Способ рекуперации тепла дымового газа Советский патент 1991 года по МПК F23G7/00 

Изобретение касается способа рекуперации тепла дымового газа, получаемого при сжигании органических хлористых соединений при 900-1300°С и давлении 0,9-1,5 абс.бар, причем дымовой газ в процессе рекуперации тепла охлаждают, а полученный хлористый водород подвергают переработке.

Цель изобретения - сокращение потерь энергии и снижение коррозии оборудования.

Способ осуществляют следующим образом.

Сжигание целесообразно производить при 900-1300°С и давлении 0,9-1,5 абс.бар при избытке кислорода. Часто для достижения достаточно высокой теплотворной способности смеси сжигают дополнительное топливо. Этим топливом может быть горючий газ, питающий опорное пламя.

Покидающий камеру сжигания дымовой газ содержит в качестве важных компонентов хлористый водород, водяной пар, углекислый газ, кислород, азот и следы хлора и окиси углерода. Его сначала подвергают быстрому охлаждению в первой охлаждающей ступени до 250-350°С при времени контакта 0.05-0,15 с. Этот первый теплообменник может быть, например, сконструирован как котел-утилизатор в виде газотрубного котла, в котором дымовой газ проходит по трубам и охлаждается кипящей водой со стороны межтрубного пространства. Вследствие благоприятного температурного градиента между дымовым газом и стенкой трубы этот теплообменник может быть выполнен в виде относительно небольшого, компактного устройства, изготовленного из нелегированной стали.

Затем дымовой газ с 250-350°С направляют во второй теплообменник. Этот теплообменник выполнен таким образом что по истечении времени контакта продолжительностью 1,3-2,0 с выходящий из второй охлаждающей ступени дымовой газ имеет еще температуру порядка 140-160°С. ИспользуЁ

О

о JVJ о со

|Ю

со

емая в качестве охлаждающей среды вода протекает по охладителю в противоположном потоку дымового газа направлении; ее подводят с минимальной температурой 110°С, преимущественно с 120-125°С, а на выходе из охладителя ее температура равна 200-220°С. Подогретую таким образом воду подают в первый теплообменник, на выходе из которого она представляет собой водяной пар высокого давления. Тепло, отданное дымовым газом охлаждающей среде в этой охлаждающей ступени, преобразуется в энергию испарения воды, при этом водяной пар имеет диапазон давления 18- 21 абс.бар. Этот водяной пар может быть в дальнейшем использован любым приемлемым способом, например для обогрева дис- тилляционных колонн и т.п.

Вторую охлаждающую ступень выполняют в соответствии с подлежащими соблюдению параметрами способа. Особенно хорошо зарекомендовали себя котлообразные конструкции, оборудованные сребренными охлаждающими трубами. Дымовой газ проходит через межтрубное пространство охлаждающего устройства, в то время как охлаждающая среда протекает по выполненным в большинстве случаев в виде охлаждающих змеевиков сребренным трубам.

При соблюдении параметров способа эта охлаждающая ступень может быть сконструирована без специального коррозион- ностойкого оборудования. Например это устройство может быть выполнено из нелегированной стали.

Затем охлажденный во второй ступени до 140-160°С дымовой газ подзергают в третьей ступени переработке с получением соляной кислоты. Охлаждение дымового газа до температуры, находящейся ниже точки росы, осуществляют непосредственным охлаждением водой или, при необходимости, полученной соляной ислотой, направляемой по циркуляционному контуру. Эта третья ступень может быть, например, выполнена в виде коррозионностойкого устройства мгновенного охлаждения с подключенным за ним газопромывателем, из которого дымовой газ после интенсивной промывки направляют в атмосферу.

По предлагаемому способу создается возможность утилизировать большее количество тепла дымовых газов, возникающих при сжигании органических хлористых соединений, чем это достигалось прежде. Кроме того, благодаря уменьшению обьема дымового газа процессы конденсации и промывки становятся более эффективными и менее вредными для окружающей среды.

П р и м е р 1. В камере сжигания при 950°С и давлении 0,965 абс.бар посредством сжигания 450 норм, м /ч природного газа при добавке 9500 норм. м3/ч воздуха с длительностью воздействия 1,03 с было сожжено:

12000 норм. М3/ч газообразных отходов этиленоксихлорировэния;

400 норм, м /ч газообразных технологи- 0 ческих отходов прямого хлорирования этилена, дистилляции и хранения 1.2-дихлорэтана;

300 кг/ч низкокипящих веществ бруттоформулы C1.35H2.3CI23;

5 900 кг/ч высококипящих веществ брут- тоформулы С2.1НзбС1з5;

1500 норм, м /ч хлористого водорода, загрязненного 0,4 моль.% четыреххлори- стого углерода и 100 объемными ррт перх0 лорэтилена.

Состав газообразных отходов этиленоксихлорирования, моль.%: хлористый водород 2, окись углерода 0,5;двуокись углерода 0,7; 1.2-дихлорэтан 0,15; этилхлорид 0.25;

5 этилен 0,05; кислород 20; азота + аргона 94.35.

Состав технологических газообразных отходов прямого хлорирования этилена, моль.%: хлористый водород 2; 1.2-дихлорэ0 тан 2; этилхлорид 2; винилхлорид 4; кислород 5; этилен 2; азот 83.

Из камеры сжигания вышло24348 норм, м3 дымового газа с температурой 950°С следующего состава, моль.%: хлористый водород

5 9,4; водяной пар 4,2: двуокись углерода 4,7; кислород 3,0; азот 78,7; 200 объемных ррт хлора, 10 объемных ррт окиси углерода.

Дымовой газ направляли в котел-угили- затор, где он при длительности воздействия

0 0-15 с охлаждался до 320°С. Выходящий из котла-утилизатора дымовой газ затем вводили во второй теплообменник, снабженный оребренными охлаждающими змеевиками, где он при времени контакта,

5 равном 1,67 с, охлаждался до 150°С. Из второго теплообменника дымовой газ попадал в устройство мгновенного охлаждения, где он охлаждался до температуры точки росы, равной 52°С.

Q Количество дымового газа на выходе из трубы для отвода газов, расположенной позади газопромывателя, составляло 28300 норм. мэ/ч.

Во второй теплообменник подавали

5 12,3 мэ воды в час с температурой 120°С и давлением 20,5 бар. На выходе из подогревателя питательной воды котла температура охлаждающей воды равнялась 213°С. С этой температурой воду при давлении 20 бар накачивали насосом ,в котел-утилизатор. На

выход для охлаждающей среды котла-утилизатора поступало 12,3 т/ч водяного пара с давлением 19 бар абс. Все произведенное количество пара направлялось в тепловую сеть завода.

По истечении двухлетнего срока эксплуатации в зоне второго теплообменника не было обнаружено никаких признаков коррозии или загрязнения сребренных труб.

П р и м е р 2, Способ работы повторен согласно примеру 1 с той лишь разницей, что между котлом-утилизатором и устройством мгновенного охлаждения не была установлена дополнительная охлаждающая ступень. То же количество дымового газа того же состава было охлаждено в котле-утилизаторе. В котел-утилизатор также подавали охлаждающую воду, однако ее температура равнялась лишь 120°С, так как отсутствовал второй теплообменник.

Производство пара сократилось на 3 т/ч до 9,3 т/с в сравнении со способом работы согласно примеру 1. Кроме того, дымовой газ достигал устройства мгновенного охлаждения с температурой 320°С, где его охлаждали до температуры точки росы, равной 67°С. Вследствие более высокой температуры точки росы испарение воды возросло прибл. на 40,%, благодаря чему количество дымового газа на выходе трубы для отвода газов после промывки возросло до 31500 норм. м3/ч.

П р и м е р 3. Аналогично примеру 1 дымовой газ охлаждается на первой ступени охлаждения в течение 0.15 с до 320°С. Вслед, за этим он подается во вторую ступень, где охлаждается в течение 2,0 с до

0

160°С. Полученное количество пара составило 12,0 т/ч. После работы не наблюдалось коррозии оборудования.

П р и м е р 4. Поток дымовых газов, согласно примеру 1, охлаждается на первой ступени в течение 0,05 с до 300°С. На второй ступени охлаждения поток дымовых газов охлаждался в течение 1,3 с до 145°С. Полученное количество пара составило 12,4 т/ч. Коррозии оборудования не наблюдалось.

Формула изобретения Способ рекуперации тепла дымового газа, полученного при сжигании органических

хлорных соединений при 900-1300°С и 0,9- 1,5 абс.бар, включающий охлаждение дымового газа с получением хлористого водорода и подачу хлористого водорода на переработку, отличающийся тем, что, с целью

сокращения потерь энергии и снижения коррозии оборудования, охлаждение дымового газа проводят в три ступени, на первой из которых охлаждают газ до 250-350°С при времени контакта газа с теплообменной поверхностью 0,05-0,15с. на второй - до температуры не ниже 140°С при времени контакта газа с теплообменной поверхностью 1.3-2.0 с, а на третьей ступени - до температуры точки росы, с последующей

промывкой газа после третьей ступени водой с получением хлористого водорода в виде водного раствора, при этом в первых двух ступенях применяют водяное противо- точное охлаждение с подачей воды при 110140°С во вторую ступень и затем - при 200-220°С в первую, а третья ступень выполнена коррозионно-стойкой.

Изобретение относится к способам рекуперации тепла дымового газа, образующегося при сжигании органических хлористых соединений, и позволяет сократить потери энергии и снизить коррозию оборудования. Для этого дымовой газ при рекуперации тепла и производстве водяного пара высокого давления охлаждают в двух следующих одна за другой охлаждающих ступенях и затем в третьей охлаждающей ступени подвергают переработке содержащийся в дымовом газе хлористый водород.