способ регенерации отработанной серной кислоты химических процессов
Классы МПК: | C01B17/69 триоксид серы; серная кислота |
Автор(ы): | Петер Шоубие (DK) |
Патентообладатель(и): | Хальдор Топсеэ А/С (DK) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-05-22 публикация патента:
27.06.1998 |
Изобретение относится к способам регенерации отработанной серной кислоты химических процессов. Способ включает стадии термообработки исходной кислоты и охлаждения газа, получаемого на стадии термообработки, причем термообработку осуществляют путем испарения при 400-800oC с избытком воздуха, а охлаждение проводят до 360-450oС с последующим каталитическим окислением охлажденного газа, при этом окисленный газ охлаждают при 10-50oС выше точки росы серной кислоты в газе с последующей конденсацией серной кислоты, образовавшейся в охлажденном и окисленном газе. Окисление ведут на катализаторе, содержащем 1-5 мас. % пятиокиси ванадия и 2-20 мас.% пиросульфатов калия и/или натрия, нанесенных на двуокись кремния. Катализатор может дополнительно содержать 200-2000 ч./млн. платины и/или палладия, нанесенных на двуокись кремния. Причем катализатор используют в виде монолитных блоков, имеющих параллельные каналы с внутренним диаметром 3-8 мм. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
1. Способ регенерации отработанной серной кислоты химических процессов, включающий стадии термообработки в присутствии воздуха, каталитического окисления в присутствии пятиокиси ванадия и переработки получаемого при этом газа, отличающийся тем, что термообработку осуществляют путем испарения исходной кислоты при 400-800oC с избытком воздуха с последующим охлаждением получаемого при этом газа до 360-450oC, который подвергают каталитическому окислению на катализаторе, содержащем 1-5 мас.% пятиокиси ванадия и 2-20 мас.% пиросульфатов калия и/или натрия, нанесенных на двуокись кремния в качестве носителя, а переработку осуществляют при температуре на 10-50oC выше температуры точки росы серной кислоты с последующей конденсацией серной кислоты, образовавшейся в охлажденном и окисленном газе. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что окисление охлажденного газа проводят по меньшей мере на двух стадиях с использованием неподвижного слоя катализатора, при этом между слоями осуществляют охлаждение. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют катализатор, содержащий 200-2000 млн-1 платины и/или палладия, нанесенных на двуокись кремния в качестве носителя. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют катализатор в виде монолитных блоков, имеющих параллельные каналы с внутренним диаметром 3-8 мм.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к регенерации отработанных неорганических кислот, более конкретно к способу регенерации отработанной серной кислоты химических процессов. Известен способ регенерации отработанной серной кислоты, содержащий органические примеси, путем термического разложения ее контактированием при 450 - 600oC с расплавом, содержащим 5 - 45 и 55 - 95 мас.% пиросульфата калия, в присутствии воздуха. Образующийся при этом газ содержит диоксид и триоксид серы, который может быть переработан в серную кислоту [1]. Недостатком известного способа является то, что он не позволяет получить конечный газ, который гидратируется до серной кислоты без образования дымки. Задачей изобретения является разработка способа регенерации отработанной серной кислоты химических процессов, позволяющего получить конечный газ, который гидратируется до серной кислоты без образования дымки. Кроме того, получаемая серная кислота должна иметь такую высокую концентрацию, позволяющую ее непосредственное применение в каталитических процессах. Данная задача решается в предлагаемом способе регенерации отработанной серной кислоты химических процессов, включающем стадии термообработки в присутствии воздуха, каталитического окисления в присутствии пятиокиси ванадия и переработки получаемого при этом газа, за счет того, что термообработку осуществляют путем испарения исходной кислоты при 400 - 800oC с избытком воздуха с последующим охлаждением получаемого при этом газа до 360 - 450oC, который подвергают каталитическому окислению на катализаторе, содержащем 1 - 5 мас. % пятиокиси ванадия и 2-20 мас.% пиросульфатов калия и/или натрия, нанесенных на двуокись кремния в качестве носителя, а переработку осуществляют при 10-50oC выше точки росы серной кислоты с последующей конденсацией серной кислоты, образовавшейся в охлажденном и окисленном газе. Окисление охлажденного газа предпочтительно проводят по меньшей мере на двух стадиях с использованием неподвижного слоя катализатора, при этом между слоями осуществляют охлаждение. Используемый катализатор может содержать 200 - 2000 ч./млн. платины и/или палладия, нанесенных на двуокись кремния в качестве носителя. Преимущественно используют катализатор в виде монолитных блоков, имеющих параллельные каналы с внутренним диаметром 3 - 8 мм. Избыток воздуха подают на термообработку в состоянии, подогретом до температуры примерно 500oC. При температурах свыше 400 - 450oC кислота моментально диссоциируется до трехокиси серы и воды. При температуре свыше 400oC аммониевые соединения, которые содержатся в кислоте в основном в виде бисульфата аммония, испаряются и в присутствии кислорода разлагаются на двуокись серы и азот согласно следующей схеме:![способ регенерации отработанной серной кислоты химических процессов, патент № 2114054](/images/patents/357/2114054/2114054-2t.gif)
Разложение аммониевых соединений до азота является нетрудным при температурах в печи ниже 650 - 700oC. При температурах 400 - 500oC и времени реакции менее одной секунды примерно 10% аммония может содержаться в виде аммиака в газах, выходящих из печи. Органические соединения, которые в нижеследующем условно обозначаются как "НС", окисляются кислородом и трехокисью серы, которая образуется во время разложения отработанной серной кислоты согласно следующей схемы реакции:
![способ регенерации отработанной серной кислоты химических процессов, патент № 2114054](/images/patents/357/2114054/2114054-3t.gif)
Полное испарение и почти полное разложение и окисление органических соединений и окиси углерода достигаются при 650 - 750oC в случае регенерации отработанной серной кислоты алкилирования бензина, содержащей примерно 6 об. % HC и не содержащей аммония. Испарение отработанной серной кислоты, например, производства сложных эфиров метакриловой кислоты, приводит к высокому соотношению двуокиси серы к трехокиси серы в разлагаемой серной кислоте при температурах от 450 до 800oC даже при применении большого избытка кислорода, тогда как регенерация отработанной серной кислоты процессов алкилирования приводит к тому, что отходящий газ печи содержит примерно одинаковое количество двуокиси серы и трехокиси серы. Таким образом реакция между двуокисью серы, трехокисью серы и кислородом согласно вышеприведенной реакции (1) не протекает в значительно степени при температурах ниже 800 - 850oC. Двуокись серы и аммиак, содержащиеся в отходящих газах печи, окисляются до двуокиси углерода, воды и азота на последующей стадии в присутствии катализатора, который применяется в качестве неподвижного слоя, размещенного в одном или нескольких реакторах, между которыми осуществляется охлаждение газовой фазы. В случае регенерации отработанной серной кислоты процессов алкилирования, которая имеет концентрацию органических соединений, равную
![способ регенерации отработанной серной кислоты химических процессов, патент № 2114054](/images/patents/357/2114054/8805.gif)
![способ регенерации отработанной серной кислоты химических процессов, патент № 2114054](/images/patents/357/2114031/8773.gif)
Класс C01B17/69 триоксид серы; серная кислота