АБСОРБЦИОННАЯ УСТАНОВКА
ABSORPTION INSTALLATION

Изобретение относится к производству серной кислоты из серы, в частности к стадии абсорбции триоксида серы серной кислотой.
Известна абсорбционная установка, включающая абсорбер, газовый теплообменник, теплообменный аппарат, циркуляционный сборник и кислотный холодильник, а также теплообменники потребителя и теплообменный аппарат для охлаждения воды. В этой установке на вход в газовый теплообменник по трубному пространству подают газ. Выход газового теплообменника по трубному пространству соединен с теплообменным аппаратом. Теплообменный аппарат замкнут в линию, включающую теплообменный аппарат для охлаждения воды и теплообменник потребителя. Серная кислота из абсорбера поступает в циркуляционный сборник и далее в кислотный холодильник. Выход из кислотного холодильника связан с одной стороны с абсорбером, с другой - с теплообменником потребителя [1].
Недостатками данной установки являются сложность аппаратурного оформления и ее ненадежность, связанная с утечкой кислоты в кислотном холодильнике, и как следствие - коррозия и выход из строя теплообменных аппаратов.
Наиболее близкой к предложенной является абсорбционная установка в технологической схеме производства серной кислоты, включающая абсорбер, сообщенный с абсорбером линией отвода газовой смеси из абсорбера газовый теплообменник с входным отверстием для исходной газовой смеси, водяной теплообменник, вход и выход хладагента которого сообщены с барабаном-сепаратором, имеющим линию подпитки водой, циркуляционный сборник и кислотный холодильник, вход и выход хладагента которого соединены непосредственно с потребителем [2]. Недостатком наиболее близкого аналога является ненадежность установки, связанная с коррозией аппаратуры.
Задачей изобретения является повышение надежности установки.
Техническим результатом заявленного изобретения является снижение загрязнения аппаратуры установки продуктами коррозии, неизбежными в сернокислотном производстве.
Технический результат достигается тем, что абсорбционная установка в технологической схеме производства серной кислоты, включающая абсорбер, сообщенный с абсорбером линией отвода газовой смеси из абсорбера газовый теплообменник, водяной теплообменник, вход и выход хладагента которого сообщены с барабаном-сепаратором, имеющим линию подпитки водой, циркуляционный сборник и кислотный холодильник, согласно изобретению снабжена последовательно установленными в линии отвода газовой смеси из абсорбера выносным брызготуманоуловителем и дополнительным теплообменником, при этом соотношение площадей поверхностей нагрева дополнительного теплообменника, газового теплообменника, кислотного холодильника и водяного теплообменника составляет соответственно 1:(14-16):(28-30):(36-40).
Входное отверстие для исходной газовой смеси газового теплообменника может быть сообщено с его межтрубным пространством.
Водяной теплообменник с барабаном-сепаратором может быть выполнен в виде котла-утилизатора, имеющего установленный вокруг корпуса водяного теплообменника газоплотный кожух для подвода воздуха с избыточным давлением от 0,15 до 0,4 ати.
Вход и выход хладагента кислотного холодильника могут быть соединены с системой водооборота, имеющей градирню с приспособлениями для нейтрализации закисленной воды.
Установка может быть снабжена байпасом для регулирования температуры газа на входе в абсорбер.
Совокупность существенных признаков заявленного изобретения необходима и достаточна для достижения технического результата.
Снабжение последовательно установленными в линии отвода газовой смеси из абсорбера выносным брызготуманоуловителем и дополнительным теплообменником позволяет снизить загрязнение продуктами коррозии громоздкого и дорогостоящего газового теплообменника путем снижения количества попадающей в него серной кислоты.
Соотношение площадей поверхностей нагрева дополнительного теплообменника, газового теплообменника, кислотного холодильника и водяного теплообменника, составляющее соответственно 1:(14-16):(28-30):(36-40), обеспечивает оптимальный температурный режим работы установки, что, в свою очередь, минимизирует коррозию и, следовательно, загрязнение аппаратуры установки продуктами коррозии. При выходе за пределы соотношения площадей поверхности нагрева теплообменников технический результат изобретения не достигается, поскольку другое соотношение не обеспечивает оптимального режима работы установки.
Сообщение входного отверстия для исходной газовой смеси газового теплообменника с его межтрубным пространством позволяет направить газ из абсорбера, содержащий несмотря на наличие выносного брызготуманоуловителя и дополнительного теплообменника небольшое количество серной кислоты, по трубному пространству, которое более доступно для очистки от сульфатов железа - продуктов коррозии, чем межтрубное пространство, что, в свою очередь, позволяет дополнительно снизить загрязнение аппаратуры установки продуктами коррозии.
Выполнение водяного теплообменника с барабаном-сепаратором в виде котла-утилизатора, имеющего установленный вокруг корпуса водяного теплообменника газоплотный кожух для подвода воздуха с избыточным давлением от 0,15 до 0,4 ати, предотвращает утечку триоксида серы из водяного теплообменника, что обеспечивает исключение коррозии его наружной поверхности и, соответственно, дополнительно снижает загрязнение продуктами коррозии.
Наличие байпаса для регулирования температуры газа на входе в абсорбер также позволяет дополнительно снизить загрязнение продуктами коррозии, поскольку обеспечивает необходимый режим абсорбции.
Соединение входа и выхода хладагента кислотного холодильника с системой водооборота, имеющей градирню с приспособлениями для нейтрализации закисленной воды, позволяет дополнительно снизить загрязнение продуктами коррозии, поскольку серная кислота нейтрализуется и не образует продуктов коррозии.
Схема заявленной установки показана на чертеже.
Абсорбционная установка в технологической схеме производства серной кислоты включает абсорбер 1, сообщенный с абсорбером 1 линией 2 отвода газовой смеси из абсорбера 1 газовый теплообменник 3 с входным отверстием для исходной газовой смеси, водяной теплообменник 4 с барабаном-сепаратором 5, имеющим линию 6 подпитки водой, циркуляционный сборник 7 и кислотный холодильник 8. Установка имеет последовательно установленные в линии 2 отвода газовой смеси из абсорбера 1 выносной брызготуманоуловитель 9 и дополнительный теплообменник 10. Входное отверстие для исходной газовой смеси газового теплообменника 3 сообщено с его межтрубным пространством. Водяной теплообменник 4 с барабаном-сепаратором 5 выполнены в виде котла-утилизатора, имеющего установленный вокруг корпуса 11 водяного теплообменника 4 газоплотный кожух 12 для подвода воздуха с избыточным давлением от 0,15 до 0,4 ати. Байпас 13 установлен для регулирования температуры газа на входе в абсорбер 1. Вход и выход хладагента кислотного холодильника 8 соединены с системой водооборота, имеющей градирню 14 с приспособлениями для нейтрализации закисленной воды.
Установка работает следующим образом.
Газовая смесь из контактного узла, содержащая триоксид серы с температурой 430-480°С, поступает в межтрубное пространство газового теплообменника 3, где охлаждается газом, поступающим из абсорбера 1 через выносной брызготуманоуловитель 9 и дополнительный теплообменник 10, до температуры 360-440°С. В дополнительном теплообменнике 10 в трубное пространство подается газ с температурой 600°С, при этом происходит испарение кислоты из газа, поступающего из выносного брызготуманоуловителя 9, с температурой 65-75°С. Из газового теплообменника 3 газовая смесь поступает в водяной теплообменник 4, где охлаждается до температуры 170-220°С водой с температурой 120-180°С, поступающей в трубное пространство водяного теплообменника 4 из барабана-сепаратора 5. В пространство между корпусом 11 водяного теплообменника 4 и газоплотным кожухом 12 подводят воздух с избыточным давлением от 0,15 до 0,4 ати. Выходящий из барабана-сепаратора 5 насыщенный пар с температурой 158-164°С и давлением 6-7 атм направляется потребителю. Охлажденная в водяном теплообменнике 4 газовая смесь поступает в абсорбер 1 на абсорбцию триоксида серы. С помощью байпаса 13 регулируется температура газовой смеси на входе в абсорбер 1. В абсорбере 1 газовая смесь орошается 99% серной кислотой с температурой 66-75°С, в результате чего происходит поглощение триоксида серы и разогрев кислоты до температуры не более 90°С, которая стекает в циркуляционный сборник 7. Из циркуляционного сборника 7 кислота поступает на охлаждение в кислотный холодильник 8, в котором охлаждается до температуры 70-110°С. Охлаждение в кислотном холодильнике 8 осуществляется оборотной водой с температурой не более 28°С, которая охлаждается в градирне 14. В чашу градирни подают известь или соду для нейтрализации закисления воды.
Использование предложенной установки позволяет снизить последствия коррозии, что повышает надежность установки в целом.
Источники информации
1. Патент US №4533537, кл. С01В 17/82, опубл. 06.08.1985.
2. Патент RU №2164216, кл. С01В 17/80, опубл. 20.03.2001.