Установка для производства серной кислоты из серы

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СЕРНОЙ КИСЛОТЫ ИЗ СЕРЫ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Гродно Азот(72) Авторы Сиротин Андрей Вячеславович Сонец Антон Александрович Юрша Иосиф Антонович Последняя Тамара Ивановна Иванов Геннадий Борисович Житкевич Сергей Аркадьевич Лакомкин Александр Андреевич(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Гродно Азот(57) 1. Установка для производства серной кислоты из серы, включающая агрегат сжигания серы, подключенный к линиям расплавленной серы, воздуха, питательной воды, технологического газа и паропроводу, систему очистки и осушки, нагнетатель, контактный аппарат, включающий каталитические ступени и охладители технологического газа, абсорбер, отличающаяся тем, что система очистки и осушки, а также нагнетатель установлены на линии воздуха, а охладители технологического газа выполнены в виде парогенераторов, подключенных к линии питательной воды и коллектору энергетического пара. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что на коллекторе энергетического пара установлен турбогенератор. 3. Установка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что паропровод врезан в коллектор энергетического пара перед турбогенератором.(56) 1. Амелин А.Г. Технология серной кислоты. - М Химия, 1971. - 496 с. (рис. -1 на с. 142 - прототип). Полезная модель относится к установкам химической технологии, предназначена для получения химических продуктов с использованием реакционного тепла для получения энергетического пара и может быть использована в химической и нефтехимической промышленности, а также в производстве минеральных удобрений, например, при получении серной кислоты контактным методом из серы. В качестве прототипа заявляемой полезной модели выбрана установка для получения серной кислоты из серы, включающая агрегат сжигания серы, подключенный к линиям расплавленной серы, воздуха, питательной воды, выдачи технологического газа и паропроводу, систему очистки и осушки, нагнетатель, контактный аппарат, включающий каталитические ступени и охладители технологического газа, абсорбер 1. Недостатками известной установки являются недостаточная эксплуатационная надежность, недостаточная экономичность и недостаточная производительность. Недостаточная эксплуатационная надежность обусловлена быстрым коррозионным разрушением части оборудования и коммуникаций (очистные и сушильные колонны,электрофильтры, нагнетатели и др.). Причиной агрессивного воздействия реакционного газа на оборудование является наличие в нем тумана серной кислоты, который образуется на стадиях очистки и осушки высокотемпературного технологического газа в условиях его испарительного охлаждения при контакте с серной кислотой по условиям технологического процесса. Часть тумана серной кислоты удаляется на стадии очистки технологического газа в электрофильтрах, однако полученная чистота технологического газа недостаточна для предотвращения коррозионного разрушения оборудования, в особенности нагнетателей технологического газа. Недостаточная экономичность известной установки обусловлена тем, что тепло высокотемпературного технологического газа после процесса сжигания серы не утилизируется, а рассеивается в окружающую среду, затрачивая при этом энергетические ресурсы (электроэнергию, охлаждающую воду). При этом высокотемпературный технологический газ после агрегата сжигания серы подвергается очистке и осушке путем контакта с жидкой серной кислотой, что приводит к охлаждению технологического газа за счет испарения серной кислоты и потере его температурного потенциала, т.е. к потерям тепла внутри системы очистки. Это и обуславливает необходимость последующего обязательного нагрева технологического газа перед процессом окисления, что приводит к снижению экономичности. Недостаточная производительность известной установки обусловлена тем, что для улавливания тумана серной кислоты из технологического газа на стадии его очистки в электрофильтрах требуется очень низкая линейная скорость. Поэтому незначительное увеличение нагрузки системы вызывает существенный проскок тумана серной кислоты,что интенсифицирует процессы коррозионного разрушения оборудования и является недопустимым при эксплуатации установки. Задача, на решение которой направлена полезная модель, - повышение производительности, экономичности и эксплуатационной надежности установки производства серной кислоты из серы. Поставленная задача решается в установке для производства серной кислоты из серы,включающей агрегат сжигания серы, подключенный к линиям расплавленной серы, воздуха, питательной воды, выдачи технологического газа и паропроводу, систему очистки и осушки, нагнетатель, контактный аппарат, включающий каталитические ступени и охладители технологического газа, абсорбер, в которой, согласно полезной модели, система 2 39492007.10.30 очистки и осушки, а также нагнетатель установлены на линии воздуха, а охладители технологического газа выполнены в виде парогенераторов и подключены к линии питательной воды и к коллектору энергетического пара. На коллекторе энергетического пара установлен турбогенератор. Паропровод врезан в коллектор энергетического пара перед турбогенератором. Влияние существенности отличий полезной модели на решение поставленных задач заключается в следующем. Система очистки и осушки установлена на линии воздуха. Такое решение повышает эксплуатационную надежность оборудования установки, ее производительность и экономичность. Повышение эксплуатационной надежности установки обусловлено тем, что устранены условия для образования тумана серной кислоты, вызывающие коррозионное разрушение оборудования, т.к. при таком техническом решении отсутствуют процессы контакта высокотемпературного технологического газа с серной кислотой и его испарительное охлаждение, имеющее место в прототипе. Так как очистке и осушке подвергается только воздух, а не технологический газ, как в прототипе, содержащий воздух и продукты сгорания серы, это обеспечивает возможность увеличения нагрузки системы очистки и осушки без увеличения величины аэродинамического сопротивления. Такое решение обуславливает возможность увеличения производительности всей установки из-за отсутствия системы осушки и очистки технологического газа, включающей электрофильтры, которые ограничивают возможности увеличения нагрузки в прототипе. Повышение экономичности установки обусловлено тем, что сохраняется высокотемпературный потенциал технологического газа, который он имеет после агрегата сжигания серы, т.к. отсутствуют процессы контакта высокотемпературного технологического газа с серной кислотой и его испарительное охлаждение, имеющее место в прототипе при очистке и осушке технологического газа, приводящие к потерям тепла. Нагнетатель установлен на линии воздуха. Такое решение повышает эксплуатационную надежность нагнетателя из-за того, что он не контактирует с технологическим газом,содержащим остаточный туман серной кислоты, как это имеет место в прототипе. Охладители технологического газа выполнены в виде парогенераторов и подключены к линии питательной воды и к коллектору энергетического пара. Такое решение повышает экономичность установки, т.к. обеспечивает получение дорогостоящего энергетического пара за счет использования тепла реакции окисления технологического газа в контактном аппарате, которое в прототипе затрачивалось на нагрев технологического газа после процесса осушки перед его подачей в контактный аппарат. На коллекторе энергетического пара установлен турбогенератор. Такое решение повышает экономичность установки за счет использования работы расширения пара для выработки электроэнергии при сохранении величины экспорта пара из установки. Паропровод врезан в коллектор энергетического пара перед турбогенератором. Такое решение повышает экономичность установки, т.к. позволяет использовать на одном турбогенераторе питающий пар из нескольких источников (из котлов-утилизаторов контактного аппарата и агрегата сжигания серы), что повышает количество вырабатываемой электроэнергии без увеличения капитальных вложений. Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 показан общий вид установки получения серной кислоты из серы. На фиг. 2 показан вариант установки с турбогенератором с подачей в него пара из парогенераторов. На фиг. 3 показан вариант установки с совместной выдачей пара в турбогенератор из парогенераторов и котла-утилизатора. Установка для производства серной кислоты из серы включает последовательно соединенное оборудование систему очистки и осушки 1, нагнетатель 2, агрегат для сжигания серы 3 со встроенным котлом-утилизатором 4, контактный аппарат 5 с контактными каталитическими ступенями 6, выносные парогенераторы 7, абсорбер 8. Система очистки и осушки 1 выполнена в виде колонного аппарата с массообменной насадкой, к которому 3 39492007.10.30 подключены линии воздуха 9 под насадкой и линия ввода серной кислоты 10 над насадкой. Агрегат для сжигания серы 3 выполнен в виде аппарата циклонного типа, к которому подключена линия расплавленной серы 11 и линия воздуха 12. Котел-утилизатор 4 выполнен в виде рекуперативного аппарата, подключенного к линии питательной воды 13 и паропроводу 14. Выносные парогенераторы 7 выполнены в виде рекуперативных кожухотрубчатых теплообменников с естественной циркуляцией котловой воды и подключены к линии подачи питательной воды 13 и к коллектору энергетического пара 15. Абсорбер 8 выполнен в виде колонного аппарата с массообменной насадкой, к которому подключены линия технологического газа 16 под насадкой, линия ввода серной кислоты 17 над насадкой, линия вывода выхлопных газов 18 в верхней части абсорбера 8 и линия вывода кислоты 19 из нижней части абсорбера 8. В линию 19 врезана линия обессоленной воды 20 и линия продукционной серной кислоты 21. На коллекторе энергетического пара 15 может быть установлен турбогенератор 22. Паропровод 14 может быть врезан в коллектор 15 перед турбогенератором 22. Установка для производства серной кислоты из серы работает следующим образом. Воздух из окружающей среды, содержащий пары воды, засасывается за счет разрежения,создаваемого нагнетателем 2, и по линии 9 поступает в нижнюю зону осушителя 1 под массообменную насадку. Двигаясь вверх, воздух контактирует на массообменной насадке в противотоке с жидкофазной серной кислотой, поступающей в осушитель 1 по линии 10,в результате чего происходит хемосорбция паров воды из воздуха и, в результате, его осушка. Осушенный воздух поступает в нагнетатель 2, сжимается и подается по линии 12 тангенциально в агрегат сжигания серы 3, куда одновременно подается расплавленная сера по линии 11. В результате сжигания распыленной серы в потоке воздуха происходит реакционное окисление серы кислородом воздуха и образование технологического газа с содержанием диоксида серы около 12 об. . При этом происходит выделение реакционного тепла, которое отводится в котле-утилизаторе 4 питательной водой, поступающей в него по линии 13, и выводится в виде пара давлением около 2,8 МПа и с температурой около 250 С в паропровод 14. Технологический газ поступает далее в контактный аппарат 5 сверху, проходит через одну/две контактные каталитические ступени 6, нагревается за счет реакции окисления диоксида серы до температуры около 600 С. Горячий технологический газ поступает в межтрубное пространство парогенератора 7 и охлаждается питательной водой за счет выработки энергетического пара давлением около 2,8 МПа и с температурой около 250 С. Питательная вода поступает в парогенераторы 7 по линии 13,энергетический пар выводится из парогенераторов в коллектор 15, смешивается с энергетическим паром, поступающим по паропроводу 14, и смешанный поток поступает в турбогенератор 22. Расширяясь в турбогенераторе 22, энергетический пар совершает механическую работу и вырабатывает электроэнергию, которая выдается потребителю. После турбогенератора 22 отработанный энергетический пар с давлением 0,6 МПа и температурой около 200 С выдается потребителю. Охлажденный технологический газ после контактного аппарата 5 поступает в абсорбер 8 по линии 16 и взаимодействует в противотоке со стекающей по насадке серной кислотой концентрацией 98,3(моногидрат), подаваемой в абсорбер 8 по линии 17. В результате полной абсорбции триоксида серы из реакционного газа водой, содержащейся в моногидрате, образуется серная кислота с концентрацией 99,5 , которая выводится из нижней зоны абсорбера 8 по линии 19. Полученная кислота разбавляется обессоленной водой, поступающей по линии 20, до концентрации 93- продукционная серная кислота, которая по линии 25 поступает на склад для выдачи потребителю. Выхлопной газ выходит из абсорбера 8 по линии 18 и направляется на стадию санитарной очистки. Использование изобретения обеспечивает получение технических результатов возрастание производительности на 40-50 , снижение потребления тепла на 0,7 Гкал/т продукции, снижение потребления электроэнергии на 0,075 тыс. КВтч/т продукции. 4 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5