Brevet FR2434116A1 — publié le 19800321

La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication de l'acide sulfurique par oxydation de S02, en plusieurs étages, avec évacuation entre les étages du S03 formé. le procédé de fabrication de l'acide sulfurique par conversion double, avec absorption du 503 entre les étages, est connu. Selon cette méthode, on utilise une concentration de 502 dans les gaz ne dépassant pratiquement pas 10,5 dans le cas du soufre et 9,-5% dans le cas de'la pyrite, et le degré de conversion du 502 en S03 pendant la marche continue ne dépassant pas d'habitude 99,7%. Â présent, dans de nombreux cas, la quantité d'anhydride sulfureux évacué vers l'atmosphère avec les gaz d'échappement est trop grande au regard des règlements pour la protection de l'environnement, même dans les usines employant le procédé de la conversion double, et surtout dans le cas de grandes usines de fabricatixin de l'acide sulfurique. Il existe un autre procédé connu de fabrication de l'acide sulfurique par oxydation de S02, en trois étages, avec évacuation du S03 entre les étages. Ce procédé comprend, au premier étage de conversion, l'utilisation d'un lit catalytique fluidisé pour le processus d'oxydation. Compte tenu des difficultés dues à l'usure du catalyseur, l'utilisation du lit fluidité ne se justifie pas en présence de gaz poussiéreux puisque la fluidisation de la masse de contact a pour conséquence l'usure rapide de cette dernière et, en même temps, l'encrassement du produit. Dans les solutions connues jusqu'à présent, on emploie d'habitude, pour le processus à conversion double, des appareils de contact à quatre plateaux et, pour le processus à conversion triple avec un seul étage d'oxydation, trois' plateaux fixes. la température des gaz dirigés vers les tours d'absorption est de 1800C au minimum dans les méthodes connues. "e procédé de'fabrication de ltacide sulfurique à partir du soufre, de la pyrite et des autres matières premières contenant du soufre par oxydation de S02 , en plusieurs égages, avec évacuation entre les étages et évacuation finale du S03 formé conformément à l'invention consiste en ce qu'on utilise, dans le processus de conversion, un appareil de contact à cinq plateaux dans lequel le premier étage de mise en contact se déroule sur trois plateaux, les quatrième et cinquième plateaux constituant respectivement les étages second et troisième de conversion. Après les premier et second étages de conversion, on utilise l'absorption entre étages du S03 formé, et après le troisième étage de conversion les gaz sont dirigés vers l'absorption finale pour évacuer le S03 restant, et ensuite vers l'atmosphère. Dans le but de maintenir les températures propres au noeud de contact, on emploie, au moyen d'un système d'échangeurs thermiques, la partie de chaleur produite dans le processus de conversion du 502. Dans la fabrication de l'acide sulfurique à partir du soufre, les gaz sortant des premier et second étages de conversion, après l'évacuation du S03 entre les étages, sont réchauffés dans les échangeurs thermiques jusqu'à la température nécessaire au processus de mise en contact, à deux étages, d'abord par les gaz du dernier plateau du premier étage ; ensuite, le réchauffage des gaz après le premier étage d'absorption se fait au moyen des gaz du premier plateau et le réchauffage des gaz après le second étage d1absorption se fait au moyen des gaz du second plateau de l'appareil de contact. Les gaz sortant du dernier plateau du premier étage de conversion se réchauffent dans les échangeurs thermiques, après avoir été successivement débarrassés du S0, d'abord après le second étage et puis après le premier étage d'absorption. Le refroidissement des gaz sortant des second et troisième étages de conversion, avant leur acheminement vers l'absorption pour évacuer le S03 formé, a lieu dans les échangeurs thermiques au moyen-d'air, de lteau alimentant la chaudière de récupération pour la chaleur de la combustion de soufre ou au moyen de la vapeur, provenant du circuit de vapeur de la chaudière. Dans la fabrication de l'acide sulfurique à partir de la pyrite 'ou des autres matières premières contenant du soufre, les gaz sortant du processus de purification humide et contenant du S02, après la déshumidification, et les gaz qui passent aux second et troisième étages de mise en contact sont réchauffés par les gaz provenant de deux ou des trois étages de conversion et le surplus de chaleur, dans le noeud de contact, est tiré des gaz après le troisième étage de conversion avant leur acheminement vers le troisième étage d'absorption, cette prise de chaleur ayant lieu dans l'échangeur thermique au moyen de l'eau alimentant la chaudière de récupération pour la chaleur de grillage de la matière brute ou au moyen d'un autre agent se trouvant dans le processus. Dans la fabrication de l'acide sulfurique à partir du soufre, de la pyrite ou des autres matières brutes contenant du soufre, les gaz sont refroidis, après le troisième étage de conversion, dans l'échangeur thermique jusqu une température ne dépassant pas 1800C, de préférence jusqu' 1500C, ce avant autre dirigés vers le troisième étage d'absorption. Ne procédé d'oxydation du 802, sur tous les plateaux de l'appareil de contact selon l'invention, est effectué sur un lit fixe de catalyseur et, pour évacuer le 5%, on peut remplacer l'absorption pour la condensation ou par l'absorption et la condensation. L'avantage du procédé de fabrication de l'acide sulfurique selon l'invention réside dans le fait que lton obtient an haut degré de conversion da S02 ainsi qu'un haut degré d'absorption da 503 formé. Grtce à cela, la méthode selon-l'invention permet de réduire la pollution de l'atmosphère à une valeur dis fois plats basse que celle observée dans le cas des usines utilisant la méthode de conversion double. C'est pour cette raison que cette méthode est applicable surtout aux grandes usines ou aux usines situées dans des lieux où des règlements rigoureux de la proteetiQQ de l'environnement sont en vigueur. Le procédé selon l'invention rend aussi possible l'utilisation des fortes concentrations de gaz, environ 15% supé rieurs à celles employées dans les méthodes connues de conversion double, ce qui permet de réduire le total de l'appareillage et, par suite, les colts de la construction d'une usine. Un autre avantage du procédé est d'offrir un rendement élevé en vapeur, équivalent à celui de la méthode de conversion double, grâce à 11 élévation de la concentration en S02 et à la basse température des gaz qui entrent au troisième étage d1 évacuation duS03. la possibilité d'utiliser une basse température pour les gaz qui sont dirigés vers le dernier étage d'évacuation du S03 est justifiée par la teneur minime en S03 et H20 dans ledit gaz et ce qui en résulte, à savoir un bas point de rosée. En outre, le bas point de rosée, dans le cas où lesdits gaz sont refroidis au moyen de l'eau alimentant la chaudière, permet d'utiliser des tuyaux réfrigérants, sans enveloppe protectrice en fonte, pour la réalisation de 11 échangeur en acier. L'avantage du procédé selon l'invention par rapport à la méthode connue d'oxydation triple réside principalement dans le fait que l'usure du catalyseur est faible car, dans le processus de conversion sur le lit fixe, ce catalyseur ne subit pratiquement aucune usure, à l'inverse de ce qui se produit en cas de lit fluidisé. Les autres avantages sont un fonctionnement plus sdr et une meilleure pureté de l'acide obtenu. Le procédé selon l'invention, employé pour la fabrication de -l'acide sulfurique à partir du soufre,est représenté schémnti- quement à la figure unique du dessin annexe. Les gaz ayant une concentration de 12% en S02 et une température de 450oC sont introduits au noeud de contact dans un appareil de contact 1 à cinq plateaux où le processus de conversion du premier étage est conduit sur les trois premiers plateaux. La chaleur de la réaction est consommée par le refroidissement des gaz dans les échangeurs thermiques, à savoir après le premier plateau dans un échangeur 2, après le second plateau dans un échangeur3et après le troisième plateau, successivement, dans des échangeurs 4 et 5, et les gaz sortant du premier étage de conversion, refroidis jusqu'à une température de 2000C, sont dirigés vers une tour d'absorption 8 pour évacuer le 503 formé. Après l'absorption, les gaz sont retournés au noeud de contact par un gazoduc réchauffé à la vapeur et isolé, et ils sont introduits, à une température de 7000, dans l'échangeur 5 et, de là, dans l'échangeur 2 où ils se réchauffent jusqu'à une' température propre au processus de mise en contact. Après une seconde tour d'absorption 9, les gaz sont ramenés au noeud de contact par un gazoduc identique, c'est-à-dire réchauffé et isolé, et ils sont introduits à une température de 700C successivement dans les échangeurs 4 et 3 pour se réchauffer jusqu'à une température propre au troisième étage de conversion. Le système d'échangeurs 2, 3, 4 et 5 rend possible le réglage facile de la température des gaz passant aux plateaux de l'appareil de contact, même s'il y a des variations considérables du degré de conversion sur les plateaux du premier étage de Conversion. Après le second étage de conversion, les gaz se refroidissent dans un réchauffeur d'eau 6 jusqu'à la température de 1800C et, ensuite, ils se dirigent vers le second étage d'absorption 9. En quittant le dernier étage de conversion, les gaz se refroidissent jusqu'à la température de 1500C dans un réchauffeur d'eau suivant 7 et ils se dirigent vers l'absorption 10 pour éliminer la quantité restante de 503 De cette manière le degré total de conversion dn S02 en S03 est de 99,98% et le degré d'absorption du S03 formé est de 99,995 au minimum. Le rendement en vapeur est aussi élevé que dans le cas des usines utilisant la méthode de conversion double, grâce à la concentration plus élevée en S02 et à la basse température, selon l'invention, des gaz dirigés vers le troisième étage d'absorption.Quand le système est alimenté en eau à une température de 10500, ce rendement est de 1,12 tonne/tonne de N2504 à 100% calculé par rapport à la vapeur ayant une pression de 40 ata et une température de 4400C, le procédé de fabrication de l'acide sulfurique selon l'invention appliqué aux gaz provenant du grillage de pyrites ou d'autres matières premières contenant du soufre ressemble à celui du soufre. la différence provient de la nécessité de réchauffer les gaz d'avant - contact qui sont refroidis dans les processus de purification humide et de déshumidification et du besoin d'augmenter le surplus d'oxygène par dilution au moyen de l'air amené devant la tour de déshumidification. En fonction du degré de dilution des gaz, le surplus de chaleur au noeud de contact diminue. Dans ce cas, la chaleur est soutirée en refroidissant les gaz seulement après le troisième étage de conversion, par exemple dans l'échangeur 7, au moyen de l'eau qui alimente la chaudière. Avec les gaz plus dilués, le surplus de chaleur est encore plus faible et la partie de la chaleur n'est soutirée que par l'eau d'alimentation. La partie restante est utilisée au noeud de contact pour réchauffer les gaz et, à cet effet, on installe un échangeur additionnel sur l'échappement des gaz du troisième étage de conversion. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de l'acide sulfurique à partir du soufre, de la pyrite ou des autres matières premières contenant du soufre par oxydation de S02, en plusieurs étages, avec évacuation entre les étages et évacuation finale du S03 formé, caractérisé en ce que, dans le processus de conversion, on emploie un appareil de contact à cinq plateaux dans lequel le premier étage de mise en contact a lieu sur trois plateaux, les quatrième et cinquième plateaux constituant respectivement les second et troisième étages de conversion ; on utilise après les premier et second étages de conversion, l'absorption entre les étages du SO3 formé dans les appareils (8) et (9) ; après le troisième étage de conversion, on dirige les gaz vers l'absorption finale pour évacuer le S03 restant dans l'appareil (10) puis vers l'atmosphère ; et, pour maintenir la distribution propre de température au noeud de contact, on emploie la partie de la chaleur, produite dans le processus de conversion de 502, au moyen d'un système convenable d'échangeurs thermiques. 2. Procédé de fabrication de l'acide sulfurique à partir du soufre selon la revendication 1, caractérisé en ce que, après ltevacuation du 80fi, entre les étages, dans les appareils (8) et (9), les gaz sortant du premier étage et du second étage de conversion sont réchauffés jusqu'à la température nécessaire pour le processus de mise en contact à deux étages, d'abord par les gaz du dernier plateau du premier étage dans les échangeurs (4) et (5) ; après le premier étage d'absorption, les gaz sont réchauffés au moyen des gaz du premier plateau dans l'échangeur (2) ; et après le second étage d'absorption, les gaz sont réchauffés au moyen des gaz du second plateau de 1' appareil de contact dans l'échangeur (3). 3. Procédé de fabrication de l'acide sulfurique à partir du soufre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les gaz sortant du dernier plateau du premier étage de conversion réchauffent des gaz préalablement débarrassés du S03, d'abord après le second étage d'absorption dans l'échangeur (4), puis, après le premier étage d'absorption, dans l'échangeur (5). 4. Procédé de fabrication de l'acide sulfurique à partir du soufre selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que avant leur acheminement vers l'absorption pour évacuer le S03 formé, on refroidit les gaz sortant du second étage et du troisième étage de conversion dans les échangeurs (6) et (7) au moyen d'air, de l'eau alimentant la chaudière de récupération de la chaleur provenant de la combustion de soufre ou au moyen de la vapeur provenant du circuit de vapeur de la chaudière. 5. Procédé de fabrication de l'acide sulfurique à partir de la pyrite ou des autres matières premières contenant du soufre selon la revendication 1, caractérisé en ce que les gaz contenant du S02 qui sortent du processus de purification humide, après la déshumidification, et les gaz qui passent aux second et troisième étages de mise en contact, sont réchauffés par les gaz sortant de deux ou des trois étages de conversion et en ce que le surplus de chaleur au noeud de contact est tiré des gaz après le troisième étage de conversion dans l'échangeur (7) avant leur arrivée au troisième étage d'absorption au moyen de 11 eau alimentant la chaudière de récupération de la chaleur produite pendant le grillage de la matière première ou au moyen d'un autre agent se trouvant dans le processus. 6. Procédé de fabrication de l'acide sulfurique selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que, après le troisième étage de conversion et avant leur acheminement vers le troisième étage d'absorption dans 1'appareil (10), les gas sont refroidis dans l'échangeur (7j JLwq'à une température ne dépassant pas 1800C, de préférence jusqu'à 1500cl, 7. Procédé de fabrication de l'acide sulfurique selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que le processus d'oxydation de S02, sur tous les plateaux de l'appareil de contact à cinq plateaux, est conduit sur un lit catalytique stationnaire. 8. Procédé de fabrication de l'acide sulfurique selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que, pour évacuer le S05 on peut remplacer l'absorption par la condensation ou par l'absorption et la condensation.