Способ получения серной кислоты Советский патент 1992 года по МПК C01B17/76 

Изобретение относится к производству серной кислоты контактным методом и может быть использовано в химической промышленности.

Целью изобретения является повышение производительности процесса и снижение выброса сернистого газа в атмосферу.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем осушку обжигового газа циркулирующей концентрированной серной кислотой, окисление осушенного газа и абсорбцию полученного серного ангидрида циркулирующей концентрированной серной кислотой и вывод продукционной серной кислоты со стадии осушки, осушку и абсорбцию ведут серной кислотой, диспергированной воздухом, при объемном соотношении 1:1,6-2,5 соответственно, при этом на стадию осушки кислоту подают в центральную верхнюю часть аппарата с концентрацией 98%, а в периферийную часть - с концентрацией 93%, причем из серной кислоты, подаваемой на стадию абсорбции, предварительно десорбируют S02 диспергированным аэрированным потоком воды. На стадии абсорбции в верхнюю центральную часть аппарата подают кислоту с концентрацией 97%, а в периферийную - с концентрацию 98%.

Пример. 75000 м3 Воздуха, содержащего 15744 кг (7,35 об. %) сернистого газа и 3200 кг (5,3.об.%) паров воды, имеющего температуру 32° С, обрабатывают в сушильном аппарате рециркулируемым потоком,

XJ

,гаЈ

;Ч|

ел

СА

о

состоящим из смеси 1023624 кг (560 м3) частиц 93%-ной серной кислоты, диспергированных 900 м3 воздуха и температуре 50° С при объемном соотношении воздуха ной кислоте в смеси 1,6:1, которую подают на периферию рециркулируемого потока, и 59520 (32,4 м3) частиц 98%-ной серной кислоты, диспергированных 82 м воздуха и температуре 60° С при объемном соотношении воздуха к серной кислоте в смеси 2,5:1, которую подают в центр рециркулируемого потока, при этом в дисперсной фазе созданного газожидкостного потока организуют переменную концентрацию серной кислоты с изменеием концентрации в циркулирующем потоке от 98% H2S04 в центральной части потока до 93% H2S04 на его периферии, при этом объемное соотношение центрального и периферийного потоков серной кислоты составляет 1:17.

После обработки воздух в количестве 72000 м3, содержащий 15744 кг S02 (7,65 % об) и 0,005 об.% влаги, направляют на контактирование в контактный аппарат, а из сушильного аппарата в виде продукта выводят 25909кг (14м3) 93%-ной bhSO-jc температурой 50°С, при этом получение обедненной по содержанию растворенного сернистого ангидрида серной кислоты осуществляют обработкой диспергированной серной кислоты диспергированным потоком 140 кг воды и 25 м3 воздуха и объемном отношении серной кислоты к воздуху, равным 1:1,8.

При этом получают 26049 кг 92,5% серной кислоты, нагретой до 61° С, которую выводят на склад, и 31 кг сернистого ангидрида, выделившегося за счет изменения его растворимости в смеси, с воздухом при концентрации 30,3 об.% S02 возвращают на стадию осушки, а 36811 кг 93% H2SCM возвращают в моногидратный цикл.

В контактном аппарате сернистый газ в количестве 15744 кг (из сушильного аппарата) и 321 кг (возвращенного со стадии абсорбции сернистого ангидрида и выделения растворенного в серной кислоте сернистого ангидрида) окисляют, кислородом воздуха, в результате чего получают газ в количестве 70000 м3, содержащий 19680 кг серного ангидрида и 321. кг непроконтактировавшего сернистого ангидрида, который направляют на абсорбцию.

Абсорбцию серного и сернистого ан гидрида осуществляют в абсорбере рециркулм- руемым потоком, состоящим из смеси 454108 кг (247,3 м3) частиц 98%-ной серной кислоты, диспергированных 600 м3 воздуха с температурой 60° С при объемном соотношении воздуха в серной кислоте в смеем

2,4:1, которую подают на периферию рециркулируемого потока, и смеси 510922 кг (278 м частиц 97%-ной серной кислоты, диспергированных 500 м воздуха при объемном соотношении воздуха в серной кислоте в смеси 1,8:1, которую подают в центр рециркулируемого потока, при этом в дисперсной фазе созданного газожидкостного потока организуют переменную концентрацию

0 серной кислоты с изменением концентрации в циркулирующем потока от 97% H2S04 в центральной части потока до 98% H2S04 на его периферии. Объемное соотношение центрального и периферийного потоков

5 серной кислоты составляет 1:1.

При этом в центр рециркулируемого потока подают объединенную по содержанию растворенного сернистого ангидрида серную кислоту. Обедненную по содержанию

0 растворенного сернистого ангидрида серную

кислоту получают путем смешения предварительно диспергированных471072 кг(256,4 мч

частиц 98% H2S04, диспергированных 500 м

воздуха с температурой 60° С и при объемном

5 соотношении воздуха к серной кислоте 1,95:1, потока 36811 кг (20 м3) частиц 93% H2S04 (рециркулируемой со стадии осушки), диспергированных 55 м3 воздуха с температурой 56° С при объемном соотношении

0 воздуха к серной кислоте 2,75:1 и потока 3039 кг (3,04 м3) частиц воды, диспергированных 5 м воздуха с температурой 25° С при объемном соотношении воздуха к воде 1,6:1.

5 В результате такой обработки получают 510922 кг 97% серной кислоты с температурой 72° С и 321 кг сернистого ангидрида, десорбированного из раствора за счет уменьшения растворимости сернистого ан0 гидрида в полученной серной кислоте из-за повышения температуры и уменьшения ее концентрации,

510922 кг 97% Серной кислоты с пониженной концентрацией растворённого в

5 ней сернистого ангидрида, направляют на абсорбцию серного и сернистрго ангидрида в моногидратный абсорбер, а смесь 321 кг (112 м3) сернистого ангидрида с 560 м3 воздуха с концентрацией 16,7 об.% S02

0 направляют на смешение с газом, подаваемым в контактный аппарат. В результате абсорбции 19670 кг сернистого ангидрида (степень абсорбции 99,95%) м 321 кг сернистого ангидрида улавливается раствором сер5 ной кислоты. 64500,м3 Газа, содержащего 10 .кг серного ангидрида, в виде выхлопных газов направляют на очистке, а 59520 кг 98% серной кислоты направляют на стадию осушки. Пределы объемного соотношения воздуха к серной кислоте в смеси от 1,6 до 2,5 к

1 обеспечивает необходимую среднюю плотность диспергированной среды, позволяющую в выбранных пределах давлений проводить процессы массо-теплопередачи в заданных режимах. При объемном соотношении воздуха к серной кислоте меньшем, чем 1,6:1, увеличивается средняя плотность диспергированной среды, что ухудшает процессы тепломассопередачи на стадиях абсорбции и осушки. Увеличение объемного соотношения воздуха к серной кислоте в смеси больше, чем 2,5:1 приводит к увеличению расхода воздуха, что приводит к необоснованному увеличению энергозатрат.

Пределы изменения концентраций в дисперсной фазе газожидкостного потока на стадии осушки газа в поперечном сечении циркулирующего потока от 93% H2S04 на периферии до 98% H2S04 в центральной части потока определены из условий достижения в осушенном газе концентрации влаги до 0,005 об.%, При концентрации серной кислоты ниже, чем 93% H2S04, не удается достигнуть величины конечной концентрации 0,005% влаги в осушаемом газе из-за высокой упругости паров воды над серной кислотой. Концентрация в 98% H2S04 определяется кислотооборотом между сушиль- но-абсорбционным отделением и связана с материальным балансом процесса получения серной кислоты.

Пределы изменения концентраций в дисперсной фазе газожидкостного потока на стадии абсорбции ЗОз и S02 в поперечном сечении циркулирующего потока от 97% H2S04 в центральной части потока до 98% H2S04 на его периферии определяются условиями абсорбции ЗОз и S02. Снижение концентрации серной кислоты ниже 97% H2S04 в. центральной части потока уменьшает степень абсорбци ЗОз ниже 99,95% из-за увеличения упругости паров серной кислоты, что приводит к необоснованным потерям серной кислоты. .Концентрация серной кислоты выше 98% H2S04 не целесообразна из-за увеличения вязкости растворов серной кислоты, что приводит к увеличению расхода воздуха на диспергирование, что увеличит объемное соотношение в оздуха к серной кислоте больше, чем 2,5:1.

В табл.1 приведены основные характеристики диспергированных потоков серной кислоты на различных стадиях обработки газового потока.

Как следует из табл. 1, на стадии осушки периферийная часть циркулируемого потока имеет среднюю плотность 0,7 т/м3, при концентрации диспергированной серной кислоты 9.3% H2S04, а центральная часть

о

потока имеет среднюю плотность 0,52 T/MV при концентрации диспергированной серной кислоты 98% H2SCM. При этом в созданном газожидкостном потоке происходит 5 направленное перемещение обрабатываемого газового потока в менее плотную центральную часть, в которой упругость паров воды над серной кислотой минимальна, что позволяет достигать степень осушки газа до

10 0,005 об. % влаги. На стадии абсорбции серного и сернистого ангидрида периферийная часть циркулирующего потока имеет среднюю плотность 0,53 т/м с концентрацией диспергированной серной кислоты 98%

15 H2S04, а центральная часть потока имеет среднюю плотность 0,66 т/м3 при концентрации диспергированной серной кислоты 97% Н2304.

При этом в зоне центрального факела

0 происходит абсорбция серного и сернистого ангидрида и смещение газового потока в область пониженной плотности периферийного потока с концентрацией 98% H2S04, в которой упругость паров сернистого ангид5 рида минимальна, что обеспечивает практически полное улавливание последнего до предельно допустимых концентраций.

Сравнительная характеристика отходящих газов приведена в табл.2.

0 Как видно из табл.2, в предлагаемом способе потери сернистого газа в виде выбросов в атмосферу отсутствуют, а потери серной кислоты в виде серного ангидрида меньше, чем в прототипе.

5Что касается потерь серного ангидрида в виде тумана при абсорбции ЗОз серной кислотой с концентрацией меньше, чем 98,3%, то эти потери связаны не только с концентрацией кислоты, но и ее температу0 рой. Абсорбция серного ангидрида в способе осуществляется в дисперсной системе, имеющей переменную концентрацию серной кислоты от 97% в центре и 98% на периферии и температуру 60°С.

5 В процессе абсорбции 302 повышается общая концентрация серной кислоты, которой улавливается серный ангидрид.

При 60° С степень абсорбции серного ангидрида 97% серной кислотой лрзктиче0 ски равна 100%, что исключает туманообра- зование серной кислоты и, следовательно, потерь в виде тумана.

Формула изобретения

1. Способ получения серной кислоты,

5 включающий осушку обжигового газа циркулирующей концентрированной серной кислотой, окисление осушенного газа и абсорбцию полученного серного ангидрида циркулирующей концентрированной серной кислотой и вывод продукционой серной

кислоты со стадии осушки, отличающий- с я тем, что, с целью повышения производительности процесса и снижение выброса сернистого газа в атмосферу, осушку и абсорбцию ведут серной кислотой, дисперги- рованной воздухом, при обьемном соотношении 1:1,6-2,5 соответственно, при этом на стадию осушки кислоту подают в центральную верхнюю аппарата с концентрацией 98%, а в периферийную

часть - с концентрацией 93%, причем из серной кислоты, подаваемой на стадию абсорбции, предварительно десорбируют S02 диспергированным аэрированным потоком

воды.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что на стадии абсорбци в верхнюю центральную часть аппарата подают кислоту с концентрацией 97%, а в периферийную - с

концентрацией 98%.

.Таблица 1

Изобретение относится к производству серной кислоты контактным методом и может быть использовано в химической промышленности. Цель - повышение производительности процесса.и снижение выброса сернистого газа в атмосферу. Цель достигается тем, что в способе, включающем осушку обжигового газа циркулирующей концентрированной серной кислотой, окисление осушенного газа и абсорбцию полученного серного ангидрида циркулирующей концентрированной серной кислотой и вывод продукционной серной кислоты со стадии осушки, осушку и абсорбцию ведут серной кислотой, диспергированной воздухом при объемном соотношении 1:(1,6-2,5) соответственно. При этом на стадию осушки кислоту подают в центральную верхнюю часть аппарата с концентрацией 98%, а в периферийную часть - с концентрацией 93%, причем из серной кислоты, подаваемой на стадию абсорбции, предварительно десорбируют S02 диспергированным аэрированным потоком воды, На стадию абсорбции в верхнюю центральную часть аппарата подают кислоту с концентрацией 97%, а в периферийную - с концентрацией 98%. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. (Л

Осушка

Продолжение табл.1