Установка утилизации тепла конвертированного газа в производстве серной кислоты

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТАНОВКА УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА КОНВЕРТИРОВАННОГО ГАЗА В ПРОИЗВОДСТВЕ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Гродно Азот(72) Авторы Иванов Геннадий Борисович Окушко Сергей Кузьмич Обухов Виктор Николаевич Салейко Вячеслав Иванович Житкевич Сергей Аркадьевич Жданук Елена Николаевна(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Гродно Азот(57) 1. Установка утилизации тепла конвертированного газа в производстве серной кислоты, включающая линию воздуха с установленным на ней нагнетателем, подключенную к агрегату сжигания серы, подключенному к линии жидкой серы и к линии конвертированного газа, на которой последовательно установлены контактный аппарат, содержащий парогенераторы для отвода реакционного тепла, и абсорбер с контуром отвода тепла абсорбции, отличающаяся тем, что на линии конвертированного газа перед абсорбером установлен холодильник, а на линии воздуха после нагнетателя установлен подогреватель в виде рекуперативных теплообменников, подключенных к линии циркуляционного теплоносителя, при этом на линии циркуляционного теплоносителя установлен дегазатор. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что дегазатор выполнен в виде емкости с поверхностью раздела фаз.(аналог). 2. Патент РБ на полезную модель 3949, 2007 (прототип). Полезная модель относится к установкам химической технологии, предназначена для осуществления процессов теплопередачи и может быть использована в химической и нефтехимической промышленности, а также в производстве минеральных удобрений,например при получении серной кислоты контактным методом из серы. Известна установка утилизации тепла конвертированного газа в производстве серной кислоты, включающая линию воздуха с установленным на ней нагнетателем, подогревателем воздуха, соединенную с агрегатом сжигания серы, подключенным к линии жидкой серы и к линии конвертированного газа, на которой последовательно установлены контактный аппарат, содержащий парогенераторы, подогреватель воздуха и абсорбер с контуром отвода тепла 1. Недостатком известной установки является недостаточная экономичность, обусловленная необходимостью установки воздухопроводов большого диаметра, т.к. теплопередача осуществляется в системе конвертированный газ - воздух и осуществляется в одном аппарате - подогревателе. Для подвода воздуха к подогревателю требуется монтаж воздухопроводов значительного диаметра (более 1 м) и большой протяженности, особенно если оборудование размещается в линейную технологическую цепочку. Это обуславливает значительные капитальные затраты и снижает экономичность установки. В качестве прототипа полезной модели выбрана установка утилизации тепла конвертированного газа в производстве серной кислоты, включающая линию воздуха с установленным на ней нагнетателем, подключенную к агрегату сжигания серы, подключенному к линии жидкой серы и к линии конвертированного газа, на которой последовательно установлены контактный аппарат, содержащий парогенераторы для отвода реакционного тепла, и абсорбер с контуром отвода тепла абсорбции 2. Недостатком известной установки является недостаточная экономичность, обусловленная тем, что тепло конвертированного газа после последнего парогенератора контактного аппарата более не утилизируется, причем на стадии абсорбции отводится в контуре отвода тепла оборотной водой и рассеивается в окружающую среду. При этом затрачиваются энергетические ресурсы (электроэнергия, охлаждающая вода), имеет место повышенный расход абсорбента. Задача, на решение которой направлена полезная модель, - повышение экономичности установки производства серной кислоты из серы. Поставленная задача решается в установке утилизации тепла в производстве серной кислоты, включающей линию воздуха с установленным на ней нагнетателем, подключенную к агрегату сжигания серы, подключенному к линии жидкой серы и к линии конвертированного газа, на которой последовательно установлены контактный аппарат, содержащий парогенераторы для отвода реакционного тепла, и абсорбер с контуром отвода тепла абсорбции, в которой, согласно полезной модели, на линии конвертированного газа перед абсорбером установлен холодильник, а на линии воздуха после нагнетателя установлен подогреватель в виде рекуперативных теплообменников, подключенных к линии циркуляционного теплоносителя, при этом на линии циркуляционного теплоносителя установлен дегазатор. Дегазатор выполнен в виде емкости с поверхностью раздела фаз. Влияние существенности отличий полезной модели на решение поставленной задачи заключается в следующем. На линии конвертированного газа перед абсорбером установлен холодильник, а на линии воздуха после нагнетателя установлен подогреватель. Такое 2 95332013.10.30 решение повышает экономичность установки за счет утилизации тепла конвертированного газа и нагрева воздуха перед подачей в агрегат сжигания серы. Охлаждение газа перед абсорбером позволяет снизить энергозатраты на отвод тепла из абсорбера - снизить расход оборотной воды, подаваемой в выносной холодильник. Холодильник и подогреватель подключены к линии циркуляционного теплоносителя. Такое техническое решение обуславливает возможность передачи тепла от конвертированного газа к воздуху без необходимости монтажа воздухопроводов большого диаметра за счет того, что теплопередача происходит не в одном аппарате, а в двух аппаратах, соединенных между собой линией циркуляционного теплоносителя, материалоемкость которой незначительна. Это позволяет существенно снизить капитальные затраты и повысить экономичность установки, особенно в системах, где оборудование расположено в линейную технологическую цепочку и расстояние между контактным и печным отделениями является значительным. На линии циркуляционного теплоносителя установлен дегазатор, выполненный в виде емкости с поверхностью раздела фаз. Такое решение обуславливает работоспособность циркуляционного контура за счет отвода газообразных продуктов разложения теплоносителя и предотвращения завоздушивания циркуляционного контура и насоса. Сущность полезной модели поясняется фигурой, схема установки утилизации тепла конвертированного газа в производстве серной кислоты. Установка утилизации тепла конвертированного газа в производстве серной кислоты включает последовательно соединенное оборудование нагнетатель 1, подогреватель 2,агрегат сжигания серы 3, контактный аппарат 4, парогенераторы 5, холодильник 6, абсорбер 7. Нагнетатель 1, подогреватель 2 и агрегат сжигания серы 3 подключены к линии воздуха 8. Агрегат сжигания серы 3, контактный аппарат 4, парогенераторы 5, холодильник 6, абсорбер 7 установлены на линии конвертированного газа 9. К агрегату 3 подключена линия расплавленной серы 10. Парогенераторы выполнены в виде рекуперативных теплообменных аппаратов кожухотрубчатого типа с естественной циркуляцией котловой воды и подключены к линии подачи питательной воды 11 и к коллектору энергетического пара 12. Абсорбер 7 выполнен в виде колонного аппарата с массообменной насадкой и снабжен циркуляционным контуром отвода тепла 13, на котором установлен насос 14 серной кислоты и выносной холодильник 15. Подогреватель 2 и холодильник 6 выполнены в виде рекуперативных теплообменных аппаратов кожухотрубчатого типа и соединены между собой по трубному пространству контуром 16 циркуляции теплоносителя, на котором установлен насос 17 и дегазатор 18. Дегазатор 18 выполнен в виде емкости с поверхностью раздела фаз. В качестве теплоносителя может быть использован высокотемпературный органический теплоноситель на основе смеси дифенила и дифенилоксида. Установка утилизации тепла конвертированного газа в производстве серной кислоты работает следующим образом. Очищенный и осушенный воздух по линии 8 нагнетателем 1 подается в межтрубное пространство подогревателя 2, где нагревается от теплоносителя,циркулирующего в трубном пространстве, до температуры свыше 100 С. Подогретый воздух подается тангенциально в агрегат сжигания серы 3, куда одновременно подается расплавленная сера по линии 10. В результате сжигания распыленной серы в потоке воздуха происходит реакционное окисление серы кислородом воздуха и образование конвертированного газа, содержащего диоксид серы. Конвертированный газ поступает далее в контактный аппарат 4 сверху, проходит через контактные каталитические ступени, нагревается за счет реакции окисления диоксида серы до температуры около 600 С. Горячий конвертированный газ поступает в межтрубное пространство парогенератора 5 и охлаждается питательной водой за счет выработки энергетического пара. Питательная вода поступает в парогенераторы 5 по линии 11, энергетический пар выводится из парогенераторов в коллектор 12. Конвертированный газ после парогенератора 5 с температурой около 240 С поступает в межтрубное пространство холодильника 6, где отдает тепло 3 95332013.10.30 циркуляционному теплоносителю и охлаждается до температуры около 139 С. Теплоноситель насосом 17 подается в трубное пространство холодильника 6, нагревается теплом конвертированного газа до температуры около 130 С и поступает в трубное пространство подогревателя 2, где охлаждается до температуры около 70 С. Охлажденный циркуляционный теплоноситель по линии 16 поступает в дегазатор 18 для вывода газовой фазы из отработанного теплоносителя. Далее теплоноситель насосом 17 возвращается в холодильник 6, образуя контур циркуляции теплоносителя. Конвертированный газ, охлажденный до температуры около 135 С, поступает в абсорбер 7 по линии 9. В результате абсорбции образуется серная кислота, поступающая по линии 19 на последующие стадии технологического процесса. Выхлопной газ выходит из абсорбера 7 по линии 20 и направляется на стадию санитарной очистки. Образовавшаяся в абсорбере 7 серная кислота по линии 13 насосом 14 подается в выносной холодильник 15, где охлаждается оборотной водой, и возвращается в верхнюю часть абсорбера 7 на орошение конвертированного газа. Использование полезной модели обеспечивает получение следующих результатов снижение расхода оборотной воды в выносной холодильник на 146 м 3/ч, нагрев воздуха теплом конвертированного газа вносит в систему 1,47 Гкал/ч тепла, в результате этого увеличивается выработка энергетического пара, что повышает экономичность установки и обеспечивает достижение поставленной цели. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4