RU2082668C1 - Method for drying of roasted sulfur dioxide - Google Patents

Abstract

FIELD: drying of roasted sulfur dioxide, chemical industry. SUBSTANCE: drying is carried out with the help of dispersed system having variable density, the process takes place in stream of said system. Mentioned above dispersed system comprises dispersed phase and dispersion medium, their volume ratio being 1:2-3 in central part of the stream and 1:1.5-1.9 in its peripheral part. Dispersed sulfuric acid is used as mentioned above dispersed phase, compressed air being used as said dispersion medium. Volume ratio of summary dispersed phase and sulfurous gas to be treated is maintained within 1: 100-500 ranges. EFFECT: improved efficiency of the method decreased moisture content of sulfur dioxide, decreased capacity of reaction devices, improved efficiency of the method. 1 tbl

Description

Изобретение относится к производству контактной серной кислоты, а именно стадии осушки обжигового сернистого газа перед его окислением, и может быть использовано в производстве минеральных удобрений и других отраслях химической промышленности
Известен способ осушки обжигового сернистого газа (А.Г.Амелин. Технология серной кислоты. М. Химия. 1971, с.177-179), по которому газ осушают в сушильной башне, загруженной насадкой в виде керамических или фарфоровых колец Рашига. В зависимости от диаметра башни в ней монтируют 8-12 распылителей. Плотность орошения жидкости составляет 15-25 м³/ч. на 1 м² сечения башни.The invention relates to the production of contact sulfuric acid, namely, the stage of drying the calcined sulphurous gas before its oxidation, and can be used in the production of mineral fertilizers and other chemical industries
A known method of drying calcined sulphurous gas (A.G. Amelin. Sulfuric acid technology. M. Chemistry. 1971, p. 177-179), in which the gas is dried in a drying tower loaded with a nozzle in the form of ceramic or porcelain Rashig rings. Depending on the diameter of the tower, 8-12 nozzles are mounted in it. The density of fluid irrigation is 15-25 m ³ / h. on 1 m ² tower section.

Недостатками известного способа являются сравнительно низкая степень осушки газов неравномерность распределения орошающей кислоты по поверхности насадки с различным гидравлическим сопротивлением. В результате возникают местные локальные перегревы кислоты, туманообразование, приводящее к загрязнению окружающей среды, и проскок влаги с газом. The disadvantages of this method are the relatively low degree of gas drying, the uneven distribution of irrigating acid on the surface of the nozzle with different hydraulic resistance. As a result, local local overheating of the acid, fogging, leading to environmental pollution, and a breakthrough of moisture with gas occur.

Другой недостаток этого способа большая материалоемкость оборудования, определяемая необходимостью развития поверхности насадки для обеспечения качественной осушки газа. Из известных способов осушки обжигового газа наиболее близким по технической сущности является способ осушки обжигового газа (А.Г.Амелин Технология серной кислоты. М.1971, 142) заключающийся в том, что осушку газа проводят в сушильной башне, насадку которой орошают рециркулируемой сушильной серной кислотой с концентрацией 93% которая получается в результате смешения в сборнике разбавленной серной кислоты после операции осушки газа с моногидратом серной кислоты, подаваемым в количестве, необходимом для восстановления первоначальной концентрации сушильной серной кислоты. Another disadvantage of this method is the high material consumption of the equipment, determined by the need to develop the nozzle surface to ensure high-quality gas dehydration. Of the known methods for drying calcined gas, the closest in technical essence is the method of drying calcined gas (A.G. Amelin Sulfuric acid technology. M.1971, 142) consisting in the fact that the gas is dried in a drying tower, the nozzle of which is irrigated with recycled sulfuric drying acid with a concentration of 93%, which is obtained by mixing diluted sulfuric acid in the collection after the operation of drying the gas with sulfuric acid monohydrate, supplied in the amount necessary to restore the initial concentration walkie-talkies of drying sulfuric acid.

Сушильную серную кислоту после охлаждения в холодильниках насосами и распылителями распределяют на поверхность насадки в виде пленки, при этом происходит улавливание водяных паров в пленке кислоты, стекающей по насадке, и ее разбавление. Разбавленная серная кислота поступает в сборник, из которого часть сушильной кислоты выводят в виде продукционной серной кислоты, а другую часть сушильной кислоты направляют на получение моногидратной серной кислоты. Осушенный газ подают в контактный аппарат. Drying sulfuric acid after cooling in the refrigerators by pumps and sprayers is distributed on the surface of the nozzle in the form of a film, while water vapor is trapped in the acid film flowing down the nozzle and diluted. Diluted sulfuric acid enters the collection, from which part of the drying acid is withdrawn in the form of production sulfuric acid, and the other part of the drying acid is sent to obtain monohydrate sulfuric acid. Dried gas is supplied to the contact apparatus.

Недостатком известного способа является низкая степень осушки обжигового сернистого газа, составляющая около 0,01 об. влаги, из-за неравномерности контакта обжигового сернистого газа с пленкой серной кислоты на насадке и низкой плотности орошения. The disadvantage of this method is the low degree of drying of calcined sulphurous gas, comprising about 0.01 vol. moisture, due to the uneven contact of fired sulphurous gas with a film of sulfuric acid on the nozzle and low density irrigation.

Другим недостатком известного способа является образование тумана серной кислоты из-за наличия паров в осушенном газе. Another disadvantage of this method is the formation of a sulfuric acid mist due to the presence of vapors in the dried gas.

Задача изобретения увеличение степени осушки обжигового сернистого газа, увеличение производительности сушильного оборудования и исключение туманообразоания серной кислоты. The objective of the invention is to increase the degree of drying of calcined sulphurous gas, increase the productivity of drying equipment and eliminate fogging of sulfuric acid.

В предлагаемом способе подают обжиговый газ на осушку и моногидратную серную кислоту на закрепление серной кислоты в процессе сушки, обрабатывают газ рециркулируемым потоком диспергированной сушильной серной кислоты с концентрацией 92,5-93% выводят часть рециркулируемой серной кислоты в виде продукционной серной кислоты и возвращают другую часть сушильной серной кислоты на улавливание серного ангидрида с получением моногидрата серной кислоты, затем выводят осушенный обжиговый сернистый газ на стадию контактирования. Обработку обжигового сернистого газа осуществляют в потоке дисперсными системами переменной плотности, дисперсная фаза которых состоит из серной кислоты, а дисперсионная среда из сжатого воздуха, причем объемное соотношение дисперсной фазы и дисперсионной среды поддерживают в пределах от 1:2-3 в центральной части потока и от 1:1,5-1,9 в периферийной части потока, а объемное соотношение суммарной фазы и обрабатываемого потока обжигового сернистого газа поддерживают в пределах от 1:110:500. In the proposed method, firing gas is supplied for drying and monohydrate sulfuric acid to fix sulfuric acid in the drying process, the gas is treated with a recycled stream of dispersed drying sulfuric acid with a concentration of 92.5-93%, a portion of recycled sulfuric acid is removed as production sulfuric acid, and another part is returned drying sulfuric acid to capture sulfuric anhydride to produce sulfuric acid monohydrate, then the dried calcined sulphurous gas is withdrawn to the contacting step. The treatment of calcined sulphurous gas is carried out in a stream by disperse systems of variable density, the dispersed phase of which consists of sulfuric acid, and the dispersion medium is of compressed air, and the volume ratio of the dispersed phase and dispersion medium is maintained in the range from 1: 2-3 in the central part of the stream and from 1: 1.5-1.9 in the peripheral part of the stream, and the volume ratio of the total phase and the processed stream of calcined sulphurous gas is maintained in the range from 1: 110: 500.

Физико-химическая сущность предлагаемого способа осушки газов заключается в обработке потока обжигового газа вращающимися дисперсными системами повышенной плотности на периферии потока и вращающимися дисперсными системами пониженной плотности в центральной части потока. При этом в результате взаимодействия массы потока осушаемого газа с вращающимися массами дисперсных систем на периферии происходят смешение газового потока обжиговых газов в область наименьшего сопротивления центральную часть потока и одновременная обработка его вращающейся дисперсной системой меньшей плотности. В результате изменения характера движения взаимодействующих масс при обработке потока обжиговых газов дисперсными системами переменной плотности происходит осушка газов до равновесного состояния, отвечающего упругости водяных паров над серной кислотой необходимой концентрации, и температуры в течение времени существования дисперсных систем, что позволяет практически исключить туманообразование и резко сократить объем абсорбционного оборудования, часть которого предназначена для улавливания тумана серной кислоты. The physicochemical nature of the proposed method for gas drying consists in processing the calcined gas stream by rotating disperse systems of increased density at the periphery of the stream and by rotating disperse systems of reduced density in the central part of the stream. In this case, as a result of the interaction of the mass of the flow of the drained gas with the rotating masses of the dispersed systems at the periphery, the gas stream of the calcining gases mixes into the region of least resistance and the central part of the stream is simultaneously processed by the rotating dispersed system of lower density. As a result of a change in the nature of the motion of the interacting masses during processing of the calcining gas stream with disperse systems of variable density, the gases are dried to an equilibrium state corresponding to the elasticity of water vapor over sulfuric acid of the required concentration and temperature over the lifetime of the dispersed systems, which virtually eliminates fogging and dramatically reduces the amount of absorption equipment, some of which is designed to capture a fog of sulfuric acid.

Выбранные пределы объемных соотношений дисперсной фазы и дисперсионной среды при образовании дисперсных систем, создаваемых для обработки обжигового сернистого газа в центральной части потока и периферийной части потока, создают оптимальные условия для осушки обжигового сернистого газа с учетом энергетических затрат на их образование. The selected limits of the volume ratios of the dispersed phase and the dispersion medium during the formation of dispersed systems created for processing calcined sulphurous gas in the central part of the stream and the peripheral part of the stream create optimal conditions for drying the calcined sulphurous gas taking into account the energy costs of their formation.

Поскольку по предлагаемому способу обработка обжигового сернистого газа дисперсионными системами начинается в периферийной части потока, а заканчивается в центральной части потока, то в периферийную часть потока подают более плотную, чем в центральную, дисперсную систему с соотношением дисперсной фазы и дисперсионной среды, составляющим 1:1,5. Нижний предел 1:1,5 обусловлен созданием устойчивой дисперсной фазы. При соотношениях, меньших чем 1: 1,5, возможны срывы стабильности дисперсной системы и неравномерность распределения дисперсной фазы в сечении потока. Since, according to the proposed method, the treatment of fired sulphurous gas with dispersion systems begins in the peripheral part of the stream and ends in the central part of the stream, a denser than in the central dispersed system with a ratio of the dispersed phase and dispersion medium of 1: 1 is fed into the peripheral part of the stream ,5. The lower limit of 1: 1.5 is due to the creation of a stable dispersed phase. At ratios less than 1: 1.5, disruptions in the stability of the dispersed system and uneven distribution of the dispersed phase in the flow cross section are possible.

Увеличение верхнего предела объемного соотношения дисперсной фазы и дисперсионной среде более чем 1: 1,9 энергетически не оправдано, так как приводит к перерасходу воздуха при образовании дисперсной системы. An increase in the upper limit of the volume ratio of the dispersed phase and the dispersion medium by more than 1: 1.9 is not energetically justified, since it leads to an excessive consumption of air during the formation of the dispersed system.

В центральную часть потока подают дисперсную систему с меньшей плотностью с предельными объемными соотношениями дисперсной фазы и дисперсионной среды 1: 2-3, обеспечивающими образование дисперсной системы с более легким распылом дисперсной фазы. При объемном соотношении дисперсной фазы и дисперсионной среде меньшем чем 1:2, образуется дисперсная система с крупным распылом дисперсной фазы, что приводит к необходимости увеличения плотности орошения, а при объемном соотношении диспресной фазы и дисперсной среды, превышающем 1:3, имеет место увеличение расхода воздуха на образование дисперсной системы и, как следствие, увеличение энергетических затрат на его подачу. A disperse system with a lower density with limiting volumetric ratios of the dispersed phase and dispersion medium of 1: 2-3 is fed into the central part of the flow, which ensures the formation of a dispersed system with an easier dispersion of the dispersed phase. When the volume ratio of the dispersed phase and the dispersion medium is less than 1: 2, a disperse system is formed with a large dispersion of the dispersed phase, which leads to the need to increase the irrigation density, and when the volume ratio of the dispersed phase and the dispersed medium exceeds 1: 3, there is an increase in flow rate air on the formation of a dispersed system and, as a consequence, an increase in energy costs for its supply.

Пределы объемного соотношения суммарной дисперсной фазы и объема обрабатываемого обжигового сернистого газа обусловлены степенью осушки газа, образованием тумана серной кислоты и энергетическими затратами, связанными с образованием дисперсных систем. The volumetric ratio of the total dispersed phase and the volume of the processed calcined sulphurous gas is determined by the degree of gas dehydration, the formation of a sulfuric acid mist, and the energy costs associated with the formation of dispersed systems.

Нижний предел объемного соотношения суммарной дисперсной фазы и обрабатываемого потока обжигового сернистого газа, меньшей чем 1:100, энергетически не целесообразен, так как осушка газа прошла полностью и дальнейшее увеличение объема суммарной дисперсной фазы приводит к энергетическим потерям на прокачку серной кислоты. The lower limit of the volume ratio of the total dispersed phase and the processed stream of calcined sulphurous gas, less than 1: 100, is not energetically feasible, since gas drying has passed completely and a further increase in the volume of the total dispersed phase leads to energy losses in pumping sulfuric acid.

Увеличение верхнего предела объемного соотношения суммарной дисперсной фазы и обрабатываемого потока обжигового сернистого газа более чем 1:500 не дает возможность реализовать поставленные в предлагаемом изобретении цели, так как осушки газа остается на уровне прототипа и, кроме того, возможно образование тумана серной кислоты. Increasing the upper limit of the volume ratio of the total dispersed phase and the processed stream of calcined sulphurous gas by more than 1: 500 does not make it possible to achieve the goals set in the present invention, since gas dehydration remains at the prototype level and, in addition, the formation of a sulfuric acid mist is possible.

Ниже приведены примеры конкретного выполнения предлагаемого способа осушки обжигового сернистого газа. The following are examples of specific performance of the proposed method for drying fired sulphurous gas.

В таблице приведены другие примеры, позволяющие сравнить режимы осушки обжигового сернистого газа и обосновать пределы объемного соотношения дисперсной фазы и дисперсной среды, как в центральной части потока, так и на периферии, а также объемного соотношения суммарной дисперсной фазы и обрабатываемого потока обжигового сернистого газа. The table shows other examples that allow you to compare the drying modes of the calcined sulphurous gas and substantiate the limits of the volumetric ratio of the dispersed phase and the dispersed medium, both in the central part of the stream and on the periphery, as well as the volumetric ratio of the total dispersed phase and the treated stream of calcined sulphurous gas.

Пример 1. 5000 м³ обжигового газа, содержащего 15744 кг (7,35 об.) сернистого газа и 2415 кг (4,0 об.) паров воды, с температурой 35^oC обрабатывают в потоке дисперсными системами, состоящими из 822555 кг (450 м³) рециркулирующей диспергированной 93% серной кислоты (объемное соотношение суммарной дисперсной фазы и обрабатываемого потока обжигового газа составляет 1:167). При этом в периферийную часть потока дисперсную систему, образованную 300 м³ серной кислоты и 540 м³ сжатого воздуха (в пересчете на нормальные условия); объемное соотношение дисперсной фазы и дисперсионной среды составляет 1:1,8, а плотность дисперсной системы 653 кг/м³; в центральную часть потока подают дисперсную систему, образованную 150 м³ серной кислоты и 400 м³ сжатого воздуха (в пересчете на нормальные условия), объемное соотношение дисперсной фазы и дисперсной среды составит 1:2,7, а плотность дисперсной системы 499 кг/м³.Example 1. 5000 m ³ firing gas containing 15744 kg (7.35 vol.) Sulfur dioxide and 2415 kg (4.0 vol.) Water vapor with a temperature of 35 ^o C is treated in the stream dispersed systems consisting of 822555 kg ( 450 m ³ ) of recycle dispersed 93% sulfuric acid (volume ratio of the total dispersed phase and the processed firing gas stream is 1: 167). Moreover, in the peripheral part of the flow, a dispersed system formed by 300 m ^{3 of} sulfuric acid and 540 m ^{3 of} compressed air (in terms of normal conditions); the volume ratio of the dispersed phase and the dispersion medium is 1: 1.8, and the density of the dispersed system is 653 kg / m ³ ; the dispersed system formed by 150 m ^{3 of} sulfuric acid and 400 m ^{3 of} compressed air (in terms of normal conditions) is fed into the central part of the flow, the volume ratio of the dispersed phase and the dispersed medium is 1: 2.7, and the density of the dispersed system is 499 kg / m ³ .

Как видно из таблицы, использование предлагаемого способа осушки обжигового сернистого газа обеспечивает по сравнению с известным способом влажность осушенного обжигового сернистого газа до 0,004 об. (вместо 0,01 об.), резкое уменьшение объемов реакционного оборудования за счет увеличения удельного съема влаги в предлагаемом способе в 80-90 раз исключает туманообразование серной кислоты. As can be seen from the table, the use of the proposed method for drying fired sulphurous gas provides, in comparison with the known method, the humidity of the dried fired sulphurous gas up to 0.004 vol. (instead of 0.01 vol.), a sharp decrease in the volume of reaction equipment due to the increase in specific moisture removal in the proposed method 80-90 times eliminates the fogging of sulfuric acid.

Claims (1)

Способ осушки обжигового сернистого газа в производстве серной кислоты, включающий контактирование осушаемого газа с циркулирующей серной кислотой концентрацией 92,5 93% вывод части сушильной серной кислоты в виде продукционной, подачу другой части сушильной серной кислоты на стадию абсорбции серного ангидрида с получением моногидрата серной кислоты и ввод осушенного сернистого газа на стадию контактирования, отличающийся тем, что осушку обжигового сернистого газа осуществляют в потоке дисперсными системами переменной плотности, дисперсная фаза которых состоит из диспергированной серной кислоты, а дисперсионная среда из сжатого воздуха, причем объемное соотношение дисперсной фазы и дисперсионной среды поддерживают в пределах 1:2 3 в центральной части потока и от 1:1,5 1,9 в периферийной части потока, а объемное соотношение суммарной дисперсной фазы и обрабатываемого потока обжигового сернистого газа поддерживают в пределах 1:100 500. A method of drying calcined sulphurous gas in the production of sulfuric acid, comprising contacting the drained gas with circulating sulfuric acid at a concentration of 92.5 to 93%, withdrawing part of the drying sulfuric acid as production, supplying another part of the drying sulfuric acid to the stage of absorption of sulfuric anhydride to produce sulfuric acid monohydrate and introducing the dried sulfur dioxide gas into the contacting step, characterized in that the drying of the calcined sulfur dioxide gas is carried out in the stream by disperse systems of variable density, The dispersed phase of which consists of dispersed sulfuric acid, and the dispersion medium is of compressed air, and the volume ratio of the dispersed phase and the dispersion medium is maintained within 1: 2 3 in the central part of the stream and from 1: 1,5 1,9 in the peripheral part of the stream, and the volume ratio of the total dispersed phase and the processed stream of calcined sulphurous gas is maintained within 1: 100 500.

Images