Спосіб підвищення рівноваги процесу абсорбції виробництва сірчаної кислоти

Спосіб підвищення рівноваги процесу адсорбції виробництва сірчаної кислоти - циклами адсорбції, які проводять у двох моногідратних адсорберах, де підвищують концентрацію моногідрату, що стікає по насадці вниз, подачею назустріч йому газу SO3 , який послідовно пропускають через перший і другий моногідратні адсорбери, на отримання якого застосовують атмосферне повітря, яке осушують від вологи в сушильному адсорбері, де його подають назустріч сушильній кислоті, що стікає також по насадці вниз і, таким чином, її концентрація знижується, а кислота з кожного адсорбера стікає у відповідний йому збірник, з яких насосами її подають назад на адсорбери, при цьому на осушення повітря подають меншу кількість кислоти, ніж на адсорбцію газу SO3, а в кожному збірни A (54) СПОСІБ ПІДВИЩЕННЯ РІВНОВАГИ ПРОЦ ЕСУ АДСОРБЦІЇ ВИРОБНИЦТВА СІРЧАНОЇ КИСЛОТИ 36249 сорбер, де газ SO3 поглинає моногідрат. Повітря, звільнене від газів SO2 і SO3, після другого моногідратного адсорбера виходить в атмосферу. Концентрація моногідрату обох адсорберів безперервно зростає (моногідрат закріплюється). В збірнику першого моногідратного адсорбера моногідрат закріплюється набагато швидше, ніж у збірнику другого моногідратного адсорбера, тому, що концентрація газу SO3 на вході в перший адсорбер більша, ніж на вході в другий адсорбер. Щоб процес адсорбції проходив ефективно, необхідно концентрації кислот у всіх трьох збірниках підтримувати незмінними. Цього добиваються шляхом подачі води в моногідратні збірники, і подачі моногідрату в сушильний збірник (див., наприклад, Амелин А.Г. Технология серной кислоты. Изд. второе перераб. - М.: Химия 1983. - С. 196). В результаті зростають рівні кислоти в збірниках, і надлишок кислоти, при необхідній концентрації, перекачують із збірника в збірник і на склад готової продукції. Підтримувати необхідну концентрацію кислот і рівні в збірниках практично неможливо без засобів автоматики. Основний недолік технологічної схеми адсорбції з подвійним контактуванням (методом ДК) - низька рівновага процесу адсорбції. Вона низька тому, що процес розчинення моногідрату або закріплення сушильної кислоти дуже інерційний, і при найменших відхиленнях в подачі води в збірники, або при виході з ладу пристроїв автоматики, якість процесу адсорбції різко погіршується, що негайно приводить до розладу технологічного режиму і виникнення аварійної ситуації. Відома схема сучасної семибаштової системи установки окислення (див. Амелин А.Г. Те хнология серной кислоты. Изд. второе перераб.- М.: Химия. 1983. - С. 259), за допомогою якої процес адсорбції виконують не менше, як в шести башта х (адсорберах). 0дин з циклів адсорбції здійснюють в трьох адсорберах. Кислоту подають на зрошення одного адсорбера, з якого вона стікає у відповідний йому збірник, далі з цього збірника кислоту подають на зрошення другого адсорбера, кислота з якого стікає у відповідний йому другий збірник, кислоту з якого подають на зрошення третього адсорбера, і так далі. Газ SO3 в суміші з іншими газами подають послідовно, в зворотному порядку, через ці ж адсорбери назустріч кислоті. Такий великий технологічний цикл забезпечує великий степінь адсорбції, але процес має ще меншу рівновагу, ніж у схемі по методу ДК. Проводити такий процес адсорбції без засобів автоматики також неможливо. Крім цього, дана схема адсорбції передбачає застосування великої кількості технологічного обладнання і, відповідно, громіздка і ненадійна в роботі. Дана схема не набула широкого розповсюдження в промисловості. В основу винаходу поставлена задача добитися більш стійкого протікання процесу адсорбції за рахунок процесу підтримання концентрації кислот в необхідних межах, шляхом їх розчинення або закріплення не тільки в збірниках адсорберів, а і в самих адсорберах, і зведення до мінімуму ролі автоматики і технологічного персоналу в керуванні процесом адсорбції. Задача вирішується тим, що з двох циклів адсорбції утворюють один шля хом подачі сушильної кислоти із збірника сушильного адсорбера на пе рший моногідратний адсорбер, а моногідрату із збірника першого моногідратного адсорбера - на сушильний адсорбер, всі збірники з'єднують між собою переливними трубами в такій послідовності, що пропускають по них самопливом частину потоку моногідрату із збірника першого моногідратного адсорбера у збірник другого моногідратного адсорбера і далі у збірник сушильного адсорбера, з якого подають насосами назад на перший моногідратний адсорбер, а концентрації і рівні кислот у всіх збірникахрегулюють шляхом (автоматичного) підтримування цих параметрів в одному з них. Спосіб підвищення рівноваги процесу адсорбції виробництва сірчаної кислоти можна реалізувати те хнологічною схемою (див. фіг. 1), яка є видозміненим варіантом схеми виробництва сірчаної кислоти по методу ДК. Вона складається із сушильного адсорбера 1, з'єднаного зливною трубою із збірником 2, в якому встановлено два насоси 3, які через теплообмінники 4 з'єднані кислотними трубами з першим моногідратним адсорбером 5, який, в свою чергу, з'єднаний зливною трубою із збірником 6. В збірнику 6 установлено один насос 7, який через теплообмінник 8, з'єднаний кислотною трубою з сушильним адсорбером 1. Збірник 6 також з'єднаний переливною трубою 9 із збірником 10, який переливною трубою 11 з'єднаний із збірником 2. В збірнику 10 установлено два насоси 12, які через теплообмінники 13 з'єднані з другим моногідратним адсорбером 14, який, в свою чергу, зливною трубою з'єднаний із збірником 10. На трубі подачі води в збірники 6 і 10 установлено засувки 15 і виконуючий орган 16, який функціонально з'єднаний із приладами автоматичного контролю і регулювання концентрації кислоти 17. На трубі подачі кислоти на склад готової продукції установлено виконуючий орган 18, функціонально з'єднаний з приладами автоматичного контролю і регулювання рівня кислоти 19 у збірниках 2, 6 і 10. Технологічна схема (фіг. 1) умовно складається з двох частин: газової і кислотної. Атмосферне повітря подають у сушильний адсорбер і назустріч кислоті, що стікає по насадці, і воно, осушене від вологи, поступає на спалювання сірки. Сушильна кислота в результаті розчиняється. В процесі спалювання сірки утворюється газ SO2, який подають на контактний апарат (КА) (на фіг. 1 не показаний), де, пройшовши кілька шарів каталізатора, він частково перетворюється в газ SO3. Суміш збідненого на кисень повітря і газів SO2 і SO3 через систему теплообмінників (на фіг. 1 не показані) подають на перший моногідратний адсорбер 5, де моногідрат поглинає газ SO3 і сам, в результаті, закріплюється. Рештки газу SO 2 в суміші з повітрям подають на решту шарів каталізатора КА, де газ SO2 перетворюється в SO3 і, в суміші з повітрям, через систему теплообмінників поступає на другий моногідратний адсорбер 14, де його також поглинає моногідрат, який, в результаті, закріплюється. Звільнене від газу SO3 і частково від кисню повітря після другого моногідратного адсорбера 14 виходить в атмосферу. Кислотна частина технологічної схеми складається з двох циклів, для яких збірник 10 є спільним. Один цикл здійснюють насосами 12, які із збірника 10 через теплообмінники 13 подають моно 2 36249 гідрат на зрошення другого моногідратного адсорбера 14, з якого він стікає назад у збірник 10. Другий цикл здійснюють двома насосами 3, які із збірника 2 через теплообмінники 4 подають сушильну кислоту на зрошення першого моногідратного адсорбера 5. Із адсорбера 5 сушильна кислота, яка в адсорбері 5 закріпилася до концентрації моногідрату, стікає в збірник 6. Через переливну трубу 9 із збірника 6 частина потоку моногідрату перетікає в збірник 10, де частково змішавшись з моногідратом кислотного циклу другого моногідратного адсорбера 14, перетікає назад у збірник 2 через переливну трубу 11. Другу частин у потоку моногідрату із збірника 6 одним насосом 7, через теплообмінник 8, подають на сушильний адсорбер 1, в якому моногідрат, розчинившись до концентрації сушильної кислоти, стікає назад у збірник 2. Таким чином, для більшої рівноваги процесу адсорбції сушильну кислоту із збірника 2 (тобто із зони розчиненої кислоти) подають на закріплення в пер ший моногідратний адсорбер 5, а моногідрат із збірника 6 (тобто із зони міцнішої кислоти) подають на розчинення в сушильний адсорбер 1. Щоб процес адсорбції проходив безперервно, концентрацію моногідрату в обох циклах підтримують шляхом її регулювання на виході одного із теплообмінників 4 подачею необхідної кількості води в збірники 6 і 10 за допомогою засувок 15 і виконуючого органа 16, яким керують прилади автоматичного контролю і регулювання 17. Переливні труби 9 і 11 забезпечують однаковий рівень кислоти у всіх трьох збірниках 6, 10, 2. Тому за допомогою приладів автоматичного контролю і регулювання 19, рівень підтримують в одному з них (наприклад, у збірнику 2), відкачуючи надлишок кислоти через виконуючий орган 18 на склад готової продукції. Можливі інші варіанти способу автоматичного регулювання концентрації і рівнів кислот в апаратах і ємностях технологічної схеми. 3 36249 Фіг. 1 _________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4