CS251311B1

CS251311B1 - A method of cooling at a temperature below 19 ° C of gas entering the second absorbent in the production of sulfuric acid by a two-stage catalytic oxidation

Info

Publication number: CS251311B1
Application number: CS838829A
Authority: CS
Inventors: Milan Bulicka; Frantisek Prusek; Karel Tomasek
Original assignee: Milan Bulicka; Frantisek Prusek; Karel Tomasek
Priority date: 1983-12-28
Filing date: 1983-12-28
Publication date: 1987-06-11
Also published as: CS882983A1

Abstract

Plyn za druhým stupněm katalytické oxidace lze chladit nejméně o 15 až 70 °C níže než za prvním stupněm a tohoto tepla využít prostřednictvím parního kotle na odpadní teplo, používaného běžně ve všech výrobnách kyseliny sírové.The gas after the second stage of catalytic oxidation can be cooled at least 15 to 70 °C lower than after the first stage and this heat can be used via a waste heat steam boiler, commonly used in all sulfuric acid production plants.

Description

Vynález se týká způsobu chlazení plynu vstupujícího do druhé absorpce při výrobě kyseliny sírové dvoustupňovou katalytickou oxidací, přičemž je využito jeho teploty k získání vysokopotenciálního tepla a plyn z každého stupně katalytické oxidace oxidu siřičitého na oxid sírový vstupuje 0o ochlazení do absorpce oxidu sírového*The invention relates to a process for cooling the gas entering the second absorption in the production of sulfuric acid by two-stage catalytic oxidation, utilizing its temperature to obtain high-potential heat and the gas from each stage of catalytic oxidation of sulfur dioxide to sulfur trioxide enters cooling to sulfur trioxide absorption.

Je známo, že reakčního tepla celého procesu výroby kyseliny sírové se využívá k výrobě páry pouze přibližně z poloviny, zatímco zbytek odchází ve formě nížkopotenciálního tepla v ohřáté chlebící vodě* Je rovněž známo, že plyn po katalytické oxidaci se chladí tím, že se jeho teplota využívá k předehřátí plynu vstupujícího do katalytické oxidace, spalovacího vzduchu, výrobě páry nebo jejímu přehřívání a konečně k předehřívání napájecí vody.It is known that the reaction heat of the entire sulfuric acid production process is used to produce steam only about half, while the remainder leaves in the form of low-potential heat in heated bread water. It is also known that the catalytic oxidation gas is cooled by cooling used to preheat the gas entering catalytic oxidation, combustion air, steam generation or superheating, and finally to preheat the feed water.

Stupeň ochlazení plynu vstupujícího do absorpce při výrobě kyseliny sírové jednostupňovou katalytickou oxidací uvádějí různí autoři v širokém rozsahu od 250 °C až do 50 °C« Účelem tohoto chlazení bylo získání vysokého podílu olea, pokud se toto vyrábělo. V případě, že se oleum nevyrábělo, nechladilo se někdy vůbec.The degree of cooling of the gas entering the absorption in the production of sulfuric acid by one-stage catalytic oxidation is reported by various authors in a wide range from 250 ° C to 50 ° C. The purpose of this cooling was to obtain a high proportion of oleate when produced. If oleum was not produced, it was never cooled at all.

Později bylo objeveno, že ochlazení plynu pod jeho rosný bod má za následek kondenzaci kyseliny sírové v agresivní formě a tím i rychlou korozi chladícího zařízení. I když teoreticky vypočtený rosný bod běžného plynu před jednostupňovou absorpcí či absorpcí za prvním stupněm katalytické oxidace se pohybuje mezi 130 až· 145 °C, není dána teplota kondenzace teplotou plynu, ale teplotouIt was later discovered that cooling the gas below its dew point results in condensation of the sulfuric acid in an aggressive form and thus a rapid corrosion of the cooling device. Although the theoretically calculated dew point of a conventional gas before the one-stage or after the first stage of catalytic oxidation is between 130 and 145 ° C, the condensation temperature is not given by the gas temperature, but by the temperature

251 311 povrchu trubek, na nichž ke kondenzaci dochází, tj. i teplotou chladícího média^- a koeficientu přestupu tepla. Tato teplota však není stabilní a mění se v průběhu provozu různými vlivy, jako je např. rychlost proudění a zejména stupeň zanesení povrchu výměnné plochy. V důsledku těchto změn technologických podmínek a konstrukčních problémů výměníků se teplota kondenzace pohybuje prakticky mezi 170 180 °C. Tento poznatek vedl k tomu, že výrobny kyseliny sírové se projektovaly či provozovaly tak, že s ohledem na potřebnou rezervu se teplota plynu vstupujícího do první či druhé absorpce pohybovala mezi 180 200°C.251 311 the surface of the pipes on which condensation occurs, ie also the temperature of the coolant ^- and the heat transfer coefficient. However, this temperature is not stable and varies during operation by various influences, such as flow velocity and, in particular, the degree of clogging of the surface of the exchange surface. Due to these changes in the technological conditions and design problems of the exchangers, the condensation temperature is practically between 170 180 ° C. This finding led to sulfuric acid plants being designed or operated so that, taking into account the necessary margin, the temperature of the gas entering the first or second absorption was between 180 200 ° C.

Pokud byl k chlazení použit předehřívač napájecí vody, která vstupovala do výměníku o teplotě 105 °C, držela se hranice ochlazení kolem či nad 200 °C. Proto dosud nebylo využito ani návrhu, v němž se teplota plynu vstupujícího do I. a II. stupně absorpce uvádí stejně v rozmezí 140 až 180 °C.If a pre-heater of feed water entering the exchanger at 105 ° C was used for cooling, the cooling limit was kept around or above 200 ° C. Therefore, the proposal in which the temperature of the gas entering the I. and II. the degree of absorption is equally in the range of 140-180 ° C.

Nyní bylo naměřeno, že plyn vstupující do druhé ahřorpce při výrobě kyseliny sírové dvoustupňovou katalytickou oxidací má tak nízkou tenzi par vody a oxidu sírového, že nejen jeho vypočtený rosný bod, který je kolem 100 °C, ale i skutečná teplota kondenzace tohoto plynu leží podstatně níže, než teplota kondenzace plynu vstupujícího do první absorpce.It has now been measured that the gas entering the second sorption in the production of sulfuric acid by two-stage catalytic oxidation has such a low vapor pressure of water and sulfur trioxide that not only its calculated dew point, which is about 100 ° C, below the condensation temperature of the gas entering the first absorption.

Předmětem vynálezu je způsob chlazení plynu vstupujícího při teplotě nižší než 190 °C do druhé absorpce při výrobě kyseliny sírové dvoustupňovou katalytickou oxidací oxidu siřičitého na oxid sírový při němž je využito jeho teploty k získání vysokopotenciálního tepla, s výhodou ve formě vodní páry, jehož podstata spočívá v tom, že se plyn vstupující do druhé absorpce chladí na teplotu o 15 Λ 70 °C nižšý než je teplota plynu vstupujícího do první absorpce. Aby teplota plynu zůstala těsně nad rosným bodem, vede se plyn zčásti do varné části předehřívače vody nebo / a do předehřívací části předehřívače· Regulací poměru dílčích proudů lze dosáhnout požadované teploty těsně nad rosným bodem plynu.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a process for cooling a gas entering at a temperature of less than 190 ° C to a second absorption in the production of sulfuric acid by two-stage catalytic oxidation of sulfur dioxide to sulfur trioxide using its temperature to obtain high-potential heat. in which the gas entering the second absorption is cooled to a temperature 15-70 ° C lower than the temperature of the gas entering the first absorption. To keep the gas temperature just above the dew point, the gas is partly fed to the boiling part of the water preheater and / or to the preheating part of the preheater. By adjusting the partial flow ratio, the desired temperature just above the dew point of the gas can be achieved.

- 3 251 311- 3 251 311

Důsledkem tohoto poznatku je, že plyn vstupující do druhé absorpce je možno ochladit podstatně níže než plyn vstupující do první absorpc^ to o 15<£ 80 °C v závislosti na způsobu chlazení a celkovém stavu technologie včetně tvorby mlhy kyseliny sírové v první absorpci, která má za následek zvýšený obsah vodních par v tomto plynu, a tím snížení teploty rosného bodu i kondenzace. Podle empirického provozního pozorování leží teplota kondenzace u výstupu plynu z chladícího výměníku při 130 °C, pokud je technologie v ideálním stavu.As a result, the gas entering the second absorption can be cooled substantially lower than the gas entering the first absorption by 15 £ 80 ° C depending on the cooling method and the state of the art, including the formation of a sulfuric acid mist in the first absorption, which results in an increased water vapor content of the gas, thereby reducing dew point temperature and condensation. According to empirical operational observation, the condensation temperature at the gas exchanger outlet is at 130 ° C when the technology is in an ideal state.

Teplota rosného bodu je však nadále ovlivněna rozdílem místních teplot v předehřívači vody, celkovým technickým stavem výrobny před předehřívačem, výskytem mlhy kyseliny sírové, čistotou spalované síry a podobně. V provozy proto není teplota rosného bodu stabilní, ale kolísá v určitém rozmezí také vlivem výše výrobního výkonu.However, the dew point temperature is still affected by the difference in local temperatures in the water preheater, the overall technical condition of the plant before the preheater, the occurrence of the sulfuric acid mist, the purity of the sulfur burned, and the like. In operation, therefore, the dew point temperature is not stable, but fluctuates within a certain range also due to the production capacity.

Aby bylo možno dosáhnout maximálního ochlazení plynu až těsně k rosnému bodu, byl navržen odpařovací předehřívač napájecí vody s možností regulace teploty plynu uvňitř přede hřívače obchvatem. Předehřívač je rozdělen do dvou částí. První část ve směru postupu vodýfproti směru proudění plynu odpovídá dosud běžně používanému předehrívači, v němž se voda ohřívá až k bodu varu za ochlazení plynu na teplotu kolem 200 °C. Takto předehřátá voda vstupuje do druhé varné části předehřívače, kde se plyn ochlazuje k teplotě bodu varu vody v parním kotli, kam se vede dále napájecí voda. Tlak pár^ a tím i bod varu, je stanoven s bezpečnou rezervou nad rosným bodem plynu, obvykle v rozsahu 2,0 aí 4,0 MPa. Plyn z druhého stupně katalytické oxidace vstupuje jednak přímo do druhé varné části předehřívače, kde se ochladí na teplotu o něco vyšší, než je teplota varných trubel·^ a jednak do první části předehřívače. Regulací podílu plynu vstupujícího do první části předehřívače lze dosáhnout rozmezí teploty plynu vstupujícího z předehřívače v požadovaném rozmezí, obvykle 120 c& 200 °C> a to plným uzavřením vstupu do první části teploty nejnižší a uzavřenímIn order to achieve maximum cooling of the gas up to the dew point, an evaporative feed water preheater with the possibility of regulating the gas temperature inside the bypass heater has been proposed. The preheater is divided into two parts. The first part downstream of the gas flow corresponds to a heater previously used in which water is heated up to the boiling point while cooling the gas to a temperature of about 200 ° C. The pre-heated water enters the second boiling part of the preheater where the gas is cooled to the boiling point of the water in the steam boiler, where the feed water is fed. The vapor pressure and thus the boiling point is determined with a safe margin above the dew point of the gas, usually in the range of 2.0 to 4.0 MPa. The gas from the second stage of catalytic oxidation enters directly into the second boiling portion of the preheater, where it is cooled to a temperature somewhat higher than the temperature of the boiling tubes, and secondly into the first portion of the preheater. By controlling the proportion of gas entering the first part of the preheater, the temperature range of the gas entering from the preheater can be reached within the desired range, usually 120 c & 200 ° C> by fully closing the inlet to the first part of the temperature and closing

IAND

- 4 251 311 vstupu do druhé části přeiďiřívače při plném otevření vstupu do první části předehřívače teploty nejvyšší.4 251 311 the inlet to the second part of the pre-heater when the inlet to the first part of the preheater is fully opened.

Použitím tohoto postupu a zařízení při výrobě kyseliny sírové dvoustupňovou katalytickou oxidací lze dosáhnout zvýšení měrné produkce páry až o 0,3 GJ na 1 tunu vyrobené kyseliny sírové. Kromě toho se sníží chladící plocha cirkulační kyseliny druhé absorpce.By using this process and equipment in the production of sulfuric acid by two-stage catalytic oxidation, an increase in the specific steam production of up to 0.3 GJ per tonne of sulfuric acid produced can be achieved. In addition, the cooling surface of the circulating acid of the second absorption is reduced.

Konkrétní provedení umožňuje řadu kombinací, z nichž se jako příklad uvádějí jen některé.The particular embodiment allows for a number of combinations, some of which are exemplified.

Příklad 1Example 1

Plyn vstupující z prvního stupně katalytické oxidace o teplotě 480 °C se ochladí před vstupem do první absorpce tím, že z částí předehřeje ve výměníku vzduch použitý ke spalování síry. Plyn vystupující z druhého stupně katalytické oxidace o teplotě 438 °C se vede z jedné poloviny do varné části předehřívače vody a z druhé poloviny do předehřívací části předehřívače vody, takže výsledná teplota plynu vstupujícího do druhé absorpce činí 150 °C. Takto získaná směs vody a vodní páry se vede do parního kotle, využívajícího spalovacího tepla, z něhož se odvádí získaná vodní pára o tlaku 2,0 MPa.The gas entering from the first catalytic oxidation stage at 480 ° C is cooled before entering the first absorption by preheating in some parts the air used to burn the sulfur in the exchanger. The gas leaving the second stage of catalytic oxidation at a temperature of 438 ° C is passed halfway to the boiling part of the water preheater and from the other half to the preheating part of the water preheater so that the resulting gas entering the second absorption is 150 ° C. The mixture of water and water vapor thus obtained is fed to a steam boiler utilizing combustion heat from which the water vapor obtained at a pressure of 20 bar is removed.

Příklad 2Example 2

Plyn vystupující z prvního stupně katalytické oxidace o teplotě 480 °C se ochladí před vstupem do první absorpce na 180 °C tím, že zčásti předehřeje plyn vstupující do druhého stupně katalytické oxidace a zčásti předehřeje napá ječí vodu v předehřívači. Plyn vystupující z druhého stupně katalytické oxidace o teplotě 438 °G se ochladí na 130 °C tím, že předehřeje vzduch použitý ke spalování síry. Tím se zvýší množství páry, produkované v parním kotli, zužitkovávajícím teplo spalin. Ochlazený plyn se vede do druhé absorpce.The gas leaving the first stage of catalytic oxidation at 480 ° C is cooled to 180 ° C before entering the first absorption by partially preheating the gas entering the second stage of catalytic oxidation and partly preheating the feed water in the preheater. The gas leaving the second stage of catalytic oxidation at 438 ° C is cooled to 130 ° C by preheating the air used to burn the sulfur. This increases the amount of steam produced in the steam boiler utilizing the heat of the flue gas. The cooled gas is passed to a second absorption.

251 311251 311

Příklad 3Example 3

Plyn vystupující z prvního stupně katalytické oxidace se ochladí stejně jako v příkladu 1.The gas leaving the first stage of catalytic oxidation is cooled as in Example 1.

Plyn vystupující z druhého stupně katalytické oxidace o teplotě 438 °C se ochladí na teplotu 340 °C v přehřívači vyrobené páry a na teplotu 140 °C v předehřívači napájecí vody. Ochlazený plyn se vede do druhé absorpce.The gas leaving the second stage of catalytic oxidation at 438 ° C is cooled to 340 ° C in the steam superheater and 140 ° C in the feed water preheater. The cooled gas is passed to a second absorption.

Příklad 4 se liší od příkladu 3 tím, že místo přehřívače vodní páry se použije varných trubek parního kotle s nucenou cirkulací.Example 4 differs from Example 3 in that forced-circulation steam boilers are used in place of the water-superheater.

Příklad 5 se liší od příkladu 3 tím, že místo přehřívače vodní páry se použije výměníku předehřívajícího spalovací vzduch.Example 5 differs from Example 3 in that a heat exchanger preheating the combustion air is used instead of a water vaporizer.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A method of cooling a gas entering at a temperature of less than 190 ° C to a second absorption in the production of sulfuric acid by a two-stage catalytic oxidation of sulfur dioxide to sulfur trioxide using its temperature to obtain high-potential heat, preferably in the form of water vapor, the gas entering the second absorption is cooled to a temperature 15 to 70 ° C lower than the temperature of the gas entering the first absorption.