установка для окисления диоксида серы

Формула изобретения

Установка для окисления диоксида серы, включающая воздуходувку, серную печь, котел-утилизатор с испарительными элементами, контактный аппарат с пятью слоями катализатора, пароперегреватель второй ступени, два газовых теплообменника для охлаждения газа после второго и четвертого слоев катализатора, газовый теплообменник для охлаждения газа после третьего слоя катализатора, пароперегреватель первой ступени и экономайзер, смонтированные в одном корпусе, и экономайзер для охлаждения газов после третьего слоя катализатора, отличающаяся тем, что дополнительно снабжена вторым теплообменником для охлаждения газа после третьего слоя катализатора, а экономайзер для охлаждения газа после третьего слоя катализатора установлен между двумя газовыми теплообменниками, охлаждающими газы после третьего слоя катализатора, при этом газовый вход этого экономайзера соединен с газовым выходом первого по ходу газового теплообменника после третьего слоя катализатора, а газовый выход соединен со входом во второй газовый теплообменник после третьего слоя катализатора, вход по водяному потоку его соединен с выходом экономайзера, смонтированного в одном корпусе с пароперегревателем первой ступени, а выход - с барабан-сепаратором.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству серной кислоты из серы, в частности к стадии окисления диоксида серы.

Известна установка для получения серной кислоты, включающая в части окисления диоксида серы печь для сжигания серы, котел-утилизатор с испарительными и пароперегревательными элементами, контактный аппарат с четырьмя или пятью слоями катализатора, газовые теплообменники и экономайзер /Технология серной кислоты, Амелин А.Г., 2-е изд., перераб. - М.: Химия, 1983. - c.216/.

Недостатками установки являются пониженная выработка пара энергетических параметров и сложность ее интенсификации.

Наиболее близкой к описываемой по технической сущности и достигаемому результату является другая известная установка, стадия окисления диоксида серы которой включает воздуходувку, печь для сжигания серы, котел-утилизатор с испарительными элементами, контактный аппарат с четырьмя или пятью слоями катализатора, пароперегреватель перегрева пара второй ступени, газовый теплообменник для охлаждения газа после третьего слоя катализатора, а также пароперегреватель пара первой ступени и экономайзер, смонтированные в одном корпусе, соединенном с барабан-сепаратором. Еще один экономайзер, в котором охлаждаются газы после третьего слоя катализатора, установлен после теплообменника для охлаждения газов, выходящих после третьего слоя катализатора. Экономайзер, смонтированный в одном корпусе с пароперегревателем первой ступени, имеет два разделенных водяных потока (Sulphur 2000. San Francisco. USA/29 oct. - 1. nov. 2000, PREPRINT, - s. 349-357).

Недостатками известной установки являются усложненная тепловая схема котло-печного агрегата из-за вынужденного разделения двух водяных потоков в экономайзере, сложность при регулировании температурного режима и пониженная в связи с этим надежность работы экономайзеров.

Нами предложена установка для окисления диоксида серы, которая включает воздуходувку, серную печь, котел-утилизатор с испарительными элементами, контактный аппарат с пятью слоями катализатора, пароперегреватель второй ступени, два газовых теплообменника для охлаждения газа после второго и четвертого слоев катализатора, газовый теплообменник для охлаждения газа после третьего слоя катализатора, а также пароперегреватель первой ступени и экономайзер, смонтированные в одном корпусе, и экономайзер для охлаждения газов после третьего слоя катализатора.

В предложенной установке дополнительно установлен второй теплообменник для охлаждения газов после третьего слоя катализатора, а экономайзер для охлаждения газов после третьего слоя катализатора установлен между двумя газовыми теплообменниками, охлаждающими газы после третьего слоя катализатора. Газовый вход этого экономайзера соединен с газовым выходом первого по ходу газового теплообменника (после третьего слоя катализатора), а газовый выход экономайзера соединен со входом во второй газовый теплообменник после третьего слоя катализатора. По водяному потоку вход этого экономайзера соединен с водяным выходом экономайзера, который смонтирован в одном корпусе с пароперегревателем первой ступени, а выход по водяному потоку соединен с барабан-сепаратором. Причем количество снимаемого тепла в этих двух теплообменниках для охлаждения газа после третьего слоя катализатора равно количеству тепла, снимаемого в одном теплообменнике после третьего слоя катализатора по прототипу.

На чертеже представлена предлагаемая установка для окисления диоксида серы, которая включает: воздуходувку - 1, серную печь - 2, котел-утилизатор с испарительными элементами - 3, контактный аппарат с четырьмя или пятью слоями катализатора - 4, пароперегреватель второй ступени после первого слоя катализатора - 5, газовые теплообменники - 6, экономайзер - 7, пароперегреватель первой ступени + экономайзер с одним водяным потоком - 8, барабан-сеператор - 9.

Установка работает следующим образом: осушенный воздух воздуходувкой (1) с температурой 70-90^oС подается в серную печь (2). В серной печи происходит сжигание жидкой серы до диоксида серы с повышением температуры до 1120^oС. После серной печи и охлаждения в котле-утилизаторе с испарительными элементами (3) до 390-430^oС газы направляются на первую ступень конверсии в контактный аппарат (4). В испарительных элементах хладоагентом является вода, поступающая из барабана-сепаратора (9) с Т=250^oС. После первого слоя катализатора газовая смесь охлаждается в пароперегревателе второй ступени (5) с Т=600-620^oС до 440-460^oС, в котором хладоагентом является перегретый пар, нагревающийся с Т=280-300^oС до Т=430-440^oС. После первой ступени конверсии (три слоя катализатора) газовая смесь, частично охлаждается в одном теплообменнике (6) до температуры 350-360^oС и далее поступает в экономайзер (7), где охлаждается до Т=250-270^oС, в котором хладоагентом является питательная вода, нагревающаяся с Т=170-190^oС до Т=230-240^oС. После экономайзера (7) газовая смесь охлаждается во втором газовом теплообменнике (6) до Т= 170^oС и поступает на промежуточную абсорбцию (дальнейшую стадию производства серной кислоты). После промежуточной абсорбции газовая смесь возвращается на стадию окисления диоксида серы - на вторую ступень конверсии (четвертый слой катализатора), предварительно подогреваясь в газовых теплообменниках (6) до Т= 410-430^oС. После второй ступени конверсии (пятого слоя катализатора) газы охлаждаются в пароперегревателе первой ступени + экономайзере (8) и с температурой 135-140^oС поступают на конечную абсорбцию в производстве серной кислоты. В пароперегревателе первой ступени охлаждающим агентом является насыщенный пар с параметрами Р=4,0 МПа; Т=2500^oС, нагревающийся до Т=280-360^oС. В экономайзере охлаждающим агентом является питательная вода, нагревающаяся с Т=105^oС до Т=170-190^oС.

Использование такой установки позволит упростить тепловую схему обвязки экономайзеров котло-печного агрегата за счет увеличения движущей силы теплопередачи в них, исключить образование конденсата серной кислоты в экономайзере и тем самым повысить надежность его работы и всей установки серной кислоты, а также обеспечить оперативность регулирования всего процесса производства серной кислоты.