Sagorijevanje sumpora u suhom zraku i rekuperacija topline za proizvodnju električne pare. Karakteristike sumpora, njegova interakcija s metalima, halogenima i kisikom

Zavisnost stepena disocijacije pare sumpora od temperature.

Sagorijevanje sumpora je složen proces zbog činjenice da sumpor ima molekule s različitim brojem atoma u različitim alotropnim stanjima i veliku ovisnost njegovih fizičko-kemijskih svojstava o temperaturi. Mehanizam reakcije i prinos proizvoda mijenjaju se i s temperaturom i pritiskom kisika.

Primjer ovisnosti točke rosišta o sadržaju CO2 u produktima izgaranja.

Izgaranje sumpora na 80°C moguće je iz različitih razloga. Još uvijek ne postoji čvrsto utemeljena teorija ovog procesa. Pretpostavlja se da se dio toga događa u samoj peći na visokoj temperaturi i uz dovoljan višak zraka. Istraživanja u ovom pravcu (slika 6b) pokazuju da se pri malim viškom vazduha (reda cst 105 i niže) formiranje 80 s u gasovima naglo smanjuje.

Sagorevanje sumpora u kiseoniku se odvija na 280 C, a u vazduhu na 360 C.

Sagorijevanje sumpora odvija se u cijelom volumenu peći. U ovom slučaju plinovi se dobijaju koncentrisaniji i njihova obrada se vrši u aparatima manjih dimenzija, a prečišćavanje plina je gotovo eliminirano. Sumpordioksid dobijen sagorevanjem sumpora, pored proizvodnje sumporne kiseline, koristi se u brojnim industrijama za čišćenje uljanih rezova kao rashladno sredstvo, u proizvodnji šećera itd. SCb se transportuje u čeličnim cilindrima i rezervoarima u tečnosti stanje. Ukapljivanje SO2 se vrši kompresijom prethodno osušenog i ohlađenog gasa.

Sagorevanje sumpora se dešava u celoj zapremini peći i završava se u komorama formiranim pregradama 4, gde se dovodi dodatni vazduh. Iz ovih komora se ispušta vrući plin iz peći koji sadrži sumpor dioksid.

Sagorevanje sumpora je vrlo lako uočiti u mehaničkim pećima. Na gornjim spratovima peći, gde ima dosta FeS2 u zapaljenom materijalu, ceo plamen je obojen plavom bojom - to je karakterističan plamen sagorevanja sumpora.

Proces sagorijevanja sumpora opisan je jednadžbom.

Sagorevanje sumpora se posmatra kroz kontrolno staklo u zidu peći. Temperaturu rastopljenog sumpora treba održavati u granicama od 145 - 155 C. Ako nastavite povećavati temperaturu, viskoznost sumpora se postepeno povećava i na 190 C se pretvara u gustu tamnosmeđu masu, što izuzetno otežava pumpanje i sprej.

Kada sumpor gori, postoji jedan molekul kiseonika po atomu sumpora.

Šema kombinovanog sistema kontakt-toranj koji koristi prirodnu kiselinu tornja kao sirovinu.

Prilikom sagorevanja sumpora u peći dobija se sumpordioksid prženjem sa sadržajem od oko 14% S02 i temperaturom na izlazu iz peći od oko 1000 C. Sa ovom temperaturom gas ulazi u kotao otpadne toplote 7, gde para se dobija snižavanjem njene temperature na 450 C. Sumpor dioksid sa sadržajem od oko 8% SO2 mora se poslati u kontaktni aparat 8, pa se nakon kotla na otpadnu toplotu dio plina ili cijeli plin izgaranja razrijedi do 8% SO2 zrakom zagrijanim u izmjenjivaču topline 9. U kontaktnom aparatu 50-70% sumpornog anhidrida se oksidira u sumporni anhidrid.

Sa Wikipedije.

Vatrogasna svojstva sumpora.
Fino mljeveni sumpor je sklon hemijskom spontanom sagorijevanju u prisustvu vlage, u kontaktu sa oksidantima, kao iu mješavinama sa ugljem, mastima i uljima. Sumpor stvara eksplozivne smjese s nitratima, hloratima i perhloratima. Spontano se zapali u kontaktu sa izbjeljivačem.

Sredstva za gašenje: vodeni sprej, vazdušno-mehanička pena.

Prema W. Marshallu, sumporna prašina je klasifikovana kao eksplozivna, ali za eksploziju je potrebna dovoljno visoka koncentracija prašine - oko 20 g / m³ (20.000 mg / m³), ​​ova koncentracija je višestruko veća od maksimalno dozvoljene koncentracije za osoba u vazduhu radnog prostora - 6 mg/m³.

Pare stvaraju eksplozivnu smjesu sa zrakom.

Sagorijevanje sumpora odvija se samo u rastopljenom stanju, slično sagorijevanju tekućina. Gornji sloj gorućeg sumpora ključa, stvarajući pare koje formiraju slab plamen visok do 5 cm. Temperatura plamena pri sagorevanju sumpora je 1820°C.

Pošto se vazduh po zapremini sastoji od približno 21% kiseonika i 79% azota, a kada se sagoreva sumpor, iz jedne zapremine kiseonika dobije se jedna zapremina SO2, maksimalni teoretski mogući sadržaj SO2 u mešavini gasa je 21%. U praksi se izgaranje odvija uz određeni višak zraka, a zapreminski sadržaj SO2 u mješavini plina je manji od teoretski mogućeg, obično 14 ... 15%.

Detekcija sagorevanja sumpora vatrogasnom automatikom je težak problem. Plamen je teško otkriti ljudskim okom ili video kamerom, spektar plavog plamena leži uglavnom u ultraljubičastom opsegu. Toplota nastala u požaru rezultira nižim temperaturama od požara drugih uobičajenih zapaljivih materija. Za detekciju sagorevanja detektorom toplote, potrebno ga je postaviti direktno blizu sumpora. Sumporni plamen ne zrači u infracrvenom opsegu. Stoga ga neće otkriti uobičajeni infracrveni detektori. Oni će otkriti samo sekundarne požare. Sumporni plamen ne emituje vodenu paru. Stoga detektori ultraljubičastog plamena koji koriste spojeve nikla neće raditi.

Da bi se ispunili zahtjevi zaštite od požara u skladištima sumpora, potrebno je:

Konstrukcije i procesnu opremu treba redovno čistiti od prašine;
skladišna prostorija mora biti stalno ventilirana prirodnom ventilacijom s otvorenim vratima;
drobljenje sumpornih grudica na rešetki bunkera treba izvesti drvenim čekićima ili alatom od materijala koji ne varniče;
transporteri za snabdevanje sumporom proizvodnih objekata moraju biti opremljeni detektorima metala;
na mjestima skladištenja i korištenja sumpora potrebno je obezbijediti uređaje (stranice, pragovi sa rampom i sl.) koji u slučaju nužde osiguravaju da se talina sumpora ne širi izvan prostorije ili otvorenog prostora;
u skladištu sumpora zabranjeno je:
izvođenje svih vrsta radova uz upotrebu otvorene vatre;
čuvati i čuvati nauljene krpe i krpe;
prilikom popravke koristite alat od materijala koji varniče.

Čisti sumpor se dovodi grijanim cjevovodom od nadvožnjaka do kolektora. Izvor tekućeg sumpora u odjeljku za pečenje može biti kako jedinica za topljenje i filtriranje grudnog sumpora, tako i jedinica za odvod i skladištenje tekućeg sumpora iz željezničkih cisterni. Od kolektora preko međukolektora kapaciteta 32 m3, sumpor se pumpa prstenastim sumporovodom do kotlovske jedinice radi sagorijevanja u struji osušenog zraka.

Kada se sumpor sagorijeva, sumpor dioksid nastaje reakcijom:

S(tečnost) + O2(gas) = ​​SO2(gas) + 362,4 kJ.

Ova reakcija se nastavlja oslobađanjem topline.

Proces sagorevanja tečnog sumpora u vazdušnoj atmosferi zavisi od uslova pečenja (temperatura, protok gasa), od fizičkih i hemijskih svojstava (prisustvo pepela i bitumenskih nečistoća u njemu, itd.) i sastoji se od odvojenih uzastopnih faza:

miješanje kapi tekućeg sumpora sa zrakom;

zagrijavanje i isparavanje kapi;

formiranje gasne faze i paljenje gasovitog sumpora;

sagorevanje para u gasnoj fazi.

Ove faze su neodvojive jedna od druge i teku istovremeno i paralelno. Dolazi do procesa difuzionog sagorijevanja sumpora sa stvaranjem sumpor-dioksida, mala količina sumpor-dioksida se oksidira u trioksid. Tokom sagorevanja sumpora, sa povećanjem temperature gasa, koncentracija SO2 raste proporcionalno temperaturi. Prilikom sagorijevanja sumpora nastaju i dušikovi oksidi koji zagađuju proizvodnu kiselinu i zagađuju štetne emisije. Količina nastalih azotnih oksida zavisi od načina sagorevanja sumpora, viška vazduha i temperature procesa. Kako temperatura raste, količina nastalih dušikovih oksida se povećava. Sa povećanjem koeficijenta viška zraka, količina formiranih dušikovih oksida se povećava, dostižući maksimum pri koeficijentu viška zraka od 1,20 do 1,25, a zatim opada.

Proces sagorijevanja sumpora izvodi se na projektnoj temperaturi od najviše 1200ºC uz dovod viška zraka u ciklonske peći.

Kada se tečni sumpor sagori, stvara se mala količina SO3. Ukupni volumni udio sumpordioksida i trioksida u procesnom plinu nakon kotla je do 12,8%.

Uduvavanjem hladnog osušenog zraka u plinski kanal ispred kontaktnog aparata procesni plin se dodatno hladi i razrjeđuje do radnih standarda (ukupni volumni udio sumpordioksida i trioksida nije veći od 11,0%, temperatura je od 390°C do 420°C).

Tečni sumpor se dovode u mlaznice ciklonskih peći jedinice za sagorevanje pomoću dve potopljene pumpe, od kojih je jedna u stanju pripravnosti.

Vazduh sušen u tornju za sušenje pomoću duvaljke (jedan - radni, jedan - rezervni) se dovodi u jedinicu za sagorevanje sumpora i razređivanje gasa do radnih standarda.

Spaljivanje tekućeg sumpora u količini od 5 do 15 m 3 /h (od 9 do 27 t/h) vrši se u 2 ciklonske peći koje se nalaze jedna u odnosu na drugu pod uglom od 110 stepeni. i spojena na kotao preko priključne komore.

Za sagorevanje se isporučuje tečni filtrirani sumpor temperature od 135°C do 145°C.Svaka peć ima 4 mlaznice za sumpor sa parnom košuljicom i jedan startni gasni gorionik.

Temperaturu gasa na izlazu iz energetsko tehnološkog kotla kontroliše prigušni ventil na toplom bajpasu, koji propušta gas iz komore za naknadno sagorevanje ciklonskih peći, kao i hladni premosnik, koji propušta deo vazduha pored kotlovske jedinice. u dimnjak nakon kotla.

Vodocevna energetska jedinica sa prirodnom cirkulacijom, jednoprolazna za gas je projektovana za hlađenje sumpornih gasova pri sagorevanju tečnog sumpora i generisanje pregrijane pare temperature od 420°C do 440°C pod pritiskom od 3,5 do 3,9 MPa.

Energetsku tehnološku cjelinu čine sljedeće glavne jedinice: bubanj sa unutarbubanjskim uređajem, isparivač sa konvektivnom gredom, cjevasti hlađeni okvir, peć koja se sastoji od dva ciklona i prijelazne komore, portal, okvir za bubanj. Pregrijač 1. stepena i ekonomajzer 1. stepena su kombinovani u jednu udaljenu jedinicu, pregrijač 2. ​​stepena i ekonomajzer 2. stepena nalaze se u odvojenim udaljenim jedinicama.

Temperatura gasa posle peći ispred bloka isparivača raste na 1170 o C. U evaporativnom delu kotla procesni gas se hladi sa 450 o C na 480 o C, nakon hladnog bajpasa temperatura gasa smanjuje se sa 390 o C na 420 o C. Ohlađeni procesni plin se šalje u slijedeću fazu proizvodnje sumporne kiseline - oksidaciju sumpor-dioksida u sumpor-trioksid u kontaktnom aparatu.

sumpor (S)
atomski broj	16
Izgled jednostavne supstance	svijetložuta krhka krutina, bez mirisa u čistom obliku
Atom svojstva
Atomska masa (molarna masa)	32.066 a. e.m. (g/mol)
Radijus atoma	127 pm
Energija jonizacije (prvi elektron)	999,0 (10,35) kJ/mol (eV)
Elektronska konfiguracija	3s 2 3p 4
Hemijska svojstva
kovalentni radijus	102 pm
Jonski radijus	30 (+6e) 184 (-2e) popodne
Elektronegativnost (prema Paulingu)	2,58
Potencijal elektrode	0
Stanja oksidacije	6, 4, 2, -2
Termodinamička svojstva jednostavne supstance
Gustina	2.070 g/cm³
Molarni toplotni kapacitet	22,61 J/(K mol)
Toplotna provodljivost	0,27 W/(m K)
Temperatura topljenja	386K
Toplota topljenja	1,23 kJ/mol
Temperatura ključanja	717.824K
Toplota isparavanja	10,5 kJ/mol
Molarni volumen	15,5 cm³/mol
Kristalna rešetka jednostavne supstance
Rešetkasta struktura	ortorombni
Parametri rešetke	a=10,437 b=12,845 c=24,369 Å
c/a odnos	—
Debye temperatura	n/a K

S	16
32,066
3s 2 3p 4
Sumpor

Sumpor (Sumpor- oznaka "S" u periodnom sistemu) - visoko elektronegativan element, pokazuje nemetalna svojstva. U jedinjenjima vodika i kisika, dio je raznih jona, tvori mnoge kiseline i soli. Mnoge soli koje sadrže sumpor su slabo rastvorljive u vodi.

Prirodni minerali sumpora

Sumpor je šesnaesti element po zastupljenosti u zemljinoj kori. Javlja se u slobodnom (nativnom) stanju i vezanom obliku. Najvažnija prirodna jedinjenja sumpora FeS2 su željezni pirit ili pirit, ZnS je cink blenda ili sfalerit (vurcit), PbS je olovni sjaj ili galenit, HgS je cinobar, Sb2S3 je antimonit. Osim toga, sumpor je prisutan u nafti, prirodnom uglju, prirodnim plinovima i škriljcima. Sumpor je šesti element u prirodnim vodama, javlja se uglavnom u obliku sulfatnih jona i uzrokuje "trajnu" tvrdoću slatke vode. Vitalni element za više organizme, sastavni dio mnogih proteina, koncentrisan je u kosi.

Istorija otkrića i porijeklo imena

Sumpor (Sumpor, francuski Sufre, njemački Schwefel) u svom izvornom stanju, kao i u obliku jedinjenja sumpora, poznat je od davnina. Sa mirisom zapaljenog sumpora, zagušljivim dejstvom sumpor-dioksida i odvratnim mirisom sumporovodika ljudi su se verovatno susreli još u praistoriji. Upravo zbog ovih svojstava sumpor su sveštenici koristili kao dio svetog tamjana tokom vjerskih obreda. Sumpor se smatrao proizvodom nadljudskih bića iz svijeta duhova ili podzemnih bogova. Vrlo davno, sumpor se počeo koristiti kao dio raznih zapaljivih smjesa u vojne svrhe. Homer već opisuje "sumporna isparenja", smrtonosni efekat izlučevina gorućeg sumpora. Sumpor je vjerovatno bio dio "grčke vatre", koja je užasavala protivnike.

Oko 8. vijeka Kinezi su ga počeli koristiti u pirotehničkim smjesama, posebno u mješavinama kao što je barut. Zapaljivost sumpora, lakoća s kojom se kombinuje s metalima dajući sulfide (na primjer, na površini komada metala), objašnjava da se smatrao "principom zapaljivosti" i nezamjenjivom komponentom metalnih ruda. Prezviter Teofil (XII vijek) opisuje metodu oksidativnog prženja sulfidne bakarne rude, vjerovatno poznatu u starom Egiptu.

U periodu arapske alhemije nastala je živa-sumporna teorija sastava metala, prema kojoj se sumpor smatrao obaveznim sastojkom (ocem) svih metala. Kasnije je postao jedan od tri principa alhemičara, a kasnije je "princip zapaljivosti" bio osnova teorije flogistona. Elementarnu prirodu sumpora utvrdio je Lavoisier u svojim eksperimentima sa sagorijevanjem. Uvođenjem baruta u Evropu počinje razvoj ekstrakcije prirodnog sumpora, kao i razvoj metode za njegovo dobijanje iz pirita; ovo drugo je bilo uobičajeno u staroj Rusiji. Prvi put u literaturi opisuje ga Agricola. Dakle, tačno porijeklo sumpora nije utvrđeno, ali kao što je već spomenuto, ovaj element je korišten prije rođenja Krista, što znači da je ljudima poznat od davnina.

porijeklo imena

Poreklo latinskog sumpor nepoznato. Rusko ime elementa obično je izvedeno iz sanskritskog "sire" - svijetlo žuto. Možda odnos "sumpora" sa hebrejskim "serafom" - množinom od "seraf" - slova. gori, a sumpor dobro gori. Na staroruskom i staroslavenskom, "sumpor" je općenito zapaljiva tvar, uključujući mast.

Poreklo sumpora

Velike akumulacije prirodnog sumpora nisu tako česte. Češće je prisutan u nekim rudama. Prirodna ruda sumpora je stijena prošarana čistim sumporom.

Kada su se ove inkluzije formirale - istovremeno s pratećim stijenama ili kasnije? Od odgovora na ovo pitanje zavisi pravac istražnih i istražnih radova. No, uprkos milenijumima komunikacije sa sumporom, čovječanstvo još uvijek nema jasan odgovor. Postoji nekoliko teorija čiji autori imaju suprotne stavove.

Teorija singeneze (to jest, istovremeno formiranje sumpora i stena domaćina) sugeriše da se formiranje prirodnog sumpora dogodilo u bazenima plitkih voda. Posebne bakterije reducirale su sulfate rastvorene u vodi u sumporovodik, koji se dizao, ulazio u oksidacionu zonu i tu je hemijski ili uz učešće drugih bakterija oksidirao u elementarni sumpor. Sumpor se taložio na dno, a potom je mulj koji sadrži sumpor formirao rudu.

Teorija epigeneze (inkluzije sumpora formirane kasnije od glavnih stijena) ima nekoliko opcija. Najčešći od njih sugerira da je podzemna voda, koja prodire kroz stijenske mase, obogaćena sulfatima. Ako takve vode dođu u kontakt s nalazištima nafte ili prirodnog plina, tada se sulfatni ioni reduciraju ugljikovodici u sumporovodik. Vodonik sulfid se diže na površinu i oksidirajući oslobađa čisti sumpor u šupljinama i pukotinama u stijenama.

Posljednjih desetljeća, jedna od varijanti teorije epigeneze, teorija metasomatoze (na grčkom "metasomatoza" znači zamjena), nalazi sve više i više potvrde. Prema njemu, u dubinama se neprestano odvija transformacija gipsa CaSO4-H2O i anhidrita CaSO4 u sumpor i kalcit CaCO3.

Ovu teoriju su 1935. godine stvorili sovjetski naučnici L. M. Miropolsky i B. P. Krotov. U prilog tome govori, posebno, takva činjenica.

1961. godine u Iraku je otkriveno polje Mishrak. Sumpor je ovdje zatvoren u karbonatnim stijenama, koje formiraju svod koji podupiru izlazni nosači (u geologiji se zovu krila). Ova krila se uglavnom sastoje od anhidrita i gipsa. Ista slika uočena je i na domaćem polju Šor-Su.

Geološka originalnost ovih ležišta može se objasniti samo sa stanovišta teorije metasomatizma: primarni gips i anhidrit su se pretvorili u sekundarne karbonatne rude prošarane izvornim sumporom. Nije važna samo blizina minerala – prosečan sadržaj sumpora u rudi ovih ležišta jednak je sadržaju hemijski vezanog sumpora u anhidritu. A studije izotopskog sastava sumpora i ugljika u rudi ovih ležišta dale su dodatne argumente pristalicama teorije metasomatizma.

Ali postoji jedno "ali": hemija procesa pretvaranja gipsa u sumpor i kalcit još nije jasna, pa stoga nema razloga da se teorija metasomatizma smatra jedino ispravnom. Na zemlji i sada postoje jezera (posebno, sumporno jezero kod Sernovodska), u kojima dolazi do singenetskog taloženja sumpora, a mulj koji sadrži sumpor ne sadrži ni gips ni anhidrit.

Raznolikost teorija i hipoteza o poreklu prirodnog sumpora rezultat je ne samo i ne toliko nepotpunosti našeg znanja, već i složenosti fenomena koji se dešavaju u dubinama. Čak i iz matematike u osnovnoj školi, svi znamo da različiti putevi mogu dovesti do istog rezultata. Ovaj zakon važi i za geohemiju.

Potvrda

Sumpor se uglavnom dobija topljenjem prirodnog sumpora direktno na mestima gde se nalazi pod zemljom. Rude sumpora se kopaju na različite načine - u zavisnosti od uslova nastanka. Naslage sumpora su gotovo uvijek praćene nakupinama otrovnih plinova - jedinjenja sumpora. Osim toga, ne smijemo zaboraviti na mogućnost njegovog spontanog izgaranja.

Iskopavanje rude na otvoreni način je kako slijedi. Hodajući bageri uklanjaju slojeve stijena ispod kojih leži ruda. Rudni sloj se drobi eksplozijama, nakon čega se rudni blokovi šalju u topionicu sumpora, gdje se sumpor izdvaja iz koncentrata.

Godine 1890. Hermann Frasch je predložio da se sumpor otopi pod zemljom i ispumpava ga na površinu kroz bušotine slične naftnim bušotinama. Relativno niska (113°C) tačka topljenja sumpora potvrdila je realnost Fraschove ideje. Godine 1890. počela su ispitivanja koja su dovela do uspjeha.

Postoji nekoliko metoda za dobijanje sumpora iz sumpornih ruda: vodena parna, filtracija, termalna, centrifugalna i ekstrakcija.

Sumpor se takođe nalazi u velikim količinama u prirodnom gasu u gasovitom stanju (u obliku sumporovodika, sumpordioksida). Prilikom vađenja taloži se na zidove cijevi i opreme, onemogućujući ih. Stoga se hvata iz plina što je prije moguće nakon ekstrakcije. Dobijeni hemijski čisti fini sumpor je idealna sirovina za hemijsku i gumenu industriju.

Najveće nalazište autohtonog sumpora vulkanskog porekla nalazi se na ostrvu Iturup sa rezervama kategorije A+B+C1 - 4227 hiljada tona i kategorije C2 - 895 hiljada tona, što je dovoljno za izgradnju preduzeća kapaciteta 200 hiljada tona. tona granuliranog sumpora godišnje.

Proizvođači

Glavni proizvođači sumpora u Rusiji su preduzeća OAO Gazprom: OOO Gazprom dobycha Astrakhan i OOO Gazprom dobycha Orenburg, koja ga dobijaju kao nusproizvod tokom prečišćavanja gasa.

Physical Properties

Prirodni rast kristala prirodnog sumpora

Sumpor se značajno razlikuje od kiseonik sposobnost formiranja stabilnih lanaca i ciklusa atoma sumpora. Najstabilniji su ciklični molekuli S 8 koji imaju oblik krune, tvoreći rombični i monoklinski sumpor. Ovo je kristalni sumpor - krhka žuta supstanca. Osim toga, mogući su molekuli sa zatvorenim (S4, S6) lancima i otvorenim lancima. Takav sastav ima plastični sumpor, smeđu supstancu. Formula za plastični sumpor najčešće se piše jednostavno kao S, budući da je, iako ima molekularnu strukturu, mješavina jednostavnih tvari s različitim molekulima. Sumpor je nerastvorljiv u vodi, neke od njegovih modifikacija se otapaju u organskim rastvaračima, kao što je ugljični disulfid. Sumpor se koristi za proizvodnju sumporne kiseline, vulkanizaciju gume, kao fungicid u poljoprivredi i kao koloidni sumpor - lek. Također, sumpor u sastavu sumpor-bitumenskih kompozicija koristi se za dobijanje sumpornog asfalta, a kao zamjena za Portland cement - za dobijanje sumpornog betona. S + O 2 = SO 2

Koristeći spektralnu analizu, ustanovljeno je da je zapravo proces oksidacije sumpora u dioksid lančana reakcija i da se odvija sa stvaranjem niza međuproizvoda: sumpor monoksid S 2 O 2 , molekularni sumpor S 2 , slobodni atomi sumpora S i slobodni radikali sumpor monoksida SO.

U interakciji s metalima stvara sulfide. 2Na + S = Na 2 S

Kada se ovim sulfidima doda sumpor, nastaju polisulfidi: Na 2 S + S = Na 2 S 2

Kada se zagrije, sumpor reagira s ugljikom, silicijumom, fosforom, vodonikom:
C + 2S = CS 2 (ugljični disulfid)

Sumpor se otapa u lužinama kada se zagrije - reakcija disproporcioniranja
3S + 6KOH = K 2 SO 3 + 2K 2 S + 3H 2 O

Vatrogasna svojstva sumpora

Fino mljeveni sumpor je sklon hemijskom spontanom sagorijevanju u prisustvu vlage, u kontaktu sa oksidantima, a također i u mješavini sa ugljem, mastima, uljima. Sumpor stvara eksplozivne smjese s nitratima, hloratima i perhloratima. Spontano se zapali u kontaktu sa izbjeljivačem.

Sredstva za gašenje: vodeni sprej, vazdušno-mehanička pena.

Detekcija sagorevanja sumpora je težak problem. Plamen je teško otkriti ljudskim okom ili video kamerom, spektar plavog plamena leži uglavnom u ultraljubičastom opsegu. Sagorevanje se dešava na niskoj temperaturi. Za detekciju sagorevanja detektorom toplote, potrebno ga je postaviti direktno blizu sumpora. Sumporni plamen ne zrači u infracrvenom opsegu. Stoga ga neće otkriti uobičajeni infracrveni detektori. Oni će otkriti samo sekundarne požare. Sumporni plamen ne emituje vodenu paru. Stoga detektori ultraljubičastog plamena koji koriste spojeve nikla neće raditi.

Budući da se vazduh po zapremini sastoji od približno 21% kiseonika i 79% azota, a kada se sagoreva sumpor, iz jedne zapremine kiseonika dobije se jedna zapremina SO2, maksimalni teoretski mogući sadržaj SO2 u mešavini gasa je 21%. U praksi se sagorijevanje odvija uz određeni višak zraka i zapreminski sadržaj SO2 u mješavini plina je manji od teoretski mogućeg, obično 14 ... 15%.

Sagorijevanje sumpora odvija se samo u rastopljenom stanju, slično sagorijevanju tekućina. Gornji sloj gorućeg sumpora ključa, stvarajući pare koje formiraju slab plamen visok do 5 cm Temperatura plamena pri sagorevanju sumpora je 1820 °C

Požari u skladištima sumpora

U decembru 1995. godine izbio je veliki požar u otvorenom skladištu sumpora koje se nalazi u gradu Somerset West, Western Cape, Južna Afrika, pri čemu su dvije osobe poginule.

16. januara 2006. godine, oko pet uveče, zapalilo se skladište sa sumporom u čerepovečkoj fabrici "Ammofos". Ukupna površina požara je oko 250 kvadratnih metara. To je bilo moguće potpuno eliminirati tek početkom druge noći. Žrtava i povrijeđenih nema.

Dana 15. marta 2007. godine, rano ujutro, izbio je požar u zatvorenom magacinu sumpora u Fabrici vlaknastih materijala Balakovo doo. Požar je bio površine 20 m2. Na požarištu su radile 4 vatrogasne jedinice sa osobljem od 13 ljudi. Požar je ugašen za oko pola sata. Nema štete.

Dana 4. i 9. marta 2008. godine došlo je do požara sumpora u regionu Atirau u TCO-ovom skladištu sumpora na polju Tengiz. U prvom slučaju požar je brzo ugašen, u drugom slučaju sumpor je gorio 4 sata. Količina spaljenog otpada prerade nafte, koja, prema kazahstanskim zakonima, uključuje sumpor, iznosila je više od 9 hiljada kilograma.

U aprilu 2008. zapalilo se skladište u blizini sela Krjaž, Samarska oblast, gde je bilo uskladišteno 70 tona sumpora. Požaru je dodijeljena druga kategorija složenosti. Na mjesto događaja izašlo je 11 vatrogasnih ekipa i spasilaca. U tom trenutku, kada su vatrogasci bili u blizini skladišta, još nije gorio sav sumpor, već samo manji dio - oko 300 kilograma. Površina zapaljenja, zajedno sa površinama suve trave uz skladište, iznosila je 80 kvadratnih metara. Vatrogasci su uspjeli brzo ugasiti plamen i lokalizirati požar: požari su zatrpani zemljom i zaliveni vodom.

U julu 2009. sumpor je izgorio u Dnjeprodžeržinsku. Požar je izbio u jednom od koksarskih preduzeća u gradskoj četvrti Bagleysky. Vatra je zahvatila više od osam tona sumpora. Niko od zaposlenih u fabrici nije povređen.

Fizičke i hemijske osnove procesa sagorevanja sumpora.

Izgaranje S događa se oslobađanjem velike količine topline: 0,5S 2g + O 2g = SO 2g, ΔH = -362,43 kJ

Sagorevanje je kompleks hemijskih i fizičkih pojava. U spalionici se mora suočiti sa složenim poljima brzina, koncentracija i temperatura koja je teško matematički opisati.

Sagorevanje rastopljenog S zavisi od uslova interakcije i sagorevanja pojedinačnih kapljica. Efikasnost procesa sagorevanja određena je vremenom potpunog sagorevanja svake čestice sumpora. Sagorevanju sumpora, koje se javlja samo u gasnoj fazi, prethodi isparavanje S, mešanje njegovih para sa vazduhom i zagrevanje smeše do t, što obezbeđuje potrebnu brzinu reakcije. Pošto isparavanje s površine kapi počinje intenzivnije tek pri određenom t, svaka kap tekućeg sumpora mora se zagrijati do ovog t. Što je veći t, duže je potrebno za zagrijavanje kapi. Kada se iznad površine kapi formira zapaljiva mješavina para S i zraka maksimalne koncentracije i t, dolazi do paljenja. Proces sagorevanja kapi S zavisi od uslova sagorevanja: t i relativne brzine strujanja gasa, i fizičko-hemijskih svojstava tečnosti S (na primer, prisustvo čvrstih nečistoća pepela u S), a sastoji se od sledećih faza : 1-miješanje kapi tečnosti S sa vazduhom; 2-zagrevanje ovih kapi i isparavanje; 3-termičko cijepanje pare S; 4-formiranje gasne faze i njeno paljenje; 5-sagorevanje gasne faze.

Ove faze se javljaju gotovo istovremeno.

Kao rezultat zagrijavanja, kap tekućine S počinje da isparava, pare S difundiraju u zonu sagorijevanja, gdje pri visokim t počinju aktivno reagirati sa O 2 zraka, dolazi do procesa difuznog sagorijevanja S sa formiranje SO 2.

Pri visokim t, brzina oksidacijske reakcije S je veća od brzine fizičkih procesa, pa je ukupna brzina procesa izgaranja određena procesima prijenosa mase i topline.

Molekularna difuzija određuje miran, relativno spor proces sagorevanja, dok ga turbulentna difuzija ubrzava. Kako se veličina kapljice smanjuje, vrijeme isparavanja se smanjuje. Fina atomizacija čestica sumpora i njihova ravnomerna distribucija u struji vazduha povećava kontaktnu površinu, olakšava zagrevanje i isparavanje čestica. Tokom sagorevanja svake pojedinačne kapi S u sastavu baklje, treba razlikovati 3 perioda: I- inkubacija; II- intenzivno pečenje; III- period sagorevanja.

Kada kap izgori, iz njene površine izbija plamen, nalik sunčevim baklji. Za razliku od konvencionalnog difuzijskog sagorijevanja s izbacivanjem plamena s površine goruće kapljice, nazvano je "eksplozivno sagorijevanje".

Izgaranje S kapi u difuzijskom režimu se vrši isparavanjem molekula sa površine kapi. Brzina isparavanja ovisi o fizičkim svojstvima tekućine i t okoline, a određena je karakteristikama brzine isparavanja. U diferencijalnom načinu rada, S svijetli u periodima I i III. Eksplozivno sagorevanje kapi uočava se samo u periodu intenzivnog sagorevanja u periodu II. Trajanje perioda intenzivnog gorenja proporcionalno je kocki početnog prečnika kapljice. To je zbog činjenice da je eksplozivno sagorijevanje posljedica procesa koji se odvijaju u zapremini kapi. Karakteristika brzine gorenja izrač. od f-le: To= /τ sg;

d n je početni prečnik kapljice, mm; τ je vrijeme potpunog sagorijevanja kapi, s.

Karakteristika brzine gorenja kapi jednaka je zbiru karakteristika difuznog i eksplozivnog sagorevanja: To= K vz + K diff; kvz= 0,78∙exp(-(1,59∙p) 2,58); K diff= 1,21∙p +0,23; K T2\u003d K T1 ∙ exp (E a ​​/ R ∙ (1 / T 1 - 1 / T 2)); K T1 - konstanta brzine gorenja pri t 1 \u003d 1073 K. K T2 - konst. brzina grijanja na t različita od t 1 . Ea je energija aktivacije (7850 kJ/mol).

ONDA. Glavni uslovi za efikasno sagorevanje tečnosti S su: dovod sve potrebne količine vazduha do otvora gorionika, fina i ujednačena atomizacija tečnosti S, turbulencija strujanja i visoka t.

Opća ovisnost intenziteta isparavanja tekućine S od brzine plina i t: K 1= a∙V/(b+V); a, b su konstante zavisne od t. V - brzina gas, m/s. Pri većem t, ovisnost intenziteta isparavanja S o brzini plina je data kao: K 1= K o ∙ V n ;

t, o C	lgK about	n
	4,975	0,58
	5,610	0,545
	6,332	0,8

Sa povećanjem t od 120 do 180 o C, intenzitet isparavanja S se povećava za 5-10 puta, a t 180 do 440 o C za 300-500 puta.

Brzina isparavanja pri brzini gasa od 0,104 m/s određena je sa: = 8,745 - 2600/T (na 120-140 o C); = 7.346 -2025/T (na 140-200 o C); = 10,415 - 3480 / T (na 200-440 °C).

Za određivanje brzine isparavanja S na bilo kojem t od 140 do 440 ° C i brzine plina u rasponu od 0,026-0,26 m / s, prvo se pronađe za brzinu plina od 0,104 m / s i preračunava na drugu brzinu: lg = lg + n ∙ lgV `` /V ` ; Poređenje vrijednosti brzine isparavanja tekućeg sumpora i brzine sagorijevanja sugerira da intenzitet sagorijevanja ne može premašiti brzinu isparavanja na tački ključanja sumpora. To potvrđuje ispravnost mehanizma sagorijevanja, prema kojem sumpor gori samo u stanju pare. Konstanta brzine oksidacije pare sumpora (reakcija se odvija prema jednačini drugog reda) određena je kinetičkom jednačinom: -dS S /d = K∙S S ∙S O2 ; C S je koncentracija pare S; C O2 - konc-I pare O 2; K je konstanta brzine reakcije. Ukupna koncentracija para S i O 2 op-yut: C S= a(1-x); Sa O2= b - 2ax; a je početna koncentracija pare S; b - početna koncentracija para O 2; h je stepen oksidacije pare S. Tada:

K∙τ= (2,3 /(b – 2a)) ∙ (lg(b – ax/b(1 - x)));

Konstanta brzine reakcije oksidacije S u SO2: lgK\u003d B - A / T;

o C	650 - 850	850 - 1100
AT	3,49	2,92
ALI

Kapi sumpora d< 100мкм сгорают в диффузионном режиме; d>100 µm u eksplozivu, u području od 100-160 µm, vrijeme gorenja kapi se ne povećava.

To. da bi se intenzivirao proces sagorevanja, preporučljivo je raspršiti sumpor u kapljice d = 130-200 µm, što zahteva dodatnu energiju. Prilikom spaljivanja primljen je isti broj S. SO 2 je koncentrisaniji, što je manja zapremina pećnog gasa i veća je njegova t.

1 - C O2; 2 - Sa SO2

Slika prikazuje približni odnos između t i koncentracije SO 2 u plinu iz peći koji nastaje adijabatskim sagorijevanjem sumpora u zraku. U praksi se dobija visoko koncentrirani SO 2, ograničen činjenicom da se pri t > 1300 brzo uništava obloga peći i gasnih kanala. Osim toga, u ovim uvjetima može doći do nuspojava između O 2 i N 2 zraka sa stvaranjem dušikovih oksida, što je nepoželjna nečistoća u SO 2, pa se u sumpornim pećima obično održava t = 1000-1200. A plinovi iz peći sadrže 12-14 vol% SO 2 . Iz jedne zapremine O 2 formira se jedna zapremina SO 2, pa je maksimalni teoretski sadržaj SO 2 u gasu za sagorevanje pri sagorevanju S u vazduhu 21%. Prilikom sagorevanja S u vazduhu, paljenje. O 2 Sadržaj SO 2 u mješavini plina može se povećati ovisno o koncentraciji O 2 . Teoretski sadržaj SO 2 pri sagorevanju S u čistom O 2 može dostići 100%. Mogući sastav plina za pečenje dobivenog sagorijevanjem S na zraku iu različitim smjesama kisika i dušika prikazan je na slici:

Peći za sagorevanje sumpora.

Sagorijevanje S u proizvodnji sumporne kiseline vrši se u pećima u raspršenom ili TV stanju. Za spaljivanje rastopljenog S koristite mlaznicu, ciklon i vibracione peći. Najviše se koriste ciklon i injektor. Ove peći se klasificiraju prema znakovima:- prema vrsti ugrađenih mlaznica (mehaničke, pneumatske, hidraulične) i njihovoj lokaciji u peći (radijalna, tangencijalna); - prisustvom sita unutar komora za sagorevanje; - po izvedbi (horizonti, vertikale); - prema lokaciji ulaznih otvora za dovod zraka; - za uređaje za miješanje strujanja zraka sa S parama; - za opremu za korišćenje toplote sagorevanja S; - po broju kamera.

Peć sa mlaznicom (pirinač)

1 - čelični cilindar, 2 - obloga. 3 - azbest, 4 - pregrade. 5 - mlaznica za prskanje goriva, 6 mlaznica za prskanje sumpora,

7 - kutija za dovod zraka u peć.

Prilično je jednostavnog dizajna, lako se održava, ima sliku plina, konstantne koncentracije SO 2. Do ozbiljnih nedostataka uključuju: postepeno uništavanje pregrada zbog visokih t; nisko toplotno opterećenje komore za sagorevanje; poteškoće u dobivanju plina visoke koncentracije, tk. koristite veliki višak zraka; zavisnost procenta sagorevanja od kvaliteta prskanja S; značajna potrošnja goriva prilikom pokretanja i zagrijavanja peći; relativno velike dimenzije i težina, a kao rezultat, značajna kapitalna ulaganja, proizvodne površine, operativni troškovi i veliki gubici toplote u okolini.

Savršenije ciklonske peći.

1 - predkomora, 2 - vazdušna kutija, 3, 5 - komore za naknadno sagorevanje, 4. 6 štipaljki, 7, 9 - mlaznice za dovod vazduha, 8, 10 - mlaznice za dovod sumpora.

Dostava: tangencijalni ulaz zraka i S; osigurava ravnomjerno sagorijevanje S u peći zbog bolje turbulencije protoka; mogućnost dobijanja finalnog procesnog gasa do 18% SO 2; visoko toplotno naprezanje prostora peći (4,6 10 6 W / m 3); zapremina aparata je smanjena za faktor 30-40 u odnosu na zapreminu peći sa mlaznicom istog kapaciteta; stalna koncentracija SO 2; jednostavna regulacija procesa sagorevanja S i njegova automatizacija; kratkotrajan i zapaljiv materijal za grijanje i paljenje peći nakon dužeg zaustavljanja; manji sadržaj dušikovih oksida nakon peći. Osnovne sedmice povezan sa visokim t u procesu sagorevanja; moguće pucanje obloge i varova; Nezadovoljavajuće raspršivanje S dovodi do probijanja njegovih para u opremu za t/izmjenu nakon peći, a posljedično i do korozije opreme i nestalnosti t na ulazu u opremu za t/izmjenu.

Otopljeni S može ući u peć kroz tangencijalne ili aksijalne mlaznice. Sa aksijalnom lokacijom mlaznica, zona izgaranja je bliža periferiji. Na tangenti - bliže centru, zbog čega se smanjuje učinak visokog t na oblogu. (pirinač) Brzina protoka gasa je 100-120m/s - to stvara povoljan uslov za prenos mase i toplote, a brzina sagorevanja povećava S.

Vibrirajuća pećnica (pirinač).

1 – glava peći gorionika; 2 - povratni ventili; 3 - kanal za vibracije.

Tokom vibracionog sagorevanja, svi parametri procesa se periodično menjaju (pritisak u komori, brzina i sastav gasne mešavine, t). Uređaj za vibracije. sagorijevanje S se naziva peć-gorionik. Pre ložišta se mešaju S i vazduh, koji kroz nepovratne ventile (2) teku u glavu peći-gorionika, gde se mešavina sagoreva. Isporuka sirovina se vrši u porcijama (procesi su ciklični). U ovoj verziji peći, toplotna snaga i brzina gorenja se značajno povećavaju, ali prije paljenja smjese potrebno je dobro miješanje atomiziranog S sa zrakom kako bi proces tekao trenutno. U ovom slučaju, proizvodi sagorevanja se dobro mešaju, gasni film SO 2 koji okružuje S čestice je uništen i olakšava pristup novim delovima O 2 u zoni sagorevanja. U takvoj peći nastali SO 2 ne sadrži nesagorele čestice, njegova koncentracija je visoka na vrhu.

Za ciklonsku peć, u odnosu na peć sa mlaznicom, karakteriše 40-65 puta veći termički stres, mogućnost dobijanja koncentrisanijeg gasa i veća proizvodnja pare.

Najvažnija oprema peći za sagorevanje tečnosti S je mlaznica, koja mora da obezbedi tanko i ravnomerno raspršivanje tečnosti S, njeno dobro mešanje sa vazduhom u samoj mlaznici i iza nje, brzo podešavanje protoka tečnosti S dok održavanje potrebnog njegovog omjera sa zrakom, stabilnost određenog oblika, dužina baklje, a također imaju čvrst dizajn, pouzdan i jednostavan za korištenje. Za nesmetan rad mlaznica važno je da S bude dobro očišćen od pepela i bitumena. Mlaznice su mehaničke (popuštaju pod vlastitim pritiskom) i pneumatske (zrak je još uključen u prskanje) djelovanja.

Korištenje topline sagorijevanja sumpora.

Reakcija je vrlo egzotermna, kao rezultat toga, oslobađa se velika količina toplote i temperatura gasa na izlazu iz peći je 1100-1300 0 C. Za kontaktnu oksidaciju SO 2, temperatura gasa na ulazu u 1. sloj kat-ra ne bi trebao prelaziti 420 - 450 0 C. Stoga je prije faze oksidacije SO 2 potrebno ohladiti tok plina i iskoristiti višak topline. U sistemima sa sumpornom kiselinom koji rade na sumporu za rekuperaciju toplote, najširu se koriste vodocevni kotlovi za rekuperaciju toplote sa prirodnom cirkulacijom toplote. SETA - C (25 - 24); RKS 95 / 4,0 - 440.

Energetsko-tehnološki kotao RKS 95/4.0 - 440 je vodocevni, prirodno cirkulacijski, nepropusni kotao, predviđen za rad pod pritiskom. Kotao se sastoji od isparivača 1. i 2. stepena, daljinskih ekonomajzera 1.2 stepena, daljinskih pregrijača 1.2 stepena, bubnja, peći za sagorevanje sumpora. Peć je predviđena za sagorevanje do 650 tona tečnosti. Sumpor po danu. Peć se sastoji od dva ciklona međusobno povezana pod uglom od 110 0 i prelazne komore.

Unutrašnje tijelo prečnika 2,6 m, slobodno se oslanja na nosače. Spoljno kućište je prečnika 3 m. Prstenasti prostor koji čine unutrašnje i spoljašnje kućište ispunjen je vazduhom, koji zatim kroz mlaznice ulazi u komoru za sagorevanje. Sumpor se u peć dovodi preko 8 sumpornih mlaznica, po 4 na svakom ciklonu. Sagorevanje sumpora se dešava u vrtložnom strujanju gasa i vazduha. Kovitlanje strujanja se postiže tangencijalnim uvođenjem vazduha u ciklon za sagorevanje kroz vazdušne mlaznice, po 3 u svakom ciklonu. Količina vazduha se kontroliše motorizovanim klapnama na svakoj vazdušnoj mlaznici. Prijelazna komora je dizajnirana da usmjerava tok plina iz horizontalnih ciklona u vertikalni plinski kanal isparivača. Unutrašnja površina ložišta je obložena mulit-korundnom opekom marke MKS-72, debljine 250 mm.

1 - cikloni

2 - prelazna komora

3 - uređaji za isparavanje