утилизатором 1.

Для сброса отработанных газов предусмотрена труба 9. Между последним аппаратом мокрой очистки 3 и сушильной башней 4 может быть установлен теплообменник- конденсатор 10, соединенный с АВХМ 7.

Отделение конденсирования сернистого ангидрида (фиг. 2) содержит последовательно соединенные по газу воздухоохлаждаемый теплообменник 11, водоохлаждаемый теплообменник 12, теплообменник 13 вторичной рекуперации холода хвостовых газов, теплообменник 14 многоизотермовой АВХМ 7. теплообменник 15 первичной рекуперации и теплообменник 16 КХМ, на выходе которого установлен рекуператор 17 давления. Выход теплообменника 16 КХМ соединен с трубным пространством теплообменника 15 первичной рекуперации, который в свою очередь соединен с трубным пространством теплообменника 13 вторичной рекуперации.

Установка работает следующим образом.

Технологический отходящий газ пироме- таллургического производства с температурой 900-1300°С поступает в котел-утилизатор 1, где осуществляется отбор его тепловой энергии, в результате чего охлаждается до450°С, при этом отведенная тепловая энергия исходных газов преобразуется в пар, который поступает на АВХМ 7, где энергия пара преобразуется в энергию хладагента АВХМ. После котла-утилизатора 1 газ проходит через электрофильтр 2, где происходит предварительное обеспыливание газа, и поступает в последовательно соединенные аппараты 3 мокрой очистки, где газ полностью очищается от пыли и из него удаляются следы серного ангидрида, одновременно температура газа снижается до45-60°Спри влажности 10%.

После отделения мокрой очистки газ осушают. Осушку проводят в сушильной башне 4, где газ обрабатывают 98%-ной серной кислотой. Высушенный газ компри- мируют с помощью компрессора 5, затем сжатый газ поступает в отделение 6 конденсирования сернистого ангидрида, где происходит его многоступенчатое охлаждение (фиг. 2) в последовательно соединенных воздухоохлаждаемом теплообменнике 11, водоохлаждаемом теплообменнике 12, теплообменнике 13 вторичной рекуперации холода, в которых начинается процесс конденсации сернистого ангидрида, если его содержание в технологическом газе более 28,2%.

В теплообменниках 14 многоизотермовой АВХМ 7 технологический газ охлаждается вначале хладагентом с изотермо-й

минус 5°С до 10°С с конденсацией сернистого ангидрида до остаточного содержания его 15,9%, затем хладагентом с изотермой минус 25°С, где газ охлаждается до темпе- ратуры минус 20ffC с конденсацией сернистого ангидрида до остаточного содержания 6,5% хладагентом с изотермой минус 34°С, температура газа снижается до температуры минус 29 С с конденсацией сернистого

0 ангидрида до остаточного содержания 4,0Ј. Дальнейшее охлаждение технологического газа происходит в теплообменнике 15 пер- вичной рекуперации хвостовыми газами, возвращающимися из теплообменника 16

5 КХМ 8. Здесь остаточное содержание сернистого ангидрида в газах снижается до 2,2%, Окончательное охлаждение газа происходит в теплообменнике 16 КХМ 9, где остаточное содержание сернистого ангидрида в

0 газе достигает 0,2%.

Регулятор 17 давления, установленный на выходе теплообменника 16 КХМ 9 обеспечивает стабилизацию необходимого для ведения процесса конденсации давления в

5 пределах 10-15 ата, и поддерживает технологический режим работы компрессора 5.

Отработанные хвостовые газы направляют на рекуперацию холода, после чего их сбрасывают через трубу 9 в атмосферу. В

0 случае необходимости снижения расхода сушильной серной кислоты, между последним аппаратом 3 мокрой очистки и сушильной башней 4 вводят теплообменник-конденсатор 10, охлаждаемый хладагентом АВХМ 7 с

5 температурой минус 5°С.

Отходящий газ агрегата автономной плавки пирометаллургического производства в количестве 20000 нм /ч с температурой 1200°С содержит около 20% сернистого ан0 гидрида (SOg). Для выделения из него SOa их охлаждают в котле-утилизаторе до 450°С, затем очищают от пыли в электрофильтрах. Далее газ подают в аппараты мокрой газоочистки, откуда он выходит с температурой

5 45°С и влажностью 10%. Затем осуществляют осушку газа 98%-ной серной кислотой в сушильной башне, где влажность его снижается до 5 10 %. Расход серной кислоты составляет 3,2 кг/нм Он может быть снижен,

0 если до сернокислотной осушки газ высушить в теплообменнике-конденсаторе при 0°С, при JTOM влажность газа снижается до 0,6%, а досушку в этом случае производят в сушильной башне. Осушенный газ компри5 мируют в компрессоре типа К-345-92-1, при этом его температура растет до 150°С.

Процесс конденсирования S02 осуществляют посредством многоступенчатого охлаждения. Снг.чала газ подают в воздухоохлаждаемый теплообменник, где его температура уменьшается до 45°С. затем в во- доохлаждаемом теплообменнике она падает до 20°С. Далее газ поступает в теплообменник вторичной рекуперации холода хвостовых газов, что позволяет снизить температуру газа до 15°С, При концентрации S02 в газе выше 32% на этой стадии охлаждения начинается его конденсация. Так, конденсации на этой стадии охлаждения не происходит, так как концентрация S02 в газе составляет 21,3%. Далее газ поступает в многоизотермовые теплообменники АВХМ. В теплообменнике с изотермой минус 5°С его температура падает до 0°С, начинается конденсация S02, остаточное содержание которого в газе снижается до 15,9%. В теплообменнике с изотермой минус 25°С газ охлаждается до температуры минус 20°С, продолжается концентрация S02 и в газе его остается 6,5%, В теплообменнике изотермы минус 34°С газ охлаждается до температуры минус 29°С и в результате конденсации его остаточное содержание S02 в газе 4%. В теплообменнике первичной рекуперации холода газ охлаждается до температуры ми- 40°С и в нем остается 2,2%.

В последнем теплообменнике, охлаждаемом хладагентом КХМ, газ охлаждается до температуры минус 70°С, остаточное содержание SOa в газе 0,2%. При изменении конечной температуры газа степень извлечения S02 меняется незначительно, при 65°С степень извлечения составляет 99,2%, при 75°С - 99,8%, Хвостовой газ, выходящий из КХМ, после прохождения регулятора давления используют для рекуперации холода, как указано выше, и сбрасывают в атмосферу.

Использование предлагаемого способа получения сернистого ангидрида и устройства для его осуществления позволяет повысить экономичность процесса на 40-50% за счет снижения энергозатрат на конденсирование сернистого ангидрида с 0,5 до 0,2 кВт/нм3, повысить степень извлечения SOz из газа до 99,8%.

Формула изобретения 1. Способ получения жидкого сернистого ангидрида из отходящих газов пирометаллургических производств, включающий охлаждение их, пылеочистку, осушку серной кислотой, компримирование с последующим ступенчатым конденсирова нием сернистого ангидрида при охлаждении газов, о - тличающийся тем, что, с целью повышения экономичности за счет снижения энергозатрат, компримированием осушенных газов ведут до 10-15 атм, а

ступенчатое конденсирование сернистого ангидрида - путем последовательного охлаждения до 47-43°С воздухом, до 22-18°С оборотной водой, до 17-13°С за счет вторичной рекуперации холода хвостовых газов,

рециркулируемых с последней ступени охлаждения, до минус 27-31°С хладагентом водоаммиачной холодильной машины, до минус 38-42°С за счет первичной рекуперации холода хвостовых газов и до минус 6575°С хладагентом компрессионной холодильной машины со стабилизацией давления на всех ступенях охлаждения.

2. Установка для осуществления способа

получения жидкого сернистого ангидрида из отходящих газов пирометаллургических производств, включающая последовательно соединенные котел-утилизатор, электрофильтры, аппараты мокрой очистки, сушильную башню, компрессор и узел конденсирования сернистого ангидрида, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности за счет снижения энергозатрат, узел конденсирования сернистого ангидрида выполнен в

виде последовательно соединенных по газу воздухоохлаждаемого теплообменника, во- доохлаждаемого теплообменника, теплообменника вторичной рекуперации холода хвостовых газов, теплообменников многоизотермовой абсорбционной водоаммиачной холодильной машины, связанной с котлом-утилизатором, теплообменника первичной рекуперации холода хвостовых газов и теплообменника компрессионной

холодильной машины, на выходе которого установлен регулятор давления, причем выход теплообменника компрессионной холодильной машины соединен с трубным пространством теплообменника первичной

рекуперации, которое соединено с трубным пространством теплообменника вторичной рекуперации.

Ч

8 ;

Изобретение относится к способам получения жидкого сернистого ангидрида и может быть использовано в металлургической и химической промышленности. Целью изобретения является повышение экономичности за счет снижения энергозатрат. Жидкий SO₂ получают путем многоступенчатого конденсирования сернистого газа посредством многоступенчатого охлаждения скомпрессированных до 10 - 15 атм газов до минус 65 - 75°С с последовательным понижением их температуры на ступенях соответственно до плюс 47 - 43°С атмосферным воздухом, до 22 - 18°С оборотной водой, до 17 - 13°С за счет вторичной рекуперации холода хвостовых газов, рециркулируемых с последней ступени охлаждения, до минус 27 - 31°С хладоагентом водоаммиачной холодильной машины (ВХМ), работающей за счет использования отведенной тепловой энергии исходных газов, до минус 38 - 42°С за счет первичной рекуперации холода хвостовых газов, рециркулируемых с последней ступени охлаждения, и до минус 55 - 75°С хладоагентом компрессионной холодильной машины (КХМ) со стабилизацией давления на всех ступенях охлаждения, перед сернокислотной осушкой исходных газов осуществляют дополнительную их осушку путем охлаждения до плюс 7 - 9°С при атмосферном давлении. Способ осуществляют в установке, включающей последовательно соединенные котел-утилизатор 1, электрофильтры 2, аппараты 3 мокрой очистки, сушильную башню 4, компрессор 5 и узел 6 конденсирования. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

г-+

Cs

I

t. т

g

ьс 1