Способ управления производством серной кислоты нитрозным методом из содержащего двуокись серы потока отходящего газа Советский патент 1982 года по МПК C01B17/82 G05D27/00 

(5) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ СЕРНОЙ

КИСЛОТЫ НИТРОЗНЫМ МЕТОДОМ ИЗ СОДЕРЖАЩЕГО

ДВУОКИСЬ СЕРЫ ПОТОКА ОТХОДЯЩЕГО ГАЗА

1

Изобретение относится к управлению производством серной кислоты нйтрозным методом и может быть использовано в химической промышленности при автоматизации производства серной кислоты нитрозным методом из содержащего двуокись серы потока отходящего газо.

Известен способ управления производством серной кислоты нитрозным методом, основанный на регулировании плотности кислоты, выходящей из зоны денитрации, изменением подачи в нее .разбавленной кислоты или воды ,1.

Недостаток известного способа большие потери оксидов азота с отходящими газами.

Цель изобретения - снижение потерь оксидов азота с отходящими газами.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу дополнительно регулируют подачу продукта, содержащего соединения азота и кислорода, в контур рециркуляции разбавленной кислоты 9 зависимости от содержания окислов азота в газовом потоке зоны абсорбции.

При этом содержание окислов азота определяют на входе или на выходе или внутри зоны абсорбции.

Кроме того, в качестве продукта, содержащего соединения азота и , кислорода, используют азотную кисло10 У или оксиды азота.

Установки по производству серной кислоты нитрозным способом состоят из нескольких наполненных насадкой башен, соединенных последовательно,

,5 через которые рециркулирует кислота различной концентрации. Значительные потери оксидов азота происходят, KOI- да отработанные газы содержат избыток N0 или избыток N0. Правильное

20 соотношение N0. является предпосылкой для оптимальнойабсорбции оксидов азота. N0 - бесцветный (невидимый) газ, поэтому неправильное регулирование системы серная кислота-оксиды азота может через корот3кое время привести к потере больших количеств оксидов азота с отработан ными газами, выходящими в атмосферу без видимого желтого шлейфа. При производстве серной кислоты нитрозным способом выгодно эксплуатировать установку так, чтобы отрабо.танньге газы икели незначительный, но ясно различимый желтый оттенок. Повышение содержания пониже.1 ние содержания N0 в отработанных га зах системы серная кислота - оксиды азота могут достигаться.увеличением добавления азотной кислоты, уменьшением охлаждения в продукцион ных башнях и/или .увеличением добавления воды.в продукционные башни Регулированиенекоторых условий в одной насадочной башне системы всегда влияет на условия в других насадочных башнях, поэтому довольно трудно поддерживать всю систему в равновесии. Для обслуживания известных систем серная кислота -окси ды азота требуется опытный кв.алифицированный персонал, способный эксп луатировать установку с незначитель ными потерями оксидов азота. Так, потери оксидов азота в системе следует компенсировать путем добавления азотной кислоты или концентрированных нитрозных газов, нап ример газов, образующихся при каталитическом окислении аммиака. В известных установках по производству серной кислоты нитрозным способом добавление азотной кислоты или доба ление концентрированных содержащих оксиды азота газбв осуществляется в головной части башни денитрации либо в начале потока продукционной башни, которая орошается кислотой концентрацией более 70 вес. % H,SOx В известных системах серная кислота - оксиды азота необходимость добавления азотной кислоты или газо с большим содержанием оксидов азота определяется, в частности, по содержанию нитрозы в кислоте, которая вытекает из зоны абсорбции в отстой ник этой зоны, так как в этой кисло те содержание нитрозы наибольшее по сравнению со всеми кислотами в сис теме. В изобретении все башни системы орошаемые серной кислотой концентра цией более 60 вес.%, и выделяющиеся газы, содержащие больше газооб|эазных соединений азота и кислоро4да, чем газы, поступающие в Ьашню, относятся к зоне денитрации. В известных установках по производству серной кислоты нитрозным способом добавление азотной кислоты или других веществ, содержащих оксиды азота, производится в любом месте зоны денитрации, регулирование окраски отработанных газов системы, т.е. регулирование отношения NO:NO,2. этих газах, осуществляется обычно путем добавления больших или меньших количеств воды к кислотам, рециркулирующим через зону денитрации и через зону абсорбции оксидов азота. За работой установки необходим постоянный контрол ь,требующий многочисленных измерений плотности и определения содержания нитрозы в рециркулирующей кислоте.Автоматическое регулирование известных систем едва ли осуществимо. . Кроме того, недостатком известных систем серная кислота - оксиды азота является очень медленная реакция на регулирование отношения NO.NO.- в газах. Например, если понижение содержания 502 в поступающем газе приводит к образованию желтой полосы в отходящих из системы газах, то требуется отрегулировать работу установки описанным способом, что оказывает свое действие и вызывает исчезновение желтой окраски отходящих газов только через несколько часов. Предлагаемый способ решает проблему регулирования состава отработанных газов производства серной кислоты нитрозным способом в течение нескольких минут и обеспечивает автоматизацию всей системы, улучшает скоростной способ регулирования отношения NO:N02 в отходящих из системы газах так, чтобы они выходили без (или практически без) желтого шлейфа, обусловленного содержанием в них N02, из дымовой трубы для отвода отходящих газов и в то же время без чрезмерных потерь (бесцветного) N0 в системе. Кроме того, улучшается эжссия г.азов из системы , в которых содержание оксидов азота ниже верхнего, предписанного законом предела (например 400 м.д.). Регулирование процесса включает следующие стадии: измерение содержания N0 в газовом потоке в зоне абсорбции или ниже (по ходу потока) зоны, абсорбции или одновременно и в зо5не абсорбции и ниже нее, и введени соединения азота и кислорода в раз бавленную рециркулирующую кислоту меньшей мере одного из двух секторов зоны обработки,S02 в тех случа ях, когда в точке (или точках) кон роля N0 конкретное предельное зна чение содержания N0 или крутизна повышения в единицу времени содержания N0 в газовом потоке превыш ны в количестве, достаточном для ус ранения этого превышения, без изме нения концентрации кислоты в зоне а сорбции . Конкретные предельные значения с держания N0 или крутизны повышения зависят от конкретной схемы данной установки, в частности от размеров различных башен. Необходимо при про изводстве серной кислоты нитрозным способом, в частности интенсифициро ванным башенным способом Петерсена, определить оптимальные эксплуатационные условия процесса для каждой конкретной установки и затем настроить контрольно-измерительные приборы, применяемые по предлагаемо му способу так, чтобы они обеспечивали достижение оптимального пре дельного значения или оптимальной крутизны повышения. Оптимальное отношение NO:NOo в зоне абсорбции или в отработанных газах зоны абсорбции может достигат ся в течение нескольких шнут и может быть автоматизирована вся система в целом, если, в зависимости от содержания N0 в газах, отходящих из зоны абсорбции, азотная кислота или другие жидкие или газообразные вещества, содержащие соединение азота и кислорода, подаются в рециркулирующую разбавленную кисл ту или в зону обработки 50,которая орошается разбавленной кислотой. Разбавленная кислота теряет добавленную азотную кислоту или дру гие соединения, содержащие оксидь азота, сравнительно быстро. Во время потребления азота, содержащегося в разбавленной кислоте, происходит энергичная реакция, и обработ,ка 50 значительно ускоряется. Таким образом, изобретение обеспечивает компенсацию в ответ на возросшее содержание N0 вследствие недостаточного общего содержания NOy в системе. Увеличение содержания N0 в системе указывает на то. 1« ЧТО активность разбавленной кислоты, рециркулирующей в соответствующем секторе или в обоих секторах зоны обработки SOv, понижается. Путем добавления небольших количеств азотной кислоты или подобного соединения азота и кислорода активность разбавленной кислоты в зоне обработки 50 стимулируется достаточно для осуществления превращения 50 -SO-s, в зоне обработки SO и, даже в случае недостатка оксидов азота, в общем балансе систем. Это позволяет поддержи- вать в системе практически минимально возможное содержание N0, т.е. в системе не требуется избыток N0.. Происходящие в системе изменения, особенно те, которые вызваны колебаниями содержания S02 в поступающем газе, корректируются в течение нескольких секунд, и стимулирующее действие каждого введения небольцюго количества продолжается приблизительно 10-15 мин. Следовательно, описанные меры для регулирования содержания оксидов азота нацелены, в первую очередь, не на повышение содержания NOy в системе вследствие общего недостатка в ней N0)1, а на стимулирование активности разбавленной кислоты, рециркулирующей в зоне обработки 50, каждый раз, как ее становится недостаточно . Азотную кислоту или оксиды азота добавляют в зону обработки SO.в жидкую фазу разбавленной кислоты. -Предпочтительно жидкость, которая представляет собой или содержит соединение азота и кислорода (например, азотную кислоту),либо в смеси с разбавленной кислотой, вводят в насадку башни зоны обработки 50 таким образом, что смешивание добавленной жидкости с разбавленной кислотой про исходит в насадках башен этой зоны. Соединениями азота и кислорода вляются такие соединения, которые применяются при нитрозном способе роизводства серной кислоты, т.е. 0, N0,.0b нитроза или азотная ислота, а также (необязательно) вердые кристаллы камеры. При нитозном способе азотистая кислота гновенно окисляется до окиси азота ли выделяет азотистый ангидрид, или бразует с серной кислотой нитрозу. Газообразными веществами, котоые содержат азот, связанный с кисородом, являются такие газы, котоые содержат N0 или NO,, или . идкими веществами являются, в частости, сама азотная кислота или нит роза.5

Количество вещества, содержащего соединение азота и кислорода, возрэстает пропорционально повышению содерания N0 в газовом потоке в зоне абсорбции или после нее.. О

Однако на установках с простой схемой скорость добавления вещества, содержащего соединение азота и кислорода, можно поддерживать постоянной до тех пор, пока содержание ts N0 в газовом потоке ниже (по ходу газа) зоны абсорбции п эевышает упомянутое пре;1ельнЪе содержание N0.

Количество соединения азота и кисорода, добавляемое на каждой ста- 20 дии регулирования в зоне обработки S02 (сектор предварительной обработки или главный сектор),очень мало по- сравнению с общим количеством нитрозы, рециркулирующей,в сие- 25 теме. Допустим, что в системе непрерывно рециркулирует около 100 т кислот при содержании около 3% нитрозы в кислотной фазе и в газовой фазе, это означает, что в системе рециркули- зо рует около 3 Т нитрозы. Для корректирующего действия в ответ на возросшее содержаниеN0, измеренное в указанных точках, требуется добавить в разбавленную кислоту, рециркулирующую э в зоне обработки SO., от 100 до ,. 1000 мл азотной кислоты или аналогичного соединения азота и кислорода. Такие незначител ьнТз1е количества соедине ния азота и кислорода вызывают нуж- до ное действие в течение меньше чем 10 мин, и не являются обычной компенсацией потерь N0) в системе в целом. Для этого потребуется .добавление значительно большего количества со- j держащей нитрозы кислоты или азотной кислоты для компенсации потерь NOx в системе, причем в ранее известных интенсифицированных процессах добавление предпочтительно осуществляют в JQ зоне денитрации.

При работе по другому способу количество вещества, которое содержит соединение азота и кислорода, увеличивают с такой скоростью, с какой пре вышается предельное значение крутизны возрастания в единицу времени содержания N0 в газовом потоке в зоне абсорбции или ниже нее (по ходу газа).

В качестве соединения азота и кислорода преимущественно применяют азотную кислоту.

Кроме того, соединение азота и килорода состоит предпочтительно из оксидов азота, образующихся при сжигании аммиака.

Жидкое вещество, содержащее азот, соединенный с кислородом, может быть получено, в частности, путем абсорбции оксидов азота серной кислотой.

Добавление упомянутого соединения азота и кис;лорода или вещества, содержащего eroj предпочтительно прекращают, тогда содержание N0 в газовом потоке ниже (по ходу газа) зоны абсорбции падает ниже постоянного значения, которое ниже предельного содержания N0 или добавление вещества умен ьшают, когда содержание N О в газовом потоке ниже (по ходу газа) зоны абсорбции падает ниже предварительно заданного предельного значения крутизны повышения в единицу времени .

Для эффективной работы предпочтительно измерять концентрацию NOnB газовом пбтоке ниже (по ходу газаТ зоны абсорбции и прекращать добавление указанного вещества в рециркулирующую разбавленную кислоту в зоне обработки когда превышено определенное содержание N0 2 или когда превышен предел крутизны повышения содержания N0 в газовом потоке в точках контроля содержания N0. В этой связи целесообразно повышать количество содержащей нитрозу кислоты, вытекающей из зоны абсорбции, и, соответственно, вводить в эту зону кислоту с меньшим содержанием нитрозы или совсем не содержащую нитрозы из зоны денитрации, когда превышено второе, верхнее предельное значение содержания N0 в газовом потоке ниже (по уходу газа) зоны абсорбции, иликогда превышен второй верхний предел крутизны повышения содержания NO,в газовом потоке ниже (по ходу га.за) зоны абсорбции.

По меньшей мере часть вещества,

вводимого в зону обработки 50, может состоять из содержащей нитрозу серИой кислоты, отобранной из зоны абсорбции, в этом случае содержание соеди21ения азота и кислорода в содержащей нитрозу серной кислоте. отобранной из зоны абсорбции и поступающей в зону обработки 50, может быть увеличено путем добавления азотной кислоты. В предпочтительном варианте осуществления способа предусмотрена вы ше (по ходу газа) зоны денитрации зона предварительной обработки, че рез которую осуществляется отдельная рециркуляция разбавленной кисло ты и через которую газовый поток пр ходит до поступления в зону денитр ции . В зону предварительной обработки вводят часть общего количества вещества, содержащего соединение азота и кислорода, или само это соединение как таковое. Количество этого вещества может быть отведено из содержащей нитрозу серной кислоты, которая течет из зоны абсорбции в зону обработки 50. По меньшей м ре часть количества соединения азота и кислорода, подлежащего введению в зону предварительной обработки, может состоять из газообразных оксидов азота, которые получают путем окисления аммиака и вводят I в газовый поток до его поступления в зону предварительной обработки. Содержание соединения азота и ки лорода в содержащей нитрозу отобранной и зоны абсорбции серной кислоте, которая частично вводит,ся в главный сектор зоны обработки и частично в сектор последней зоны, образующий зону предбарительной об1работки, тоже можно увеличить путем добавления азотной кислоты. Кроме того, плотность кислоты, выходящей из зоны денитрации, можно поддерживать постоянной путем добавления разбавленной кислоты или воды, в то время как плотность разбавленной кислоты, рециркулирующей через главный сектор зоны обработки SO, можно поддерживать постоянной путем добавления кислоты из зоны предварительной обработки или воды. Изобретение обеспечивает установку для отделения N0 из готового потока, содержащего SO по меньшей мере периодически, в концентрациях, недопустимо высоких для выброса в атмосферу, с сопутствующим производством серной кислоты нитрозным спосо бом, причем работа данной установки регулируется в зависимости от содержания N0 или N0 и N0 и/или соотношения NOrNQj в отработанных газах системы. установка включает в себя последовательно зону денитрации, зону обработки SO. и зону абсорбции .оксидов азота, причем каждая зона включает в себя по меньшей мере одно устройство для проведения реакции между газом и жидкостью, которое оборудовано отстойником для отбора жидкости , выходящей со дна соответствующего устройства, линию газового потока, которая после цовательно входит в какую-либо часть, предпочтительно нижнюю, зоны денитрации и выходит из какой-либо части,предпочтительно верхней, этой зоны в зону обработки 50, откуда - в зону абсорбции оксидов азота и выходит из какой-либо части, предпочтительно верхней, зоны абсорбции в атмосферу) линию рециркуляции разбавленной кислоты через зону обработки 50-, линию рециркуляции кислоты из первого отстойника (по ходу газов) зоны абсорбции оксидов азота к верхней части зоны денитрации и отстойника этой зоны к какой-либо части,предпочтительно реакционного устройства,зоны абсорбции оксидов азота, которая предусмотрена в предлагаемой установке,линию додачи соединения, азота и кислорода в жидкую или газовую фазу, которая соединена с линией рециркуляции разбавленной кислоты через зону обработки SOx, измерительное устройство для определения содержания N0 в газовом потоке,причем это устройство соединено с зоной абсорб-.. ции или с линией, газового потока ниже (по ходу газа) зоны абсорбции или одновременно с зоной абсорбции и линией ниже (по ходу газа) зоНы абсорбции, и регулировочное устройство для добавления соединения азота и кислорода в зависимости от содержания N0 , измеренного при помощи змерительного устройства. В улучшенном варианте предлагаеой установки предусмотрено устройтво для измерения содержания N0 газовом потоке: устройство соедиено с линией газового потока ниже (по ходу газа) зоны абсорбции и реулировочное устройство включает улучшенное регулировочное устройтво, которое отключает или уменьшат подачу соединения азота и кислороа в зависимости от содержания N0 газовом потоке, измеренном при 11 помощи устройства для измерения содержания NOjj. Установка линии подачи соединения азота и кислорода в виде содержащей нитрозу серной кислот предпочтительно может быть соединен с отстойником реакционного устройства зоны абсорбции оксидов азота. .Эта линия подачи может оборудоваться средствами для введения в нее азотной кислоты. Предлагаемая установка может вкл чать в себя зону предварительной обработки выше (по ходу газа) зоны денитрации, имеющую .реакционное уст ройство и отстойник, в то время как линия Тазового потока проходит сначала в зону предварительной обра ботки, предпочтительно в нижнюю ее часть и из другой ее части в какуюлибо часть, предпочтительнонижнюю зоны денитрации, где может предусматриваться отдельная линия для рециркуляции через нее разбавленной кислоты, предпочтительно проходящая через зону предварительной обра-. ботки сверху вниз, а также уравнителъная линия между отслойниками зо ны предв.арительной обработки и зоны денитрации, и отвод от упомянутой линии подачи к верхней части зоны предварительной обработки. На фиг. 1-5 представлены примеры выполнения установки, реализующей предлагаемый способ. Установка для производства серно кислоты нитрозным способом (фиг. 1) включает в себя обычные контактные башни для проведения реакции между газом и жидкостью, наполненные насадкой. Ниже по ходу газового потока башни 1 денитрации находится зона обработки SO. с первой башней 2 И второй башней 3 ниже которых име ются насадки и 5, находящиеся в одной башке и образующие зону абсор /5иии оксидов азота. Подлежащий обра |ботке отработанный газ, содержащий SO., поступает по входному т рубопро воду 6 в нижнюю часть денитрацмс нной башни 1 и по трубопроводу 7 идет головной части башни 1 в головную часть башни 2 зоны обработки 50, по газовому трубопроводу 8 из нижн части насадки башни 2 - в нижнюю часть насадки башни 3, откуда по трубопроводу 9 через насадку if - в садку 5, из головной части которой 112 по газопроводу 10 посредством вентилятора 11 выбрасывается в атмосферу. Как и в известной установке разбавленная кислота рециркулирует по трубопроводу 12 подачи разбавленной кислоты при помощи насоса 13 через теплообменник 14 к головной части насадки башни 2 и собирается в нижней части ее в отстойнике 15, из которого разбавленная кислота насосом 1б подается по трубопроводу .17 через теплообменник 18 в головную часть набивки башни 3. Контур рециркуляции разбавленной кислоты мерез зону обработки 50 замыкается путем откачивания разбавленной кислоты из отстойника 19 башни 3 по трубопроводу 20. Предпочтительно а этом контуре рециркуляции разбавленной кислоты применяют серную кислоту концентрацией приблизительно б5 вес.. Плотность разбавленной кислоты, рециркулирующей в зоне обработки SQ измеряется при помощи устройства 21 для измерения плотности на выходе кислоты из отстойника 19- Плотность можно регулировать известными способами путем добавления либо воды, либо кислоты (соответствующие клапаны и трубопроводы не показаны). Содержащую нитрозу серную кислоту откачивают насосом 22 из отстойника 23 общей башни зоны абсорбции оксидов азота (отстойник находится под насадкой ) по трубопроводу 2k в теплообменник 25, где она подогревается и затем по трубопроводу 2б подачи кислоты поступает в головную часть башни 1 денитрации для орошения находящейся в башне 1 насадки. После прохождения через насадку башни 1 по.лученная. после денитрации кислота собирается в отстойнике 27 башни 1 и перекачивается насосом 28 по трубопроводу 29 в теплообменник 30 и из него по трубопроводу 31 в головную часть верхней насадки 5 в башне зоны абсорбции ОКСИДОВ-азота. Из насадки 5 кислота течет вниз в насадку k, а подлежащий обработке газ проходит из насадки k в насадку 5. В этом случае не требуется от-L . ,семка газа между обеими насадками. После денитрации серная кислота концентрацией 70-80 вес.% может быть отведена из трубопровода 31 по трубопроводу 32 с находящимся в нем клапаном 33 в сборник кислоты 3 и выведена из системы по спускному трубопроводу .

Таким образом, стадия денитрации осуществляется известным способом в насадке башни 1. Стадия обработки 50 осуществляется в насадках башен 2 и 3:, а стадия абсорбции оксидов азота - в насадках Л и 5 общей башни. В зоне обработки SОд башни 2 и 3 применяется серная кислота концентрацией менее 70 вес.% Н SO/ (раз бавленная кислота). В зоне денитрации башни 1 и в зоне абсорбции оксидов азота применяется кислота концентрацией 70-85 вес. HSO (абсорбционная кислота,). Предпочтительная концентрация абсорбционной кислоты составляет 72-80 вес Л.

Как и в известных установках по производству серной кислоты нитро-зным способом, оксиды азота выделяются в свободном состоянии из кисло-20 ТЫ, вводимой в процесс, согласно изобретению в зоне денитрации и про ходят по газопроводу в зону абсорбции, где газообразные оксиды азота поглощаются серной кислотой. Этот процесс происходит следующим образом. Не содержащая нитрозы абсорбц онная кислота, идущая от насадки башни 1 в отстойник 27, охлаждается в теплообменнике 30 и насосом 28 по трубопроводу 31 подается в насад ку 5, откуда поступает в насадку 4 и из нее в отстойник 23, откуда по трубопроводу 24 подается насосом 22 в теплообменник 25 и по трубопро воду 26 возвращается в насадку башни 1 , в которой оксиды азота, абсорбированные кислотой в насадках 4 и 5, снова выделяются в газовый по Далее кислота дополнительно пере, качивается насосами известным способом из отстойников каждой башни в головную часть этой же башни с целью интенсификации массообмена между газом и кислотой,(срответствующие устройства не показаны). В установке (фиг. Ппредусмотрен сборник 35, содержащий азотную кисло ту- или серную кислоту с высокой концентрацией нитрозы и/или азотной кислоты . Азотная кислота поступает по трубопроводу Зб в сборник 35. Трубопровод 37 с клапаном 38, соединенный с отстойником 23 зоны абсорбции оксидов азота, ведет в сборник 35. Содержащая нитрозу серная кислота может подаваться по Трубопроводу 37 в сборник 35, который соединен

трубопроводом 39, оборудованным насосом kQ и клапаном 41, с головной частью первой башни 2 зоны обработки SOj.

Анализатор 2 соединен с газопроводом 10 и непрерывно измеряет содержание N0 в газах, проходящих по ЭТОМУ газопроводу от насадки 5 башни абсорбционной зоны. Если содержание N0 «ышедопустимого значения или если скорость повышения содержания N0 превышает заданную скорость, насос 40 включается посредством сигнала от анализатора k2 и серная кислота с большим содержанием азотной кислоты поступает через клапан t в насадку башни 2.

Если анализатор k2 показывает, что содержание N0 в газах, выходящих из зоны абсорбции, ниже допустимого значения или если скорость понижения содержания оксида азота в этих газах превышает минимальную допустимую скорость понижения, насос 40 отключается. Вместо включения или выключения насоса 40 можно регулировать также поток серной кислоты с большим содержанием азотной кислоты, увеличивая или уменьшая его расход. Запаздывание реакции системы регулирования на сигнал от анализатора составляет несколько минут.. : На установке (фиг. 1) анализатор 42 показан установленным в головной части насадки 5 абсорбционной части башни. Можно измерять содержание оксида азота на входе газов в насадку 4 абсорбционной башни или между насадками 4 и 5 зоны абсорбции. Содержание оксида азота в этих точках .соответственно выше, чем на выходе из зоны абсорбции. Однако можно в качестве регулируемого параметра применять измерение внутри насадки абсорбционной зоны. Это вызывает уменьшение запаздывания реакции на сигнал. Можно (в некоторых случаях целесообразно) осуществлять измерение содержания N0 одновременно в различных точках зоны абсорбции оксидов азота. Кроме того, целесообразно добавлять соединение азота и .кислорода, жидкого или газообразного вещества, содержащего это соединение, как можно ближе к началу потока в системе. При этом можно оказывать 159 значительное влияние на содержание N0 в отработанных газах установки, даже при введении сравнительно небольших количеств соединения азота и кислорода, Таким образом, изобретение позволяет автоматизировать производство серной кислоты иитрозным способом. В установке (фиг. 2) влажные газы содержащие SOg, приводят в контакт с разбавленной кислотой в башне предварительной о бработки выше (по ходу газа) зоны денитрации, причем часть водяного пара извлекается из этих газов в насадке башни 3. Разбавленная кислота, текущая вниз из насадки башни.3 в отстойник kk это же башни, подается наСосом kS по трубопроводу 6 в теплообменник 7, где кислота подогревается, и затем по трубопроводу А8 - в головную часть башни Л9, насадка которой образует зону обезвоживания кислоты. дополнительный нагрев кислоты в теплообменнике 7 интенсифицирует обезвоживание кислоты в насадке башни 49. Башня 43 зоны предваритель ной обработки образует первый сектор зоны обработки 50. Контур рециркуляции разбавленной кислоты через зону предварительной обработки по трубопроводу k8 отделен от контура рециркуляции разбавленной кислоты в главной зоне обработки 50 Он замыкается путем подачи разбавленной кислоты по трубопроводу 8 -.к головной части башни 9 на орошение насадки в этой башне. Откуда кислота через эту насадку и затвор 50 в нижней части башни 9 стекает в насадку башни 3. - Вода, поглощаемая кислотой во вре мя ее рециркуляции через насадку баш ни 43, переносится таким образом по трубопроводу 48 непосредственно в конец всей системы, т.е. в насадку башни 49, где она выделяется в виде водяного пара в отработанные газы си стемы, подаваемые в башню 49 по трубопроводу 51.Проходя через зону предварительно обработки в башне 43, разбавленная кислота подогревается. Дополнительный .подогрев в кислоты в теплообменнике 47 интенсифицирует выделение во ды в насадке башни 49. Испарившаяся вода покидает систему в виде пара вместе с несодержащими SOj. отработан ными газами по трубопроводу 52. 16. Благодаря стадии обезвоживания газовый поток обезвоживается в зоне предварительной обработки, и в остальную часть системы поступает меньше (или вовсе не поступает) водяного пара с газовым потоком, что позволяет постоянно поддерживать требуемую концентрацию кислоты (например 75 вес.% Н2§04.) в насадке башни 1 денитрации, а также в насадках 4 и 5 абсорбционной зоны. Путем регулирования подачи топлива в теплообменник 47 можно регулировать количество воды, выделяющейся из рециркулирующей через насадки башен 49 и 43 кислоты, тем самым поддерживая требуемую концентрацию кислоты в этом контуре рециркуляции. Азотная кислота (или серная кислота, содержащая нитрозу либо азотнуй кислоту) подается из сборника 35 насосом 40 по трубопроводу 39 к клапану 53 и дальше по трубопроводу 54 к головной части насадки в башне 43, которая орошается как только анализатор 42 открывает клапан 53 и включает насос 40. Башня 43 (фиг. 2), орошаемая разбавленной кислотой и находящаяся выше зоны денитрации по хбду газового потока, служит для регулирования всей системы. В насадочную башню 43 (или соответствующее реакционное устройство другого типа для проведения реакции между жидкостью и газом),соответственно поступает общее количество соединения азота и кислорода, жидкого либо газообразного вещества, содержащего такое соединение. Нижняя часть насадки башни 49 соединена трубопроводом iil с вентилятором 11 и в нее по этому трубопроводу поступают -сухие отработанные газы из насадки башни 5 зоны абсорбции. Отработанные газы извлекают воду из кислоты в насадке башни 49 и вместе с водяным.гтаром выходят по трубопроводу 52 в атмосферу. До настоящего времени регулировали соотношение NC:NOrt в отработанных газах установки или в абсорбционной зоне установек по производству серной кислоты нитрозным способом путем изменения концентрации кислот а определенных контурах рециркуляции установки. Это осуществляли путем добавления воды или разбавленной кислоты к более концентрированной кислоте по меньшей мере в одном из контуров рециркуляции. Такое изменение концентрации кислоты можно не применять при регулировании системы согласно изобретению. Достаточно поддерживать постоянную плотность кислот на выходе из зоны денитрации и в контуре рециркуляции, через зону обработ ки 50-2.. Плотность кислот можно поддерживать постоянйой при помощи известных устройств для автоматического регулирования плотности. Уртройство 35 для измерения плотности (фиг. 2) предусмотрено на спускном трубопроводе 29 из отстойника 27. Это измерительное устройство действует на клапан, при этом тре буемое количество разбавленной кислоты подается насосом 22 по трубопроводу 2б в насадку денитрационной башни 1. Устройство 55 для измерения плотности регулирует добавление раз- бавленной кислоты таким образом, что на выходе из зоны денитрации, т.е. на выходе из насадки денитрационной башни 1, поддерживается постоянная концентрация кислоты. . Уравнительный трубопровод 5б coeдиняет отстойники А и А5 и обеспечивает, таким образом, выравнивание уровней кислоты в обоих отстойниках. В установке (фиг. 3) в первый сек-30 тор зоны обработки SO, а именно в башню зоны предварительной обработки, вводят не все количество соединения азота и кислорода или вещества, содержащего такое соединение, а только часть его, тогда как остальную часть вводят, как в установке, изображенной на фиг, 1 в головную часть башни 2, т.е. в главный секто зоны обработки 50, можно регулировать, путем соответствующей настройки клапанов 41 и 53. Чем больше поверхность контакта газа с жидкостью, в реакционных башнях зоны обработки SO-, тем быстрее протекают химические реакции в стадии обработки SO,. При одновременном введении соеди нения азота и кислорода в первый сектор зоны обработки SO, и в главный сектор зоны обработки 30,т.е. в насадки башен 3 и 2, орошается гораздо большая поверхность, соответствующая сумме объемов насадок б шен 2 и 2, и соответственно достиг ется повышение скорости всего процесса обработки SOj. В предпочтительном варианте р.або ты (фиг. 3), кроме описанного измерения содержания N0, измеряют содержание N0,j в газах. Измерение выполняет анализатор 57 в абсорбци.онной зоне или ниже ее{по ходу газаК Анализатор 57 соединен с регулировочным устройством известного типа (не показан), действие которого накладывается на действие анализатора 2 измеряющего содержание в газах N0. Как только содержание N0 превышает заданное значение, добавление веществ, содержащих соединение азота и ю слорода, прекращается или уменьшается,Кроме того, если содержание N0 слишком велико или скорость повышения концентрации N02 слишком ветпика содержащую нитрозу серную кислоту отводят из зоны абсорбции с большей скоростью путем соответствующего регулирования клапана 38, и в зону абсорбции подают соответствую-. щее количество не содержащей или содержащей пониженное количество нитрозы серной кислоты. Анализатор 57 измеряет концентрацию N0 в газах непрерывно на выходе из насадки 5 как только содержание N0 превышает заданное значение или концентрация N0 повышается слишком быстро, насос чО останавливается и тем самым прекращается подача серной кислоты с большим содержанием азотной кислоты из сборника 35 в насадку башни 2. Насос Ь8 тоже регулируется анализатором.57. Если содержание N0 повышается слишком быстро на выходе из. насадки 5, насос 58 включается и, кроме того, открывается клапан 38, вследствие чего содержащая нитрозу кислота поступает в сборник 35, а не содержащая нитрозы кислота из сборника 3 по трубопрюводу 59 - в насадку 4 абсорбционной башни, Не содержащая нитрозы абсорбционная кислота вытесняет содер жащую нитрозу кислоту из насадки А в отстойник 23 и по трубопроводу 37 8 сборник 35. Если соединение азота и кислорода добавляют не в виде азотной кислоты,а в виде газообразных оксидов азота, то менее целесообразно вво- . дить газообразные оксиды азота прямо в насадки башен 2 и 3 зоны обра6oTtoi SOg. Более быстрое и эффективное действие достигается, путем растворения сначала оксидов азота в серной кислоте с последующим введением полученной содержащей оксиды азота. : серной кислоты в зону обработки So.

1998061

В установке (фиг. 4) образующиеся 0 устройстве бО для окисления аммиака оксиды азота охлаждаются в теплообменнике 61 и затем поступают в.абсорбционную башню 62 снизу 5 вверх. Часть не поглощенных в башне 62 оксидов азота проходит по трубопроводу 63 во впускной трубопровод 6 подлежащего обработке газа и таким об.VV in

разом поступает в главный газовый по- ток установки. Кислота может быть по.

дана по трубопроводу 5ч через клапан 6 в башню Ь2, в которой она насы Щается оксидами азота. Затем кислота идет -через отстойник б5 по трубо- проводу 66 к насосу 67 и по трубопроводу 68 с ютапаном 69 в насадку башни 2 .

Полная установка (фиг. bj в которой сочетаются все отличительные осо-20 бенности представленных установок (фиг, 1-4) позволяет, в зависимости от природы подлежащих обработке газов и содержания в них 50, а также в зависимости от того, чего больше амми- 25 ака или азотной кислоты должна пот-( реблять установка, осуществлять обработку содержащих SOj. отработанных газов наиболее экономично.

Пример . Берут газовый поток;30, содержащий 50 и другие газы в следующих грамм-молекулярных количествах на 1 нормальный м (1 нормальный м1 м при и 1 ат), моль:

SOa0,5-0,935

,8-3,1

N 0 i}-6

,2-:-1,6

N0 0,01-0,02 Азот Остальное40

Регулируемое количество газа подают в насадку башни 3 установки (фиг. З). Объем насадки в каждой из башен 43 и 49 равен 1 м . Объем насадок 4 .и 5 и в каждой из башен 1-3 45 равен 2,6 м . Сумма объемов всех насадок равна соответственно 15 м. Башенная насадка выполнена из полиэтилена. Поверхность насадки каждой башни составляет 300 м /м . Оборот JQ кислоты в насадке башен 43 и 49 осуществляемый, как показано на фйг. 3 составляет 2 л/нормальный м газа. Насадка в башне 1 орошается кисдотой в количестве 1 я кислоты на 1 нормаяьный М газа (фиг. 3). Каждую из насадок башен 2 и 3 орошают кисло-, той в количестве 3,3. л/нормальный м газа.

120

Орошение насадки абсорбционных башен интенсифицируют насосом с рециркуляционным трубопроводом (не показан на фиг. 3). Этот насос транспортирует кислоту из отстойника 23 в насадку 4, так что с уметом потока кислоты (фиг. 3), насадку орошают общим количеством кислоты 4 л/нормальп ный м газа. Температура кислоты на выходе из теплообменников 47 и 25 равна 65С. Температура кислоты на выходе из теплообменников 14,18 и 30 находится в интервале 30-40 С. Рециркулирующая кислоты характеризуется следующей плотностью (в пересчете на температуру ) ,кг/л:

Насадки 43 и 491,5

(48,1Ве 59,9 вес. )

Насадки 4 и 51,67

(57,9Ве 74,66 вес.% )

Насадки 2 и 3- 1, 56

. (51,,2 весД

) . . . ;

Оксиды азота поглощенные в насадках 4 и 5 абсорбционной башни, подают насосом 22 по трубопроводу 26 в насадку башни 1,в которой эти оксиды азо-та, превратившись в N0 в результате взаимодействия с S02, вступают в газовый поток, выходящий из насадки башни 1 по трубопроводу 7. Чембольше содержится оксидов азота в газовом потоке, тем эффективнее обработка S0/j в насадках башен 2 и 3.

Содержащую нитрозу кислоты в количестве 1 л/нормальный м газа подают по трубопроводу 2б в насадку баш- ни 1. Чем -больше содержится нитрозы в куслоте, тем больше содержащего может быть отработано в системе. Однако если содержание нитрозы в кислоте слишком велико, содержание оксида азота в отработанных газах системы возрастает. Для регулирования содержания нитрозы в кислоте в отстойнике 23 азотную кислоту, подаваемую в сборник 35 по трубопроводу 36., перекачивают из сборника 35 насосом 40 через клапан 41 по трубопроводу в насадку башни 2.

Оксиды азота} выделяющиеся в насадке башни 2 и следующей башни 3, проходят по газовым трубопроводам 8 и О в насадку 4 абсорбционной башни, где поглощаются серной кислотой и транспортируются в отстойник 23. При введении газа в количестве АОО нормальный с концентрацией нитрозы в кислоте в отстойнике 23 весД расчете на азотную кислоту) получают в трубопроводе 52 отработанный газ из всей системы, который содержит 50-100 м.д. N0 и 200N0. Если количество вво300 м.д. систему газа составляет димого в VI /ч вместо 00 500 нормальный м/ч вместо чии норЪмальный м /ч или если при постоянном количестве поступающего газа в нем повышается содержание SO/ji, система не может полностью обрабаты вать весь содержащийся в газе SO 2 и часть его попадает в зону абсорбции., вследствие чего содержание N0 в отработанных газах возрастает. Для возможности обработки возрос шего количества SOi без значительны потерь оксидов азота потребуется повысить концентрацию нитрозы в кис лоте, которую подают в насадку башн 1 и/или увеличить количество кислоть1, которую подают в насадку башни 1. Если требуется обработать 500 нормальный MV4, концентрация нитрозы в кислоте в отстойнике 23 д жна быть повышена приблизительно до 3 вес,% (в расчете на азотную ,кислоту), если обычное количество I для орошения насадки в башне 1 составляет 1 л. кислоты на 1 нормальный мгаза. Если вместо одной из двух описанных мер в насадку денитрационной баш ни 11 добавляют азотнуй кислоту, то такое добавление следует осуществлят постепенно, так как требуется несколько минут для изменения содержания оксидов азота в газах ниже абсор ционной . зоны. Добавление слишком бо шого количества азотной кислоты или слишком большое понижение содержания SOj. в поступающих газах приводит к повышению содержания N0« и, следовательно, к появлению желтой окраски в отработанных газах системы.. Для ус ранения желтой окраски необходимо п выси ть концентрацию кислоты в зоне денитрации и в зоне абсорбции,для чего необходимо уменьшить или прекратить добавление воды или разбавленной кислоты. Однако проходит несколько часов прежде, чем концентрация N02 отработанных газах понижается снова до kQO м.д. 11. 22 При осуществлении предлагаемого способа можно компенсировать повышение или понижение содержания ЗОл в поступаюших газах, а также изменение объема потока содержащего БО газа без значительных потерь оксидов азота с отработанными газами, выходящими в дымовую трубу установки. Повышение содержания S0;2- подлежащем обработке газа вызывает повышение содержания МОв газах, которое непрерывно измеряют анализатором 42 ниже абсорбционной зоны, например на 100-150 м.д. выше обычных рабочих значений. Затем автоматическим регулировочным устройством, включают насос ftO, который перекачивает серную кислоту, концентрацией 20 вес. азотной кислоты, из сборника 35 в насадки башен 43 и 2. Клапаны 53 и 1 отрегулированы так, что О, л/мин кислоты поступает в насадку башни k3 и 0,6 л/мин кислоты в насадку башни 2. После короткого запаздывания (2 мин) содержание в газе на выходе из зоны абсорбции падает ниже 100 м.д. и работа насоса kQ прекращается. Азотная кислота, добавленная к разбавленной кислоте двух конту ров рециркуляции в башнях и 2 соответственно, потребляется приблизительно через 15 мин и выделяется в виде газообразных оксидов азота, которые поглощаются кислотой в зоне абсорбции, вследствие чего содержание нитрозы в кислоте в отстойнике 23 возрастает. Однако повышение содержание нитрозы ещё недостаточно, чтобы вызвать в насадке денитрационной зоны реакцию, соразмерную с возросшим содержанием 80 в газовом потоке. Приблизительно через 12 мин содержание N0 в отработанных газах снова возрастает до значений более 150 м.д. тогда как содержание N0,j, падает от максимума 250 м.д. до значений ниже 150 м.д. Анализатор 42 ключает насос kQ и через 2 мин соержание N0 в газе ниже абсорбционой зоны падает ниже 100 и.д., после его насос 40 отключается. Эту операцию включения и выключеия насоса 40 повторяют до тех пор, ока содержание нитрозы ;в отстойние 23 соответствует возросшему содеранию SO в газовом потоке, поступащему в трубопровод 6 для последуюей обработки в системе. Чем ближе 239 содержание нитрозы в отстойнике 23 приближается к значению, необходимому для полной обработки 50, в систе ме, тем больше интервал времени между двумя периодами работы насоса. С другой стороны, если уменьшается или увеличивается концентрация S0.1, в подлежащем обработке газе, то содержание NOj в газах возрастает ни же абсорбционной зоны и содержание N0 падает значительно ниже 100 м,д. Содержание N02 отработанных газах зоны абсорбции измеряют непрерывно ана лизатором 57-Ес пи содержание МО повыш ется более,чем на 20 м.д.в минуту и/ил если содержание возрастает выше 200 м.д. то атвтоматическое регулировочное .устройство (не показано) отключает насос 0, если он был включен . При повышении содержания N0 более, чем на 50 м.д. в ми.нуту и/или при содержании N0, более 300 м.д. в минуту автоматическое регулировочное устройство известного типа, реагирующее на сигнал от анализатора 57, открывает клапан 38 и включает насо 58, вследствие чего содержашая нитро зу серная кислота поступает в сборник 35, тогда как не содержащая нитрозы серная кислота перекачивает ся насосом 58 из дборника 3 по тру бопроводу 59 S насадку 4 абсорбционной зоны. Количество добавляемой и отбираемой кислоты составляет 0,3 л на 1 нормальный м газа. Приблизительно через 3 мин содержание NOj, в газах ниже зоны абсорбции падает ниже 200 м.д. и автоматическое регу. лировочное устройство закрывает клапан 38 и отключает насос 58. Путем добавления азотной кислоты в сборнике 35 достигается концентрация азотной кислоты 20 вес.. В периоды поступления газов с большим содержанием 502. кислота, хра нящаяся в сборнике 35, возвращается в систему. Серная кислота, которая идет из сборника 3 по спускному трубопроводу, образуется пропорционально количеству обрабатываемого в системе 50г При. .помощи описанных регулировочных устройств можно поддерживать содержание NyO (сумм содержания N0 и ) в отработанных газах системы постоянно ниже 00 М.Д., Даже если количество подлежащего обработке газ или концентрация S0«. в нем часто ко I2i| леблется в широком диапазоне +70 вес. от среднего суточного значения . Вес на литр (или плотность) рёциркулирующих кислот регулируют следующим образом. Плотность кислоты, рециркулирующей через насадки башни 3 и 9, поддерживают 1,5 кг/л путем регулирования подвода тепла в теплообменник (7. Увеличение подвода тепла интенсифицирует процесс удаления воды в насадке башни 49 и поэтому повышает плотность Кислоты. Последнюю, рецир- кулирующую через насадки башен 2 и 3 зоны .обработки SOj, поддерживают 1,5б кг/л путем регулирования добавления кислоты из отстойника Л( (соответствующие трубопроводы и клапаны не показаны). Плотность кислоты на выходе из денитрационной башни 1 поддерживают 1,67 кг/л путем регулирования добавления разбавленной кислоты из отстойника 15, идущей на насадку башни 1. Использование предлагаемого спо7 соба позволяет автоматизировать производство серной кислоты нитрозным методом и снизить потери оксидов азота с отходящими газами. формула изобретения 1.Способ управления производством серной кислоты нитрозным методом из содержащего двуокись серы потока отходящего газа путем регулирования плотности кислоты, выходящей из зоны денитрации, изменением подачи в нее разбавленной 1 сислоты или воды, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь оксидов азота . с отходящими газами, дополнительно . регулируют подачу продукта, содержащего соединения азота и кислорода, в контур рециркуляции разбавленной кислоты в зависимости от содержания окислов азота в газовомпотоке зоны абсорбции. 2.Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что содержание окислов азота определяют на входе или на выходе или внутри -зоны абсорбции. 3.Способ по п. Г, о т л и ч а ющ и и с я тем, что в качестве продукта, содержащего соединения азота и кислорода, используют азотную кислоту или оксиды азота. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 . Заявка ФРГ № 2609505, кл. С 01 В 17/82, 1976.

фуг. f

j

хь