Получение сернистого ангидрида

Обжиговый газ

                                                                                           Рис. 3. Печь для обжига в кипящем

                                              2          (взвешенном) слое

                                                                                            1 – камера горения; 2 – газоход  для 

                                                                                            отвода обжигового газа; 3 - патрубок

 для выхода огарка; 4 -  бункер;

1 5 – решётка; 6 – шнек для подачи

Колчедан ………..                 Огарок обжигаемого твёрдого материала

 ………..

 6 3

 5

      4

         Воздух 
 

1.5. Технологическая схема получения и очистки сернистого газа 

По технологическому оформлению производство серной кислоты  из железного колчедана является наиболее сложным и состоит из нескольких последовательно проводимых стадий.

 
Рис. 4. Структурная схема производства серной кислоты из флотационного колчедана методом одинарного контактирования  
 

I – получение  обжигового газа: 1 – обжиг колчедана; 2 – охлаждение газа в котле-утилизаторе; 3 – общая очистка газа, 4 –  специальная очистка газа; II –  контактирование: 5 – подогрев газа  в теплообменнике; 6 – контактирование; III – абсорбция: 7 – абсорбция оксида серы (IV) и образование серной кислоты.

 
Обжиг колчедана в токе воздуха  представляет собой необратимый  некаталитический гетерогенный процесс, протекающий с выделением тепла  через стадии термической диссоциации  дисульфида железа:  
       FеS₂ = 2 FеS + S₂  
и окисления продуктов диссоциации:  
      S₂ + 2 О₂ = 2 SО₂  
      4 FеS + 7 О₂ = 2 Fе₂S₃ + 4 SО₂  
что описывается общим уравнением  
     4 FеS₂ + 11 О₂ = 2 Fе₂S₃ + 8 SО₂,  
Увеличение движущей силы процесса обжига достигается флотацией колчедана, повышающей содержание дисульфида железа в сырье, обогащением воздуха кислородом и применением избытка воздуха при обжиге до 30 % сверх стехиометрического количества. На практике обжиг ведут при температуре не выше 1000 ^оС, так как за этим пределом начинается спекание частиц  обжигаемого сырья, что приводит к уменьшению поверхности и затрудняет омывание частиц потоком воздуха.  
 

Сжигание серы происходит проще и легче, чем  обжиг колчедана и проходит по реакции:

                                         S _(тв) + O₂ → SO₂ +296 кДж

 
Рис. 5. Структурная схема производства серной кислоты из серы.

  
 
 
1 – осушка воздуха; 2 – сжигание серы; 3 – охлаждение газа, 4 –контактирование; 5 –абсорбция оксида серы (IV) и образование серной кислоты.  

Для сжигания чистой серы применяют форсуночные и  циклонные печи. Перед подачей  в печь серу плавят глухим паром  в плавильном котле, отфильтровывают  от примесей и распыляют сжатым воздухом через форсунку в печи, при этом сера испаряется и сгорает. В форсуночной печи перемешивание серы с воздухом недостаточное, процесс тормозится диффузией и происходит экстенсивно. В циклонной печи благодаря тангенсальному подводу воздуха происходит исключительно сильное перемешивание паров серы с воздухом и интенсивность сгорания увеличивается. Поэтому циклонные печи вытесняют форсуночные. 

Очистка газов от пыли, уносимой потоком газа из печей, необходима для того, чтобы пыль не засоряла последующую аппаратуру и не загрязняла кислоту. В газах, выходящих из печей, содержание огарковой пыли от 10 до 300 г/м³. Грубая очистка газов производится в циклонах, или инерционных пылеуловителях, которые устанавливаются после печей КС и пылевидного обжига, дающих сильно запылённые газы. После грубой очистки газ проходит под трубами парового котла, производящего пар высоких параметров. Более полная очистка газа до содержания в нём пыли 0,1 г/м³ производится в электрофильтрах. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выводы 

В данном курсовом проекте было рассмотрено производство сернистого ангидрида, который используется для производства серной кислоты. Описаны свойства сернистого ангидрида, его влияние на человека и окружающую среду, источники сырья для его получения, физико-химические свойства, положенные в основу получения сернистого ангидрида, тип процесса и вариант технологического режима. 

Проведена сравнительная  характеристика промышленных аппаратов  для обжига серного ангидрида. Описаны  достоинства и недостатки печей. Самым оптимальным вариантом для получения сернистого ангидрида считается печь КС из-за её простоты конструкции, высокой производительности, большой интенсивности работы при высоком содержании SO₂ и лучшем выгорании серы из колчедана.  

В расчётной  части проекта был произведён расчёт материального баланса процесса обжига серного колчедана и сведён в таблицу. Были рассчитаны: общее содержание серы в колчедане, количество сухого колчедана и количество влаги в колчедане, объёмы газов и концентрация кислорода в обжиговом газе.

 Литература 

1. Общая химическая технология (часть 1, Теоретические основы химической технологии), под ред. проф. И.П. Мухленова, Москва «Высшая школа», 1984

2. Общая химическая технология (часть 2, Важнейшие химические производства), под ред. проф. И.П. Мухленова, Москва «Высшая школа», 1984

3. Технология серной кислоты, А.Г. Амелин, Москва: Химия, 1971

4. Основные процессы и аппараты химической технологии, Касаткин А.Г. изд.-М.-Л.: Химия, 1973

5. Технология серной кислоты, Васильев Б. Т., Отвагина М. И.. – М.: Химия, 1985.