RU2201393C1 - Sulfur dioxide oxidation unit - Google Patents

Abstract

FIELD: sulfur dioxide oxidation units; production of sulfuric acid from sulfur. SUBSTANCE: proposed sulfur dioxide oxidation unit includes air blower, sulfur burning surface, waste-heat boiler with evaporating members, contact apparatus with five layers of catalyst, second-stage steam superheater, two gas heat exchangers for cooling the gases after second and fourth layers of catalyst, two gas heat exchangers for cooling the gases after third layer of catalyst, economizer for cooling the gases after third layer of catalyst, first-stage steam superheater and economizer with one water flow for cooling the gases after fifth layer of catalyst and drum-separator; gas inlet of economizer used for cooling the gases after third layer of catalyst is connected with gas inlet of first gas heat exchanger after third layer of catalyst and its gas outlet is connected with inlet to second gas heat exchanger after third layer of catalyst; its water flow inlet is connected with outlet of economizer mounted in one housing with first-stage steam superheater and outlet is connected with drum-separator. EFFECT: simplified thermal scheme of unit; enhanced operational reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к производству серной кислоты из серы, в частности к стадии окисления диоксида серы. The invention relates to the production of sulfuric acid from sulfur, in particular to the stage of oxidation of sulfur dioxide.

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/. A known installation for producing sulfuric acid, which includes, in terms of sulfur dioxide oxidation, a sulfur burning furnace, a waste heat boiler with evaporative and superheater elements, a contact apparatus with four or five catalyst beds, gas heat exchangers and an economizer / Sulfuric Acid Technology, Amelin A.G. , 2nd ed., Revised. - M .: Chemistry, 1983. - p. 216 /.

Недостатками установки являются пониженная выработка пара энергетических параметров и сложность ее интенсификации. The disadvantages of the installation are reduced steam production of energy parameters and the complexity of its intensification.

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). Closest to the described by the technical nature and the achieved result is another known installation, the stage of oxidation of sulfur dioxide which includes a blower, a furnace for burning sulfur, a waste heat boiler with evaporation elements, a contact apparatus with four or five layers of catalyst, a superheater for superheating steam of the second stage, a gas heat exchanger for cooling gas after the third catalyst bed, as well as a steam superheater of the first stage and an economizer mounted in one housing, connecting SG from drum separator. Another economizer, in which gases are cooled after the third catalyst bed, is installed after the heat exchanger to cool the gases leaving the third catalyst bed. The economizer, mounted in the same housing with the first stage superheater, has two separated water flows (Sulfur 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. The disadvantages of the known installation are the complicated thermal circuit of the boiler-furnace unit due to the forced separation of two water flows in the economizer, the difficulty in controlling the temperature regime and the reliability of the economizers reduced in this regard.

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. We have proposed a sulfur dioxide oxidation plant, which includes a blower, a sulfur furnace, a waste heat boiler with evaporation elements, a contact apparatus with five catalyst layers, a second stage superheater, two gas heat exchangers for cooling gas after the second and fourth catalyst layers, and a gas heat exchanger for cooling gas after the third catalyst bed, as well as a first-stage superheater and economizer mounted in one housing, and an economizer for cooling gases after the third layer I catalyst.

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. In the proposed installation, a second heat exchanger for cooling gases after the third catalyst bed is additionally installed, and an economizer for cooling gases after the third catalyst bed is installed between two gas heat exchangers cooling the gases after the third catalyst bed. The gas inlet of this economizer is connected to the gas outlet of the first upstream gas heat exchanger (after the third catalyst bed), and the gas outlet of the economizer is connected to the inlet to the second gas heat exchanger after the third catalyst bed. The water inlet of this economizer is connected to the water outlet of the economizer, which is mounted in the same housing as the superheater of the first stage, and the water outlet is connected to the drum separator. Moreover, the amount of heat removed in these two heat exchangers for cooling the gas after the third catalyst layer is equal to the amount of heat removed in one heat exchanger after the third catalyst layer according to the prototype.

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. The drawing shows the proposed installation for the oxidation of sulfur dioxide, which includes: a blower - 1, a sulfur furnace - 2, a waste heat boiler with evaporation elements - 3, a contact apparatus with four or five catalyst beds - 4, a second stage superheater after the first catalyst layer - 5, gas heat exchangers - 6, economizer - 7, first stage superheater + economizer with one water flow - 8, drum-separator - 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.The installation works as follows: dried air by a blower (1) with a temperature of 70-90 ^o C is fed into a sulfur furnace (2). In the sulfuric furnace, liquid sulfur is burned to sulfur dioxide with an increase in temperature to 1120 ^o C. After the sulfuric furnace and cooling in a waste heat boiler with evaporation elements (3) to 390-430 ^o С, the gases are sent to the first stage of conversion to the contact apparatus (4 ) In the evaporating elements, the refrigerant is water coming from the drum-separator (9) with T = 250 ^o C. After the first catalyst layer, the gas mixture is cooled in a second stage superheater (5) from T = 600-620 ^o С to 440-460 ^o С , in which the coolant is superheated steam, heating from T = 280-300 ^o C to T = 430-440 ^o C. After the first stage of conversion (three catalyst layers), the gas mixture is partially cooled in one heat exchanger (6) to a temperature of 350- 360 ^o C and then flows into the economizer (7), where it is cooled to T = 250-270 ^o C, wherein the coolant is a pit Tel'nykh water, heated to T = 170-190 ^o C to T = 230-240 ^o C. After economizer (7) the gas mixture is cooled in the second gas heat exchanger (6) to T = 170 ^o C and fed to an intermediate absorption (the further step of sulfuric acid production). After intermediate absorption, the gas mixture returns to the stage of oxidation of sulfur dioxide to the second stage of conversion (fourth catalyst layer), preheating in gas heat exchangers (6) to T = 410-430 ^o C. After the second stage of conversion (fifth catalyst layer), the gases are cooled in the superheater of the first stage + economizer (8) and with a temperature of 135-140 ^o C enter the final absorption in the production of sulfuric acid. In the superheater of the first stage, the cooling agent is saturated steam with parameters P = 4.0 MPa; T = 2500 ^o C, heated to T = 280-360 ^o C. In the economizer, the cooling agent is feed water, heated from T = 105 ^o C to T = 170-190 ^o C.

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. The use of such a plant will simplify the thermal layout of the economizers of the boiler and furnace unit by increasing the heat transfer driving force in them, eliminate the formation of sulfuric acid condensate in the economizer, and thereby increase the reliability of its operation and the entire sulfuric acid plant, as well as ensure efficient regulation of the entire production process sulfuric acid.

Claims (1)

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. Installation for the oxidation of sulfur dioxide, including a blower, a sulfur furnace, a waste heat boiler with evaporation elements, a contact apparatus with five catalyst layers, a second stage superheater, two gas heat exchangers for cooling gas after the second and fourth catalyst layers, a gas heat exchanger for gas cooling after the third catalyst bed, a first stage superheater and economizer mounted in one housing, and an economizer for cooling gases after the third catalyst bed, characterized the fact that it is additionally equipped with a second heat exchanger for cooling gas after the third catalyst layer, and an economizer for gas cooling after the third catalyst layer is installed between two gas heat exchangers cooling gases after the third catalyst layer, while the gas inlet of this economizer is connected to the gas outlet of the first the gas heat exchanger after the third catalyst layer, and the gas outlet is connected to the inlet to the second gas heat exchanger after the third catalyst layer, the water inlet its flow is connected to the output of the economizer mounted in one housing with a superheater of the first stage, and the output to the drum separator.