Химическая технология, ч. 1. - Гончаров А.И
Скачать (прямая ссылка):
Одночасно із створенням печей КШ розроблено конструкцію печей з циклонною топкою, в якій колчедан випалюється при 1450° C з утворенням 14—15%-ного сірчистого газу і розплавленого недогарка. Це може призвести до безпосереднього відновлення металу. ^
Вилучати сірку "з колчедану у вигляді SO2 можна також, окислюючи колчедан O2 недогарка з одночасним окисленням відновленого недогарка O2 повітря:
FeS2 + 16Fe2O3 = 1 IFe3O4 + 2SO2 — 450,5 кДж;
HFe3O4 + 2,75O2 <± 16,5Fe2O3 + 1277,8 кДж.
Сумарний тепловий ефект реакцій становить 827,3 кДж/моль і є достатнім для того, щоб процес відбувався автотермічно. При таких умовах утворюється сірчистий газ, який складається майже з чистого SO2.
I J]
} 2 J
Сірчана кислота
Повітря
~7
Рис. 129. Піч для спалювання природної сірки:
/ — плавильний бункер; 2, 3 — заїлибні насоси, 4, У — фільтри; 5 — форсунки, 6 — піч; 8 — сушильна башта
Чисту природну S спалюють у горизонтальних печах з форсункою (рис. 129), або в циклонних печах. Відповідно до схеми форсуночної печі розплавлена в плавильнику / сірка подається заглибним насосом З у фільтр 4, де очищається від механічних домішок. Далі вона надходить у друге відділення плавильника, звідки насосом 2 через форсунку 5 подається в піч 6. Для очищення повітря, яке використовують для спалювання сірки, його пропускають крізь фільтр 7 і сушильну башту 8, що зрошується концентрованою H2SO4.
Циклонну піч для спалювання S розроблено і впроваджено в виробництво в СРСР. Особливість цих печей полягає в тому, що в форкаме-рах і в камерах довипалення створюється обертовий рух газу, чим забезпечується добре перемішування парів S з повітрям і велика швидкість її згоряння. Вміст SO2 в утвореному газі досягає 15—16%. Природну сірку спалюють також у печах КШ.
Д?гя_оталюландя_ H2S застосовують вертикальні стальні циліндричні печі, футеровані вогнетривкою цеглою. Всередині печі вмонтовані змієвики парового котла, завдяки чому H2S горить при нижчій температурі і без значного надлишку повітря, що дає можливість виробляти концентрований сірчистий газ і ефективно використовувати тепло реакції. Внизу печі розміщені запобіжні клапани на випадок утворення вибухонебезпечної суміші.
("Очищення сірчистого газу від пилу та шкідливих домішок має велике практичне значення для запобігання отруєнню каталізатора, забрудненню насадок башт і самої H2S та пошкодженню тяги. Для цього користуються пилоосаджувальними камерами, циклон-апарата-ми, промивними баштами та електрофільтрами. Очищення газів від пилу починається, коли гази з печей надходять в колектори-трубо-проводи великого діаметра, потім вони проходять циклон-апарати, схему яких наведено на рис. 31 (принцип електроочистки газів показано на рис. 34). У виробництві H2SO4 застосовують сухі і мокрі електрофільтри: перші — для очищення газу від пилу, другі — для очищення від туманоподібних домішок. Після очищення газу в електрофільтрах вміст пилу в ньому зменшується до 0,25 г/м3 і нижче.
УМиш'яковистий ангідрид і селен в сухому електрофільтрі не видаляються, бо при температурі, до якої нагрівається газ в електрофільтрі (475—275° С), вони перебувають у стані пари. При охолодженні газу до ЗО—35° C сполуки миш'яку і селену перетворюються в туман і повністю видаляються з газу в мокрих електрофільтрах.
Очистка сірчистого газу має на меті не тільки видалення отрут контактної маси (As, F) або домішок, наявність яких небажана (пил, пара води), а й вилучення цінних речовин, потрібних для народного господарства (Se, Те та ін.).
Водяна пара не отрута для контактної маси, але сполучаючись з SO2", невеликі кількості якого завжди є в сірчистому газі, вона утворює пару H2SO4, яка при зниженні температури дає туман H2SO4. Цей туман поступово осідає на стінках апаратури, викликає корозію, підвищує гідравлічний опір і знижує коефіцієнти теплопередачі. Утворений внаслідок корозії FeS04v газовим потоком переноситься в контактний апарат.
Крім того, краплини туману H2SO4 мають величезну поверхню, на якій конденсується пара миш'яковистого і селенистого ангідридів, тому туман H2SO4, видалений перед контактним апаратом, містить As і Se. Діоксид селену майже повністю вилучається з газу, розчиняючись у краплинах туману H2SO4 в промивній кислоті. Розчинений у H2SO4 сірчистий ангідрид відновлює SeO2 до Se
SeO2 + 2SO2 + 2H2O = Se + 2H2SO4.
Відходи переробки колчедану є основним джерелом добування Se в нашій країні. Процес вилучення Se у виробництві H2SO4 відбувається в три стадії: поглинання SeO2 сірчаною кислотою, відновлення SeO2 до металічного Se, вилучення металічного Se з H2SO4. Селен осаджується разом з часточками пилу з кислоти промивних башт у відстійниках, збірниках і холодильниках кислоти, а також разом з залишками пилу в мокрих електрофільтрах у вигляді шламу. Шлам відфільтровують, нейтралізують розчином соди, промивають, сушать і відправляють на переробку. З 1 т випаленого колчедану добувають 10—50 г Se.
Схеми очищення сірчистого газу на сірчанокислотних заводах можуть істотно відрізнятися одна від одної залежно від різних видів сировини, методів її випалення та від домішок, які треба видалити. Усі методи очищення газу ділять на дві групи: перша грунтується на перетворенні всіх домішок в туман і дальшому видаленню з газу цього туману; в основу другої групи покладено методи конденсації пари домішок без утворення туману
