Способ окисления сернистого газа Советский патент 1979 года по МПК C01B17/76 

Изобретение относится к способу окисления сернистого ангидрида до серного и может быть использовано в производстве серной кислоты контактным методом. Известен способ окисления 20%-ного сернистого ангидрида в пятислойно контактном аппарате с неподвижными слоями ванадиевого катализатора при температурах выходящего газа из первых двух слоев 650 С и степени превращения SO в SO, соответственно по слоям 41% и 55%. щ 1ри этом время соприкосновения газа с катализатором выбирают с таким расчетом, чтобы сте пень контактирования в этом слое соо ветствовала заданному температурному разогреву. Следовательно, с учетом малого времени контакта вьк:ота слоя катализатора невелика и в связи с неравномерным распределением газа по . сечению возможен перегрев ). Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо результату является способ окисления сернистого газа с повышенным содержанием двуокиси серы в многослойном контактном аппарате на ванадиевом ка .тализаторе. На первой стадии газ про ходит конверсию на 60-75%. После абсорбции образующегося при этом сер ного ангидрида газ разбавляют воздухом до содержания в нем 16-18% SQj Окисление SO ведут на стационарнькс слоях ванадиевого катализатора. При этом, чтобы не перегреть первый стационарный слой ванадиевого катализатора, содержащего 8-10%, 10-12%, объем катализатора первого слоя составляет незначительную величину, а высота такого слоя 100-150 мм. Время соприкосновения газа с катализатором первого слоя поддерживают в пределах 0,5-0,6 с. Недостатком способа является то, что газовый поток распределяется неравномерно по сечению слоя, что приводит к локальным перегревам,уменьшает зону рабочих температур в слое контактной массы и снижает срок службы последней .2 . Цель изобретения - поддержание оптимальной зоны рабочих температур в слое контактной массы и продление срока ее службы. Поставленная цель достигается в описываемом способе, по которому ведут окисление сернистого газа с повЫ meHHlJM содёржанием двуокиси серы в многослойном контактном аппарате с использованием в верхней, части перво го слоя катализатора, содержащего 0,1 - 0,5% и KjO 0,5 -1,0%, при соотношении времени контакта в верхней и нижних частях первого слоя 45:1. Это позволяет благодаря добавлени малоактивной контактной массы с низ ким гидравлическим сопротивлением устранить неравномерность распределе нии газового потока по сечению слоя и выравнить температуру по высоте комбинированного слоя, увеличить сро службы контактной массы. Целесообразность выбранных интервалов содержания активного компонент и промотора в катализаторе продиктована необходимостью подготовки газа по температуре в низкоактивной части слоя с таким расчетом/чтобы при окис лении в слое активной контактной мас сы в соответствии с указанными интер валами времени контакта не произоило перегрева этой части слоя. Более высокое содержание VA 05 и в контакт ной массе вызовет пропорциональное увеличение степени конверсии сернистого газа в верхней части слоя катал затора и, следовательно, разогрев ег до более высоких температур, чем предусмотрено в предложенном способе (450-460 С). Соответственно этому возрастет степень конверсии и разогрев нижней части первого слоя катализатора до температур, превышающих его термическую устойчивость. Бо лее же низкое содержание активного компонента и промотора не обеспечит указанних условий по степени конверсии и разогреву в верхней части первого слоя, в результате чего не будет обеспечена требуемая величина суьшарной степени конверсии на этом слое и, следовательно, на последующих слоях катализатора. Пример. Сериистый гаэ, содержащий 14% SOj , в количестве 140. тыс. при температуре 50 С двумя потоками подают в контактный аппарат с пятью стационарными слоями катгшизатора. Первый поток в количестве 93 тыс.нмЗ /ч, пройдя через теплообменник, нагревается до температуры 400 с и поступает на первый ,слой катализатора. При этом содержание VgOgH KjO в верхней части этого слоя катализатора соответственно рав но 0,5 и 0,1%,а соотношение времени контакта в верхней и нижней частях первого слоя составляет 5:1. В верхней части слоя сернистый газ окисляется на 17% и разргревается до темпе ратуры 460 с. Ё нижней части слоя газ окисляется на 43% и разогревается до 615 с, при этом время контакта составляет 0/6 с, а суммарная степен конверсии на первом слое 60%. Концентрация сернистого газа после Первого слоя составляет 5,6% SOj а после смешения его с оставшейся частью исходнох о холодного газа перед вторим слоем каталиазтора она составляет 8% SOg при температуре 450 с. Далее полученную газовую смесь направляют на последующую переработку по типовой схеме двойного контактирования. Общая степень конверсии после контактного узла составляет 99,9%, а содержание двуокиси серы в отходящих газах - 0,02-0,03%. П р и м е р 2. Сернистый газ, содержащий 19% S02 в количестве 140 тыс. при температуре 50 С двумя потоками подают в контактный аппарат с пятью стационарными слоями катализатора. Первый поток в количестве 93 тыс., пройдя через теплообменник, нагревается до температуры 390 С и направляется в первый слой катализатора. Соотношение VjOg и KjO в верхней части первого слоя катализатора соответственно равно 0,3 и 0,75%, при этом соотношение времени контакта в верхней и нижней частях этого слоя составляет 4,5:1. При прохождении через верхнюю часть ннзкоактивного слоя катализатора газ окисляется на 14,5% и разогревается до температуры 460 с. В слое активного катализатора газ окисляется на 39% и разогревается до температуры 650°С. Время контакта с активной частью катализатора первого слоя катализатора составляет 0,5 с. Степень окисления в первом слое составляет 54%, а концентрация газа после него 9% sOj . Общая степень конверсии составит 99,9%, а содержание двуокиси серы в отходящих газах - 0,03-0,04%. П р и м е р 3. Сернистый газ, содержащий 25% SOg в количестве 140 тыс.нм/ч при температуре 50 С двумя потоками подают в контактный аппарат. Первый поток в количестве 100 тыс.нм/ч, ;/ пройдя через теплообменник, нагревается до температуры 390 С и направляется в первый слой катализатора. Верхняя часть этого слоя загружена низкоактивной контактной массой с содержанием в ней соответственно 0,1 и 0,5%. При этом соотношение времени контакта в верхней и нижней частях первого слоя составляет 4:1. В верхней части слод газ окисляется на 11,5% и разогревается до температуры 460 С. В нижней части слоя газ окисляется на 30,5% и разогревается- до 650°С. При этом время контакта составляет 0,36 с, а суммарная степень конверсии на первом слое равна 52,5%. Концентрация SQj после первого слоя составляет 11,9%, а после смешения с остальной частью холод{ ного исходного газа она составит 15,6% при температуре 460°С. Общая степень (рнверсии составляет 99,9%, а содержание SQj в выхлопных газах - 0,04 0,05%.

Оормула изобретения

Способ окисления сернистого газа с повьашенным содержанием двуокиси серы в многослойном контактном аппарате на ванадиевом катализаторе, содержащем окислы щелочных металлов в качестве промотора, отличающийся тем, что, с целью поддержания оптимальной зоны рабочих температур в слое контактной массы и продления срока службы последней, процесс ведут с использованием в BepxHe l части первого слоя катализатора, содержащего 0,l-0,5%-VjOjH 0,5-1,0% КдО, при соотношении времени контакта в верхне- и нижних частях первого слоя 45:1.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Sulphuric Acid Jnd. 1976,29, № 10, с. 207-210.

2.Авторское свидетельство СССР №537026, кл. С 01 В 17/76, 1975.