Καύση θείου σε ξηρό αέρα και ανάκτηση θερμότητας για παραγωγή ατμού ισχύος. Χαρακτηριστικά του θείου, η αλληλεπίδρασή του με μέταλλα, αλογόνα και οξυγόνο

Εξάρτηση του βαθμού διάστασης των ατμών θείου από τη θερμοκρασία.

Η καύση του θείου είναι μια πολύπλοκη διαδικασία λόγω του γεγονότος ότι το θείο έχει μόρια με διαφορετικό αριθμό ατόμων σε διαφορετικές αλλοτροπικές καταστάσεις και μεγάλη εξάρτηση των φυσικοχημικών ιδιοτήτων του από τη θερμοκρασία. Ο μηχανισμός αντίδρασης και η απόδοση των προϊόντων αλλάζουν τόσο με τη θερμοκρασία όσο και με την πίεση του οξυγόνου.

Ένα παράδειγμα της εξάρτησης του σημείου δρόσου από την περιεκτικότητα σε CO2 στα προϊόντα καύσης.

Η καύση του θείου στους 80°C είναι δυνατή για διάφορους λόγους. Δεν υπάρχει ακόμη καμία σταθερά εδραιωμένη θεωρία αυτής της διαδικασίας. Υποτίθεται ότι μέρος αυτού συμβαίνει στον ίδιο τον κλίβανο σε υψηλή θερμοκρασία και με επαρκή περίσσεια αέρα. Μελέτες προς αυτή την κατεύθυνση (Εικ. 6β) δείχνουν ότι σε μικρές υπερβολές αέρα (της τάξης του cst 105 και κάτω), ο σχηματισμός 80 s στα αέρια μειώνεται απότομα.

Η καύση του θείου στο οξυγόνο γίνεται στους 280 C και στον αέρα στους 360 C.

Η καύση θείου συμβαίνει σε όλο τον όγκο του κλιβάνου. Στην περίπτωση αυτή, τα αέρια λαμβάνονται πιο συγκεντρωμένα και η επεξεργασία τους πραγματοποιείται σε συσκευές μικρότερων διαστάσεων και ο καθαρισμός του αερίου σχεδόν εξαλείφεται. Το διοξείδιο του θείου που λαμβάνεται με την καύση του θείου, εκτός από την παραγωγή θειικού οξέος, χρησιμοποιείται σε διάφορες βιομηχανίες για τον καθαρισμό λαδιών ως ψυκτικό μέσο, στην παραγωγή ζάχαρης κ.λπ. Το SCb μεταφέρεται σε χαλύβδινους κυλίνδρους και δεξαμενές σε υγρό κατάσταση. Η υγροποίηση του SO2 πραγματοποιείται με συμπίεση προξηραμένου και ψυχθέντος αερίου.

Η καύση του θείου συμβαίνει σε όλο τον όγκο του κλιβάνου και καταλήγει στους θαλάμους που σχηματίζονται από τα χωρίσματα 4, όπου παρέχεται επιπλέον αέρας. Από αυτούς τους θαλάμους εκκενώνεται αέριο θερμού κλιβάνου που περιέχει διοξείδιο του θείου.

Η καύση θείου παρατηρείται πολύ εύκολα σε μηχανικούς κλιβάνους. Στους επάνω ορόφους των κλιβάνων, όπου υπάρχει πολύ FeS2 στο υλικό καύσης, ολόκληρη η φλόγα έχει μπλε χρώμα - αυτή είναι η χαρακτηριστική φλόγα της καύσης θείου.

Η διαδικασία καύσης του θείου περιγράφεται από την εξίσωση.

Η καύση του θείου παρατηρείται μέσω ενός υαλοπίνακα στο τοίχωμα του κλιβάνου. Η θερμοκρασία του τηγμένου θείου πρέπει να διατηρείται στους 145 - 155 C. Εάν συνεχίσετε να αυξάνετε τη θερμοκρασία, το ιξώδες του θείου αυξάνεται σταδιακά και στους 190 C μετατρέπεται σε μια παχιά σκούρα καφέ μάζα, γεγονός που καθιστά εξαιρετικά δύσκολη την άντληση και σπρέι.

Όταν το θείο καίγεται, υπάρχει ένα μόριο οξυγόνου ανά άτομο θείου.

Σχέδιο συνδυασμένου συστήματος επαφής-πύργου που χρησιμοποιεί φυσικό οξύ πύργου ως πρώτη ύλη.

Κατά την καύση του θείου στον κλίβανο, λαμβάνεται διοξείδιο του θείου ψησίματος με περιεκτικότητα περίπου 14% S02 και θερμοκρασία στην έξοδο του κλιβάνου περίπου 1000 C. Με αυτή τη θερμοκρασία, το αέριο εισέρχεται στον λέβητα απορριμμάτων θερμότητας 7, όπου Ο ατμός λαμβάνεται με τη μείωση της θερμοκρασίας του στους 450 C. Το διοξείδιο του θείου με περιεκτικότητα περίπου 8% SO2 πρέπει να σταλεί στη συσκευή επαφής 8, επομένως, μετά τον λέβητα απόβλητης θερμότητας, μέρος του αερίου ή όλο το αέριο καύσης αραιώνεται σε 8% SO2 με αέρα που θερμαίνεται στον εναλλάκτη θερμότητας 9. Στη συσκευή επαφής, το 50 - 70% του θειούχου ανυδρίτη οξειδώνεται σε θειικό ανυδρίτη.

Από τη Βικιπαίδεια.

Ιδιότητες πυρκαγιάς του θείου.
Το λεπτώς αλεσμένο θείο είναι επιρρεπές σε χημική αυθόρμητη καύση παρουσία υγρασίας, σε επαφή με οξειδωτικά μέσα, καθώς και σε μείγματα με άνθρακα, λίπη και λάδια. Το θείο σχηματίζει εκρηκτικά μείγματα με νιτρικά, χλωρικά και υπερχλωρικά. Αναφλέγεται αυθόρμητα σε επαφή με χλωρίνη.

Πυροσβεστικά μέσα: ψεκασμός νερού, αέρας-μηχανικός αφρός.

Σύμφωνα με τον W. Marshall, η σκόνη θείου ταξινομείται ως εκρηκτική, αλλά μια έκρηξη απαιτεί μια αρκετά υψηλή συγκέντρωση σκόνης - περίπου 20 g / m³ (20.000 mg / m³), η συγκέντρωση αυτή είναι πολλές φορές υψηλότερη από τη μέγιστη επιτρεπόμενη συγκέντρωση για ένα άτομο στον αέρα της περιοχής εργασίας - 6 mg/m³.

Οι ατμοί σχηματίζουν ένα εκρηκτικό μείγμα με τον αέρα.

Η καύση του θείου προχωρά μόνο σε λιωμένη κατάσταση, παρόμοια με την καύση υγρών. Το ανώτερο στρώμα του καιόμενου θείου βράζει, δημιουργώντας ατμούς που σχηματίζουν μια αδύναμη φλόγα ύψους έως 5 εκ. Η θερμοκρασία της φλόγας κατά την καύση του θείου είναι 1820 ° C.

Δεδομένου ότι ο αέρας κατ' όγκο αποτελείται από περίπου 21% οξυγόνο και 79% άζωτο, και όταν καίγεται θείο, λαμβάνεται ένας όγκος SO2 από έναν όγκο οξυγόνου, η μέγιστη θεωρητικά πιθανή περιεκτικότητα σε SO2 στο μείγμα αερίων είναι 21%. Στην πράξη, η καύση λαμβάνει χώρα με μια ορισμένη περίσσεια αέρα και η περιεκτικότητα σε όγκο SO2 στο μείγμα αερίων είναι μικρότερη από τη θεωρητικά δυνατή, συνήθως 14 ... 15%.

Η ανίχνευση της καύσης θείου με πυροσβεστικά αυτόματα είναι ένα δύσκολο πρόβλημα. Η φλόγα είναι δύσκολο να εντοπιστεί με το ανθρώπινο μάτι ή μια βιντεοκάμερα, το φάσμα της μπλε φλόγας βρίσκεται κυρίως στην υπεριώδη περιοχή. Η θερμότητα που παράγεται σε μια πυρκαγιά έχει ως αποτέλεσμα θερμοκρασίες χαμηλότερες από τις πυρκαγιές άλλων κοινών εύφλεκτων ουσιών. Για την ανίχνευση της καύσης με έναν ανιχνευτή θερμότητας, είναι απαραίτητο να τον τοποθετήσετε απευθείας κοντά στο θείο. Η φλόγα του θείου δεν ακτινοβολεί στην υπέρυθρη περιοχή. Έτσι, δεν θα ανιχνεύεται από κοινούς ανιχνευτές υπερύθρων. Θα ανιχνεύουν μόνο δευτερεύουσες πυρκαγιές. Μια φλόγα θείου δεν εκπέμπει υδρατμούς. Επομένως, οι ανιχνευτές φλόγας υπεριώδους που χρησιμοποιούν ενώσεις νικελίου δεν θα λειτουργήσουν.

Για τη συμμόρφωση με τις απαιτήσεις πυρασφάλειας στις αποθήκες θείου, είναι απαραίτητο:

Οι κατασκευές και ο εξοπλισμός διεργασίας πρέπει να καθαρίζονται τακτικά από σκόνη.
ο αποθηκευτικός χώρος πρέπει να αερίζεται συνεχώς με φυσικό αερισμό με τις πόρτες ανοιχτές.
Η σύνθλιψη των σβώλων θείου στη σχάρα του καταφυγίου πρέπει να πραγματοποιείται με ξύλινες βαριοπούλες ή εργαλείο κατασκευασμένο από υλικό που δεν σπινθηρίζει.
οι μεταφορείς για την παροχή θείου στις εγκαταστάσεις παραγωγής πρέπει να είναι εξοπλισμένοι με ανιχνευτές μετάλλων·
σε χώρους αποθήκευσης και χρήσης θείου, είναι απαραίτητο να παρέχονται συσκευές (πλευρές, κατώφλια με ράμπα κ.λπ.) που διασφαλίζουν σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης ότι το τήγμα θείου δεν εξαπλώνεται έξω από το δωμάτιο ή την ανοιχτή περιοχή.
στην αποθήκη θείου απαγορεύεται:
εκτέλεση όλων των τύπων εργασιών με τη χρήση ανοιχτής φωτιάς.
αποθήκευση και αποθήκευση κουρελιών και κουρελιών με λάδι.
κατά την επισκευή, χρησιμοποιήστε ένα εργαλείο κατασκευασμένο από σπινθηριστικό υλικό.

Το καθαρό θείο τροφοδοτείται μέσω θερμαινόμενου αγωγού από την υπερυψωμένη διάβαση στον συλλέκτη. Η πηγή υγρού θείου στο διαμέρισμα ψησίματος μπορεί να είναι τόσο η μονάδα τήξης και φιλτραρίσματος του σβώλου θείου όσο και η μονάδα αποστράγγισης και αποθήκευσης υγρού θείου από σιδηροδρομικές δεξαμενές. Από τον συλλέκτη μέσω ενός ενδιάμεσου συλλέκτη χωρητικότητας 32 m3, το θείο αντλείται μέσω ενός δακτυλιοειδούς αγωγού θείου στη μονάδα του λέβητα για καύση σε ρεύμα ξηρού αέρα.

Όταν καίγεται θείο, σχηματίζεται διοξείδιο του θείου από την αντίδραση:

S(υγρό) + O2(αέριο) = SO2(αέριο) + 362,4 kJ.

Αυτή η αντίδραση προχωρά με την απελευθέρωση θερμότητας.

Η διαδικασία καύσης του υγρού θείου σε μια ατμόσφαιρα αέρα εξαρτάται από τις συνθήκες καύσης (θερμοκρασία, ρυθμός ροής αερίου), από τις φυσικές και χημικές ιδιότητες (παρουσία τέφρας και ασφαλτικών ακαθαρσιών σε αυτό κ.λπ.) και αποτελείται από ξεχωριστά διαδοχικά στάδια:

ανάμειξη σταγόνων υγρού θείου με αέρα.

θέρμανση και εξάτμιση σταγόνων.

σχηματισμός αέριας φάσης και ανάφλεξη αέριου θείου.

καύση ατμών στην αέρια φάση.

Αυτά τα στάδια είναι αχώριστα μεταξύ τους και προχωρούν ταυτόχρονα και παράλληλα. Υπάρχει μια διαδικασία διάχυσης της καύσης του θείου με το σχηματισμό διοξειδίου του θείου, μια μικρή ποσότητα διοξειδίου του θείου οξειδώνεται σε τριοξείδιο. Κατά την καύση του θείου, με αύξηση της θερμοκρασίας του αερίου, η συγκέντρωση του SO2 αυξάνεται ανάλογα με τη θερμοκρασία. Όταν καίγεται θείο, σχηματίζονται επίσης οξείδια του αζώτου, τα οποία μολύνουν το οξύ παραγωγής και προκαλούν επιβλαβείς εκπομπές ρύπων. Η ποσότητα των οξειδίων του αζώτου που σχηματίζεται εξαρτάται από τον τρόπο καύσης του θείου, την περίσσεια αέρα και τη θερμοκρασία της διεργασίας. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η ποσότητα των σχηματιζόμενων οξειδίων του αζώτου αυξάνεται. Με την αύξηση του συντελεστή περίσσειας αέρα, η ποσότητα των σχηματιζόμενων οξειδίων του αζώτου αυξάνεται, φτάνοντας στο μέγιστο σε συντελεστή περίσσειας αέρα από 1,20 σε 1,25 και στη συνέχεια πέφτει.

Η διαδικασία καύσης θείου πραγματοποιείται σε θερμοκρασία σχεδιασμού όχι μεγαλύτερη από 1200ºC με πλεονάζουσα παροχή αέρα στους κλιβάνους κυκλώνα.

Όταν καίγεται υγρό θείο, σχηματίζεται μια μικρή ποσότητα SO3. Το συνολικό κλάσμα όγκου διοξειδίου και τριοξειδίου του θείου στο αέριο διεργασίας μετά τον λέβητα είναι έως 12,8%.

Με την εμφύσηση κρύου ξηρού αέρα στον αγωγό αερίου μπροστά από τη συσκευή επαφής, το αέριο διεργασίας ψύχεται επιπλέον και αραιώνεται σύμφωνα με τα πρότυπα λειτουργίας (το συνολικό κλάσμα όγκου του διοξειδίου του θείου και του τριοξειδίου δεν είναι μεγαλύτερο από 11,0%, η θερμοκρασία είναι από 390 ° C στους 420 ° C).

Υγρό θείο τροφοδοτείται στα ακροφύσια των κυκλωνικών κλιβάνων της μονάδας καύσης από δύο υποβρύχιες αντλίες, η μία από τις οποίες είναι σε κατάσταση αναμονής.

Ο αέρας που στεγνώνει στον πύργο ξήρανσης από έναν φυσητήρα (ένας - λειτουργικός, ένας - εφεδρικός) παρέχεται στη μονάδα για την καύση θείου και την αραίωση του αερίου σύμφωνα με τα πρότυπα λειτουργίας.

Η καύση υγρού θείου σε ποσότητα 5 έως 15 m 3 / h (από 9 έως 27 t / h) πραγματοποιείται σε 2 κλιβάνους κυκλώνων που βρίσκονται μεταξύ τους σε γωνία 110 μοιρών. και συνδέεται με τον λέβητα με θάλαμο σύνδεσης.

Υγρό φιλτραρισμένο θείο με θερμοκρασία από 135 ° C έως 145 ° C παρέχεται για καύση. Κάθε φούρνος έχει 4 ακροφύσια για θείο με χιτώνιο ατμού και έναν καυστήρα αερίου εκκίνησης.

Η θερμοκρασία του αερίου στην έξοδο του ενεργειακού τεχνολογικού λέβητα ελέγχεται από μια βαλβίδα γκαζιού στη θερμή παράκαμψη, η οποία διοχετεύει αέριο από τον θάλαμο μετακαύσης των κλιβάνων κυκλώνα, καθώς και μια ψυχρή παράκαμψη, η οποία περνά μέρος του αέρα πέρα από τη μονάδα λέβητα στον καπναγωγό μετά τον λέβητα.

Η μονάδα ενεργειακής τεχνολογίας σωλήνων νερού με φυσική κυκλοφορία, μονής διέλευσης για αέριο έχει σχεδιαστεί για την ψύξη θειούχων αερίων κατά την καύση υγρού θείου και την παραγωγή υπέρθερμου ατμού με θερμοκρασία 420 ° C έως 440 ° C σε πίεση 3,5 έως 3,9 MPa.

Η ενεργειακή τεχνολογική μονάδα αποτελείται από τις ακόλουθες κύριες μονάδες: ένα τύμπανο με μια συσκευή εντός τυμπάνου, μια συσκευή εξατμιστή με μια δέσμη μεταφοράς, ένα σωληνοειδές ψυχόμενο πλαίσιο, έναν κλίβανο που αποτελείται από δύο κυκλώνες και έναν θάλαμο μετάβασης, μια πύλη, ένα πλαίσιο για το τύμπανο. Ο υπερθερμαντήρας 1ου σταδίου και ο εξοικονομητής 1ου σταδίου συνδυάζονται σε μία απομακρυσμένη μονάδα, ο υπερθερμαντήρας 2ου σταδίου και ο εξοικονομητής 2ου σταδίου βρίσκονται σε ξεχωριστές απομακρυσμένες μονάδες.

Η θερμοκρασία του αερίου μετά τους φούρνους μπροστά από το μπλοκ εξατμιστή ανεβαίνει στους 1170 o C. Στο εξατμιστικό τμήμα του λέβητα, το αέριο διεργασίας ψύχεται από 450 o C στους 480 o C, μετά την ψυχρή παράκαμψη, η θερμοκρασία του αερίου μειώνεται από 390 o C σε 420 o C. Το ψυχθέν αέριο διεργασίας αποστέλλεται στο επόμενο στάδιο παραγωγής θειικού οξέος - την οξείδωση του διοξειδίου του θείου σε τριοξείδιο του θείου σε μια συσκευή επαφής.

Θείο (S)
ατομικός αριθμός	16
Εμφάνιση απλής ουσίας	ανοιχτό κίτρινο εύθραυστο στερεό, άοσμο σε καθαρή μορφή
Ιδιότητες ατόμου
Ατομική μάζα (μοριακή μάζα)	32.066 α. π.μ. (g/mol)
Ακτίνα ατόμου	127 μ.μ
Ενέργεια ιοντισμού (πρώτο ηλεκτρόνιο)	999,0 (10,35) kJ/mol (eV)
Ηλεκτρονική διαμόρφωση	3s 2 3p 4
Χημικές ιδιότητες
ομοιοπολική ακτίνα	102 μ.μ
Ακτίνα ιόντων	30 (+6e) 184 (-2e) μ.μ
Ηλεκτραρνητικότητα (σύμφωνα με τον Pauling)	2,58
Δυναμικό ηλεκτροδίου	0
Καταστάσεις οξείδωσης	6, 4, 2, -2
Θερμοδυναμικές ιδιότητες μιας απλής ουσίας
Πυκνότητα	2,070 g/cm³
Μοριακή θερμοχωρητικότητα	22,61 J/(K mol)
Θερμική αγωγιμότητα	0,27 W/(m K)
Θερμοκρασία τήξης	386 Χιλ
Θερμότητα τήξης	1,23 kJ/mol
Θερμοκρασία βρασμού	717,824 χιλ
Θερμότητα εξάτμισης	10,5 kJ/mol
Μοριακός όγκος	15,5 cm³/mol
Το κρυσταλλικό πλέγμα μιας απλής ουσίας
Δομή πλέγματος	ορθορομβικός
Παράμετροι πλέγματος	a=10,437 b=12,845 c=24,369 Å
αναλογία γ/α	—
Θερμοκρασία Debye	α/α Κ

μικρό	16
32,066
3s 2 3p 4
Θείο

Θείο (Θείο- χαρακτηρισμός "S" στον περιοδικό πίνακα) - ένα εξαιρετικά ηλεκτραρνητικό στοιχείο, εμφανίζει μη μεταλλικές ιδιότητες. Στις ενώσεις υδρογόνου και οξυγόνου, είναι μέρος διαφόρων ιόντων, σχηματίζει πολλά οξέα και άλατα. Πολλά άλατα που περιέχουν θείο είναι ελάχιστα διαλυτά στο νερό.

Φυσικά ορυκτά θείου

Το θείο είναι το δέκατο έκτο πιο άφθονο στοιχείο στον φλοιό της γης. Εμφανίζεται σε ελεύθερη (εγγενή) κατάσταση και δεσμευμένη μορφή. Οι πιο σημαντικές φυσικές ενώσεις θείου FeS2 είναι ο σιδηροπυρίτης ή πυρίτης, το ZnS είναι μίγμα ψευδαργύρου ή φαληρίτης (βουρτζίτης), το PbS είναι ο μόλυβδος γυαλάδα ή γαλήνης, το HgS είναι η κιννάβαρη, το Sb2S3 είναι αντιμονίτης. Επιπλέον, το θείο υπάρχει στο πετρέλαιο, τον φυσικό άνθρακα, τα φυσικά αέρια και τον σχιστόλιθο. Το θείο είναι το έκτο στοιχείο στα φυσικά νερά, εμφανίζεται κυρίως με τη μορφή θειικού ιόντος και προκαλεί τη «μόνιμη» σκληρότητα του γλυκού νερού. Ένα ζωτικό στοιχείο για τους ανώτερους οργανισμούς, αναπόσπαστο μέρος πολλών πρωτεϊνών, συγκεντρώνεται στα μαλλιά.

Ιστορία ανακάλυψης και προέλευση του ονόματος

Το θείο (Sulfur, γαλλικό Sufre, γερμανικό Schwefel) στη φυσική του κατάσταση, καθώς και με τη μορφή θειούχων ενώσεων, είναι γνωστό από την αρχαιότητα. Με τη μυρωδιά του καμένου θείου, την αποπνικτική επίδραση του διοξειδίου του θείου και την αποκρουστική μυρωδιά του υδρόθειου, οι άνθρωποι πιθανότατα συναντήθηκαν στην προϊστορική εποχή. Λόγω αυτών των ιδιοτήτων, το θείο χρησιμοποιήθηκε από τους ιερείς ως μέρος του ιερού θυμιάματος κατά τη διάρκεια θρησκευτικών τελετών. Το θείο θεωρούνταν προϊόν υπερανθρώπινων όντων από τον κόσμο των πνευμάτων ή υπόγειων θεών. Πριν από πολύ καιρό, το θείο άρχισε να χρησιμοποιείται ως μέρος διαφόρων εύφλεκτων μιγμάτων για στρατιωτικούς σκοπούς. Ο Όμηρος ήδη περιγράφει «θειούχες αναθυμιάσεις», τη θανατηφόρα επίδραση των εκκρίσεων της καύσης του θείου. Το θείο μάλλον ήταν μέρος της «ελληνικής φωτιάς», που τρομοκρατούσε τους αντιπάλους.

Γύρω στον 8ο αιώνα οι Κινέζοι άρχισαν να το χρησιμοποιούν σε μείγματα πυροτεχνίας, ιδίως σε μείγματα όπως η πυρίτιδα. Η εύφλεκτη ικανότητα του θείου, η ευκολία με την οποία συνδυάζεται με μέταλλα για να σχηματίσει θειούχα (για παράδειγμα, στην επιφάνεια τεμαχίων μετάλλου), εξηγεί ότι θεωρήθηκε η «αρχή της καύσεως» και απαραίτητο συστατικό των μεταλλευμάτων μετάλλων. Ο Πρεσβύτερος Θεόφιλος (XII αιώνας) περιγράφει μια μέθοδο οξειδωτικής καβουρδίσματος θειούχου μεταλλεύματος χαλκού, πιθανώς γνωστή στην αρχαία Αίγυπτο.

Κατά την περίοδο της αραβικής αλχημείας, προέκυψε η θεωρία υδραργύρου-θείου για τη σύσταση των μετάλλων, σύμφωνα με την οποία το θείο θεωρούνταν υποχρεωτικό συστατικό (πατέρας) όλων των μετάλλων. Αργότερα έγινε μία από τις τρεις αρχές των αλχημιστών και αργότερα η «αρχή της καύσεως» αποτέλεσε τη βάση της θεωρίας του φλογίστονα. Η στοιχειώδης φύση του θείου καθιερώθηκε από τον Lavoisier στα πειράματά του στην καύση. Με την εισαγωγή της πυρίτιδας στην Ευρώπη, ξεκίνησε η ανάπτυξη της εξόρυξης φυσικού θείου, καθώς και η ανάπτυξη μιας μεθόδου λήψης του από πυρίτες. το τελευταίο ήταν κοινό στην αρχαία Ρωσία. Για πρώτη φορά στη βιβλιογραφία περιγράφεται από τον Agricola. Έτσι, η ακριβής προέλευση του θείου δεν έχει εξακριβωθεί, αλλά όπως αναφέρθηκε παραπάνω, αυτό το στοιχείο χρησιμοποιήθηκε πριν από τη γέννηση του Χριστού, πράγμα που σημαίνει ότι ήταν οικείο στους ανθρώπους από την αρχαιότητα.

προέλευση του ονόματος

Προέλευση των Λατινικών θείοάγνωστος. Το ρωσικό όνομα του στοιχείου προέρχεται συνήθως από το σανσκριτικό "sire" - ανοιχτό κίτρινο. Ίσως η σχέση του «θείου» με το εβραϊκό «σεραφ» - τον πληθυντικό του «σεραφ» - γράμματα. καύση, και το θείο καίγεται καλά. Στα παλιά ρωσικά και στα παλιά σλαβονικά, το «θείο» είναι γενικά μια εύφλεκτη ουσία, συμπεριλαμβανομένου του λίπους.

Προέλευση του θείου

Οι μεγάλες συσσωρεύσεις φυσικού θείου δεν είναι τόσο συχνές. Πιο συχνά υπάρχει σε ορισμένα μεταλλεύματα. Το εγγενές θείο μετάλλευμα είναι ένα πέτρωμα διάσπαρτο με καθαρό θείο.

Πότε σχηματίστηκαν αυτά τα εγκλείσματα - ταυτόχρονα με συνοδούς βράχους ή αργότερα; Η κατεύθυνση των εργασιών αναζήτησης και εξερεύνησης εξαρτάται από την απάντηση σε αυτό το ερώτημα. Όμως, παρά τις χιλιετίες επικοινωνίας με το θείο, η ανθρωπότητα δεν έχει ακόμη μια σαφή απάντηση. Υπάρχουν αρκετές θεωρίες, οι συγγραφείς των οποίων έχουν αντίθετες απόψεις.

Η θεωρία της συγγένεσης (δηλαδή του ταυτόχρονου σχηματισμού θείου και πετρωμάτων ξενιστή) υποδηλώνει ότι ο σχηματισμός φυσικού θείου συνέβη σε λεκάνες ρηχών υδάτων. Ειδικά βακτήρια ανήγαγαν τα θειικά διαλυμένα στο νερό σε υδρόθειο, το οποίο ανέβηκε, εισήλθε στη ζώνη οξείδωσης και εδώ οξειδώθηκε χημικά ή με τη συμμετοχή άλλων βακτηρίων σε στοιχειακό θείο. Το θείο κατακάθισε στον πυθμένα και στη συνέχεια η θειούχος λάσπη σχημάτισε το μετάλλευμα.

Η θεωρία της επιγένεσης (τα εγκλείσματα θείου σχηματίστηκαν αργότερα από τα κύρια πετρώματα) έχει πολλές επιλογές. Το πιο συνηθισμένο από αυτά υποδηλώνει ότι τα υπόγεια ύδατα, που διεισδύουν στις βραχώδεις μάζες, εμπλουτίζονται με θειικά άλατα. Εάν τέτοια νερά έρθουν σε επαφή με κοιτάσματα πετρελαίου ή φυσικού αερίου, τότε τα θειικά ιόντα ανάγονται από υδρογονάνθρακες σε υδρόθειο. Το υδρόθειο ανεβαίνει στην επιφάνεια και, οξειδώνοντας, απελευθερώνει καθαρό θείο στα κενά και ρωγμές στα πετρώματα.

Τις τελευταίες δεκαετίες, μια από τις ποικιλίες της θεωρίας της επιγένεσης, η θεωρία της μετασωμάτωσης (στα ελληνικά, «μετασωμάτωση» σημαίνει αντικατάσταση), βρίσκει όλο και περισσότερη επιβεβαίωση. Σύμφωνα με αυτήν, η μετατροπή του γύψου CaSO4-H2O και του ανυδρίτη CaSO4 σε θείο και ασβεστίτη CaCO3 γίνεται συνεχώς στα βάθη.

Αυτή η θεωρία δημιουργήθηκε το 1935 από τους Σοβιετικούς επιστήμονες L. M. Miropolsky και B. P. Krotov. Υπέρ της κάνει λόγο, ειδικότερα, ένα τέτοιο γεγονός.

Το 1961, το πεδίο Mishrak ανακαλύφθηκε στο Ιράκ. Το θείο εδώ περικλείεται σε ανθρακικά πετρώματα, τα οποία σχηματίζουν θόλο που υποστηρίζεται από εξερχόμενα στηρίγματα (στη γεωλογία ονομάζονται πτερύγια). Αυτά τα φτερά αποτελούνται κυρίως από ανυδρίτη και γύψο. Η ίδια εικόνα παρατηρήθηκε και στο εγχώριο πεδίο Shor-Su.

Η γεωλογική πρωτοτυπία αυτών των κοιτασμάτων μπορεί να εξηγηθεί μόνο από τη σκοπιά της θεωρίας του μετασωματισμού: ο πρωτογενής γύψος και ο ανυδρίτης έχουν μετατραπεί σε δευτερογενή ανθρακικά μεταλλεύματα διεσπαρμένα με φυσικό θείο. Δεν είναι μόνο σημαντική η εγγύτητα των ορυκτών - η μέση περιεκτικότητα σε θείο στο μετάλλευμα αυτών των κοιτασμάτων είναι ίση με την περιεκτικότητα σε χημικά δεσμευμένο θείο στον ανυδρίτη. Και οι μελέτες για την ισοτοπική σύνθεση του θείου και του άνθρακα στο μετάλλευμα αυτών των κοιτασμάτων έδωσαν πρόσθετα επιχειρήματα στους υποστηρικτές της θεωρίας του μετασωματισμού.

Αλλά υπάρχει ένα "αλλά": η χημεία της διαδικασίας μετατροπής του γύψου σε θείο και ασβεστίτη δεν είναι ακόμη σαφής, και επομένως δεν υπάρχει λόγος να θεωρηθεί η θεωρία του μετασωματισμού η μόνη σωστή. Υπάρχουν λίμνες στη γη ακόμη και τώρα (ιδιαίτερα, η λίμνη θείου κοντά στο Sernovodsk), όπου συμβαίνει συγγενετική εναπόθεση θείου και η ιλύς που περιέχει θείο δεν περιέχει ούτε γύψο ούτε ανυδρίτη.

Η ποικιλία των θεωριών και των υποθέσεων σχετικά με την προέλευση του εγγενούς θείου είναι αποτέλεσμα όχι μόνο και όχι τόσο της ελλιπούς γνώσης μας, αλλά της πολυπλοκότητας των φαινομένων που συμβαίνουν στα βάθη. Ακόμα και από τα μαθηματικά του δημοτικού, όλοι γνωρίζουμε ότι διαφορετικοί δρόμοι μπορούν να οδηγήσουν στο ίδιο αποτέλεσμα. Ο νόμος αυτός ισχύει και για τη γεωχημεία.

Παραλαβή

Το θείο λαμβάνεται κυρίως με την τήξη του εγγενούς θείου απευθείας σε μέρη όπου εμφανίζεται υπόγεια. Τα μεταλλεύματα θείου εξορύσσονται με διαφορετικούς τρόπους - ανάλογα με τις συνθήκες εμφάνισης. Τα κοιτάσματα θείου συνοδεύονται σχεδόν πάντα από συσσωρεύσεις δηλητηριωδών αερίων - θειούχων ενώσεων. Επιπλέον, δεν πρέπει να ξεχνάμε την πιθανότητα αυθόρμητης καύσης του.

Η εξόρυξη μεταλλεύματος με ανοιχτό τρόπο έχει ως εξής. Οι περιπατητές εκσκαφείς αφαιρούν στρώματα βράχων κάτω από τα οποία βρίσκεται μετάλλευμα. Το στρώμα μεταλλεύματος συνθλίβεται από εκρήξεις, μετά τις οποίες τα μπλοκ μεταλλεύματος στέλνονται σε ένα μεταλλουργείο θείου, όπου εξάγεται θείο από το συμπύκνωμα.

Το 1890, ο Hermann Frasch πρότεινε να λιώσει το θείο υπόγεια και να το αντλήσει στην επιφάνεια μέσω φρεατίων παρόμοια με πετρελαιοπηγές. Το σχετικά χαμηλό (113°C) σημείο τήξης του θείου επιβεβαίωσε την πραγματικότητα της ιδέας του Frasch. Το 1890 ξεκίνησαν δοκιμές που οδήγησαν στην επιτυχία.

Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για τη λήψη θείου από θειούχα μεταλλεύματα: ατμού-νερό, διήθηση, θερμική, φυγόκεντρη και εκχύλιση.

Το θείο βρίσκεται επίσης σε μεγάλες ποσότητες στο φυσικό αέριο σε αέρια κατάσταση (με τη μορφή υδρόθειου, διοξειδίου του θείου). Κατά την εξαγωγή, εναποτίθεται στα τοιχώματα των σωλήνων και του εξοπλισμού, απενεργοποιώντας τα. Επομένως, συλλαμβάνεται από το αέριο το συντομότερο δυνατό μετά την εξαγωγή. Το προκύπτον χημικά καθαρό λεπτό θείο είναι ιδανική πρώτη ύλη για τη χημική βιομηχανία και τη βιομηχανία καουτσούκ.

Το μεγαλύτερο κοίτασμα αυτοφυούς θείου ηφαιστειακής προέλευσης βρίσκεται στο νησί Iturup με αποθέματα κατηγορίας A + B + C1 - 4227 χιλιάδες τόνους και κατηγορία C2 - 895 χιλιάδες τόνους, που είναι αρκετό για να χτίσει μια επιχείρηση δυναμικότητας 200 χιλιάδες τόνους κοκκοποιημένου θείου ετησίως.

Κατασκευαστές

Οι κύριοι παραγωγοί θείου στη Ρωσία είναι οι επιχειρήσεις της OAO Gazprom: OOO Gazprom dobycha Astrakhan και OOO Gazprom dobycha Orenburg, οι οποίες το λαμβάνουν ως υποπροϊόν κατά τον καθαρισμό του αερίου.

Φυσικές ιδιότητες

Φυσική αλληλοανάπτυξη κρυστάλλων αυτοφυούς θείου

Το θείο διαφέρει σημαντικά από οξυγόνοτην ικανότητα να σχηματίζει σταθερές αλυσίδες και κύκλους ατόμων θείου. Τα πιο σταθερά είναι τα κυκλικά μόρια S 8 που έχουν σχήμα στεφάνης, σχηματίζοντας ρομβικό και μονοκλινικό θείο. Αυτό είναι κρυσταλλικό θείο - μια εύθραυστη κίτρινη ουσία. Επιπλέον, είναι δυνατά μόρια με κλειστές (S4, S6) αλυσίδες και ανοιχτές αλυσίδες. Μια τέτοια σύνθεση έχει πλαστικό θείο, μια καφέ ουσία. Ο τύπος για το πλαστικό θείο συνήθως γράφεται απλώς ως S, καθώς, αν και έχει μοριακή δομή, είναι ένα μείγμα απλών ουσιών με διαφορετικά μόρια. Το θείο είναι αδιάλυτο στο νερό, ορισμένες από τις τροποποιήσεις του διαλύονται σε οργανικούς διαλύτες, όπως ο δισουλφίδιο του άνθρακα. Το θείο χρησιμοποιείται για την παραγωγή θειικού οξέος, βουλκανισμό καουτσούκ, ως μυκητοκτόνο στη γεωργία και ως κολλοειδές θείο - φάρμακο. Επίσης, το θείο στη σύνθεση των συνθέσεων θείου-πίσσας χρησιμοποιείται για τη λήψη θειούχου ασφάλτου και ως υποκατάστατο του τσιμέντου Portland - για τη λήψη θειούχου σκυροδέματος. S + O 2 \u003d SO 2

Χρησιμοποιώντας φασματική ανάλυση, διαπιστώθηκε ότι στην πραγματικότητα η διαδικασία οξείδωσης του θείου σε διοξείδιο είναι μια αλυσιδωτή αντίδραση και συμβαίνει με το σχηματισμό ενός αριθμού ενδιάμεσων προϊόντων: μονοξείδιο του θείου S 2 O 2 , μοριακό θείο S 2 , ελεύθερα άτομα θείου S και ελεύθερες ρίζες μονοξειδίου του θείου SO.

Όταν αλληλεπιδρά με μέταλλα, σχηματίζει σουλφίδια. 2Na + S = Na 2 S

Όταν προστίθεται θείο σε αυτά τα σουλφίδια, σχηματίζονται πολυσουλφίδια: Na 2 S + S = Na 2 S 2

Όταν θερμαίνεται, το θείο αντιδρά με άνθρακα, πυρίτιο, φώσφορο, υδρογόνο:
C + 2S = CS 2 (δισουλφίδιο του άνθρακα)

Το θείο διαλύεται στα αλκάλια όταν θερμαίνεται - αντίδραση δυσαναλογίας
3S + 6KOH = K 2 SO 3 + 2K 2 S + 3H 2 O

Ιδιότητες πυρκαγιάς του θείου

Το λεπτώς αλεσμένο θείο είναι επιρρεπές σε χημική αυθόρμητη καύση παρουσία υγρασίας, σε επαφή με οξειδωτικά μέσα, καθώς και σε μείγμα με άνθρακα, λίπη, λάδια. Το θείο σχηματίζει εκρηκτικά μείγματα με νιτρικά, χλωρικά και υπερχλωρικά. Αναφλέγεται αυθόρμητα σε επαφή με χλωρίνη.

Μέσα πυρόσβεσης: ψεκασμός νερού, αέρας-μηχανικός αφρός.

Η ανίχνευση της καύσης θείου είναι ένα δύσκολο πρόβλημα. Η φλόγα είναι δύσκολο να εντοπιστεί με το ανθρώπινο μάτι ή μια βιντεοκάμερα, το φάσμα της μπλε φλόγας βρίσκεται κυρίως στην υπεριώδη περιοχή. Η καύση γίνεται σε χαμηλή θερμοκρασία. Για την ανίχνευση της καύσης με έναν ανιχνευτή θερμότητας, είναι απαραίτητο να τον τοποθετήσετε απευθείας κοντά στο θείο. Η φλόγα του θείου δεν ακτινοβολεί στην υπέρυθρη περιοχή. Έτσι, δεν θα ανιχνεύεται από κοινούς ανιχνευτές υπερύθρων. Θα ανιχνεύουν μόνο δευτερεύουσες πυρκαγιές. Μια φλόγα θείου δεν εκπέμπει υδρατμούς. Επομένως, οι ανιχνευτές φλόγας υπεριώδους που χρησιμοποιούν ενώσεις νικελίου δεν θα λειτουργήσουν.

Δεδομένου ότι ο αέρας κατ' όγκο αποτελείται από περίπου 21% οξυγόνο και 79% άζωτο, και όταν καίγεται θείο, λαμβάνεται ένας όγκος SO2 από έναν όγκο οξυγόνου, η μέγιστη θεωρητικά δυνατή περιεκτικότητα σε SO2 στο μείγμα αερίων είναι 21%. Στην πράξη, η καύση λαμβάνει χώρα με μια ορισμένη περίσσεια αέρα και η περιεκτικότητα σε όγκο SO2 στο μείγμα αερίων είναι μικρότερη από τη θεωρητικά δυνατή, συνήθως 14 ... 15%.

Φωτιές σε αποθήκες θείου

Τον Δεκέμβριο του 1995, μια μεγάλη πυρκαγιά ξέσπασε σε μια υπαίθρια εγκατάσταση αποθήκευσης θείου που βρίσκεται στην πόλη Somerset West, στο Δυτικό Ακρωτήριο, στη Νότια Αφρική, σκοτώνοντας δύο άτομα.

Στις 16 Ιανουαρίου 2006, περίπου στις πέντε το απόγευμα, μια αποθήκη με θειάφι έπιασε φωτιά στο εργοστάσιο Cherepovets «Ammophos». Η συνολική έκταση της πυρκαγιάς είναι περίπου 250 τετραγωνικά μέτρα. Ήταν δυνατό να εξαλειφθεί πλήρως μόνο στην αρχή της δεύτερης νύχτας. Δεν υπάρχουν θύματα ή τραυματίες.

Στις 15 Μαρτίου 2007, νωρίς το πρωί, ξέσπασε φωτιά σε κλειστή αποθήκη θείου στην Balakovo Fiber Materials Plant LLC. Η έκταση της πυρκαγιάς ήταν 20 τ.μ. Στην πυρκαγιά εργάζονταν 4 πυροσβεστικές δυνάμεις με επιτελείο 13 ατόμων. Η φωτιά κατασβέστηκε σε περίπου μισή ώρα. Δεν προκλήθηκε βλάβη.

Στις 4 και 9 Μαρτίου 2008, εκδηλώθηκε πυρκαγιά θείου στην περιοχή Atyrau στις εγκαταστάσεις αποθήκευσης θείου της TCO στο πεδίο Tengiz. Στην πρώτη περίπτωση η φωτιά κατασβέστηκε γρήγορα, στη δεύτερη το θείο έκαιγε για 4 ώρες. Ο όγκος των απορριμμάτων διύλισης καύσης πετρελαίου, ο οποίος, σύμφωνα με τους νόμους του Καζακστάν, περιλαμβάνει θείο, ανήλθε σε περισσότερα από 9 χιλιάδες κιλά.

Τον Απρίλιο του 2008, μια αποθήκη έπιασε φωτιά κοντά στο χωριό Kryazh, στην περιοχή Σαμάρα, όπου ήταν αποθηκευμένοι 70 τόνοι θείου. Στη φωτιά ανατέθηκε η δεύτερη κατηγορία πολυπλοκότητας. Στο σημείο έφυγαν 11 πυροσβεστικές δυνάμεις και διασώστες. Εκείνη τη στιγμή, όταν οι πυροσβέστες βρίσκονταν κοντά στην αποθήκη, δεν έκαιγε όλο το θείο, αλλά μόνο ένα μικρό μέρος του - περίπου 300 κιλά. Το εμβαδόν ανάφλεξης, μαζί με εκτάσεις ξηρού χόρτου που γειτνιάζουν με την αποθήκη, ανήλθε σε 80 τετραγωνικά μέτρα. Οι πυροσβέστες κατάφεραν γρήγορα να κατεβάσουν τις φλόγες και να εντοπίσουν τη φωτιά: οι φωτιές καλύφθηκαν με χώμα και πλημμύρισαν από νερό.

Τον Ιούλιο του 2009 κάηκε θείο στο Dneprodzerzhinsk. Η φωτιά εκδηλώθηκε σε μία από τις επιχειρήσεις οπτάνθρακα στην περιοχή Bagleysky της πόλης. Η φωτιά κατέκλυσε περισσότερους από οκτώ τόνους θείου. Κανένας από τους εργαζόμενους του εργοστασίου δεν τραυματίστηκε.

Φυσικές και χημικές βάσεις της διαδικασίας καύσης θείου.

Η καύση του S συμβαίνει με την απελευθέρωση μεγάλης ποσότητας θερμότητας: 0,5S 2g + O 2g \u003d SO 2g, ΔH \u003d -362,43 kJ

Η καύση είναι ένα σύμπλεγμα χημικών και φυσικών φαινομένων. Σε έναν αποτεφρωτήρα, κάποιος πρέπει να αντιμετωπίσει πολύπλοκα πεδία ταχυτήτων, συγκεντρώσεων και θερμοκρασιών που είναι δύσκολο να περιγραφούν μαθηματικά.

Η καύση του τηγμένου S εξαρτάται από τις συνθήκες αλληλεπίδρασης και καύσης μεμονωμένων σταγονιδίων. Η αποτελεσματικότητα της διαδικασίας καύσης καθορίζεται από το χρόνο πλήρους καύσης κάθε σωματιδίου θείου. Της καύσης του θείου, που συμβαίνει μόνο στην αέρια φάση, προηγείται η εξάτμιση του S, η ανάμειξη των ατμών του με αέρα και η θέρμανση του μείγματος σε t, που παρέχει τον απαραίτητο ρυθμό αντίδρασης. Δεδομένου ότι η εξάτμιση από την επιφάνεια της σταγόνας αρχίζει πιο εντατικά μόνο σε ένα ορισμένο t, κάθε σταγόνα υγρού θείου πρέπει να θερμαίνεται σε αυτό το t. Όσο υψηλότερο είναι το t, τόσο περισσότερος χρόνος χρειάζεται για να θερμανθεί η σταγόνα. Όταν ένα εύφλεκτο μείγμα ατμών S και αέρα μέγιστης συγκέντρωσης και t σχηματίζεται πάνω από την επιφάνεια της σταγόνας, εμφανίζεται ανάφλεξη. Η διαδικασία καύσης μιας σταγόνας S εξαρτάται από τις συνθήκες καύσης: t και τη σχετική ταχύτητα της ροής του αερίου και τις φυσικοχημικές ιδιότητες του υγρού S (για παράδειγμα, η παρουσία προσμίξεων στερεής τέφρας στο S) και αποτελείται από τα ακόλουθα στάδια : 1-ανάμιξη σταγόνων υγρού S με αέρα. 2-θέρμανση αυτών των σταγόνων και εξάτμιση. 3-θερμική διάσπαση ατμών S; 4-σχηματισμός της αέριας φάσης και ανάφλεξή της. 5-καύση της αέριας φάσης.

Αυτά τα στάδια συμβαίνουν σχεδόν ταυτόχρονα.

Ως αποτέλεσμα της θέρμανσης, μια σταγόνα υγρού S αρχίζει να εξατμίζεται, οι ατμοί του S διαχέονται στη ζώνη καύσης, όπου σε υψηλό t αρχίζουν να αντιδρούν ενεργά με το O 2 του αέρα, η διαδικασία της καύσης διάχυσης του S συμβαίνει με το σχηματισμός SO 2.

Σε υψηλό t, ο ρυθμός της αντίδρασης οξείδωσης S είναι μεγαλύτερος από τον ρυθμό των φυσικών διεργασιών, επομένως ο συνολικός ρυθμός της διαδικασίας καύσης καθορίζεται από τις διαδικασίες μεταφοράς μάζας και θερμότητας.

Η μοριακή διάχυση καθορίζει μια ήρεμη, σχετικά αργή διαδικασία καύσης, ενώ η τυρβώδης διάχυση την επιταχύνει. Καθώς το μέγεθος των σταγονιδίων μειώνεται, ο χρόνος εξάτμισης μειώνεται. Ο λεπτός ψεκασμός των σωματιδίων του θείου και η ομοιόμορφη κατανομή τους στη ροή του αέρα αυξάνει την επιφάνεια επαφής, διευκολύνει τη θέρμανση και την εξάτμιση των σωματιδίων. Κατά την καύση κάθε μεμονωμένης σταγόνας S στη σύνθεση του φακού, πρέπει να διακρίνονται 3 περίοδοι: Εγώ- επώαση II- έντονη καύση III- περίοδος εξουθένωσης.

Όταν μια σταγόνα καίγεται, φλόγες εκτοξεύονται από την επιφάνειά της, που μοιάζουν με ηλιακές εκλάμψεις. Σε αντίθεση με τη συμβατική καύση διάχυσης με την εκτόξευση φλόγας από την επιφάνεια μιας καιόμενης σταγόνας, ονομαζόταν «εκρηκτική καύση».

Η καύση της σταγόνας S στον τρόπο διάχυσης πραγματοποιείται με την εξάτμιση μορίων από την επιφάνεια της σταγόνας. Ο ρυθμός εξάτμισης εξαρτάται από τις φυσικές ιδιότητες του υγρού και το t του περιβάλλοντος και καθορίζεται από το χαρακτηριστικό του ρυθμού εξάτμισης. Στη λειτουργία διαφορικού, το S ανάβει στις περιόδους I και III. Εκρηκτική καύση μιας σταγόνας παρατηρείται μόνο στην περίοδο έντονης καύσης στην περίοδο II. Η διάρκεια της περιόδου έντονης καύσης είναι ανάλογη με τον κύβο της αρχικής διαμέτρου σταγονιδίων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η εκρηκτική καύση είναι συνέπεια των διεργασιών που συμβαίνουν στον όγκο της σταγόνας. Χαρακτηριστικός ρυθμός καύσης υπολ. από f-le: Προς την= /τ sg;

d n είναι η αρχική διάμετρος σταγονιδίων, mm. τ είναι ο χρόνος πλήρους καύσης της σταγόνας, s.

Το χαρακτηριστικό του ρυθμού καύσης μιας σταγόνας είναι ίσο με το άθροισμα των χαρακτηριστικών της διάχυσης και της εκρηκτικής καύσης: Προς την= K vz + K διαφ; kvz= 0,78∙exp(-(1,59∙p) 2,58); Κ διαφ= 1,21∙p +0,23; Κ Τ2\u003d K T1 ∙ exp (E a / R ∙ (1 / T 1 - 1 / T 2)); K T1 - σταθερά ταχύτητας καύσης σε t 1 \u003d 1073 K. K T2 - const. ρυθμός θέρμανσης σε t διαφορετικό από t 1 . Εα είναι η ενέργεια ενεργοποίησης (7850 kJ/mol).

ΕΠΕΙΤΑ. Οι βασικές προϋποθέσεις για την αποτελεσματική καύση του υγρού S είναι: η παροχή όλης της απαραίτητης ποσότητας αέρα στο στόμιο του πυρσού, η λεπτή και ομοιόμορφη ψεκασμός του υγρού S, ο στροβιλισμός ροής και ο υψηλός t.

Η γενική εξάρτηση της έντασης της εξάτμισης του υγρού S από την ταχύτητα του αερίου και το t: Κ 1= a∙V/(b+V); Τα a, b είναι σταθερές ανάλογα με το t. V - ταχύτητα αέριο, m/s. Σε υψηλότερο t, η εξάρτηση της έντασης εξάτμισης S από την ταχύτητα του αερίου δίνεται από: Κ 1= K o ∙ V n ;

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

Με αύξηση του t από 120 σε 180 o C, η ένταση της εξάτμισης του S αυξάνεται κατά 5-10 φορές και ο t 180 στους 440 o C κατά 300-500 φορές.

Ο ρυθμός εξάτμισης σε ταχύτητα αερίου 0,104 m/s προσδιορίζεται από: = 8,745 - 2600/T (στους 120-140 o C); = 7.346 -2025/T (στους 140-200 o C); = 10.415 - 3480 / T (στους 200-440 ° C).

Για τον προσδιορισμό του ρυθμού εξάτμισης S σε κάθε t από 140 έως 440 ° C και ταχύτητα αερίου στην περιοχή 0,026-0,26 m / s, βρίσκεται πρώτα για ταχύτητα αερίου 0,104 m / s και υπολογίζεται εκ νέου σε άλλη ταχύτητα: lg = lg + n ∙ lgV `` /V ` ; Η σύγκριση της τιμής του ρυθμού εξάτμισης του υγρού θείου και του ρυθμού καύσης υποδηλώνει ότι η ένταση της καύσης δεν μπορεί να υπερβαίνει τον ρυθμό εξάτμισης στο σημείο βρασμού του θείου. Αυτό επιβεβαιώνει την ορθότητα του μηχανισμού καύσης, σύμφωνα με τον οποίο το θείο καίγεται μόνο σε κατάσταση ατμού. Η σταθερά ταχύτητας της οξείδωσης ατμών θείου (η αντίδραση προχωρά σύμφωνα με την εξίσωση δεύτερης τάξης) προσδιορίζεται από την κινητική εξίσωση: -dС S /d = К∙С S ∙С О2 ; C S είναι η συγκέντρωση ατμών S. C O2 - conc-I ατμοί O 2; K είναι η σταθερά ταχύτητας αντίδρασης. Η συνολική συγκέντρωση ατμών S και O 2 op-yut: Γ Σ= a(1-x); Με Ο2= b - 2ax; α είναι η αρχική συγκέντρωση ατμών S. β - αρχική συγκέντρωση ατμών O 2. χ είναι ο βαθμός οξείδωσης των ατμών S. Τότε:

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

Η σταθερά ταχύτητας της αντίδρασης οξείδωσης S σε SO 2: lgK\u003d B - A / T;

περίπου C	650 - 850	850 - 1100
ΣΤΟ	3,49	2,92
ΑΛΛΑ

Σταγόνες θείου δ< 100мкм сгорают в диффузионном режиме; d>100 μm σε εκρηκτικό, στην περιοχή 100-160 μm, ο χρόνος καύσης των σταγόνων δεν αυξάνεται.

Οτι. Για να ενταθεί η διαδικασία καύσης, συνιστάται ο ψεκασμός θείου σε σταγονίδια d = 130-200 μm, κάτι που απαιτεί πρόσθετη ενέργεια. Κατά την εγγραφή του ίδιου αριθμού S που λαμβάνονται. Το SO 2 είναι όσο πιο συγκεντρωμένο, τόσο μικρότερος είναι ο όγκος του αερίου του κλιβάνου και τόσο υψηλότερος είναι ο t.

1 - C O2; 2 - Με SO2

Το σχήμα δείχνει μια κατά προσέγγιση σχέση μεταξύ του t και της συγκέντρωσης SO 2 στο αέριο του κλιβάνου που παράγεται από την αδιαβατική καύση του θείου στον αέρα. Στην πράξη, λαμβάνεται εξαιρετικά συμπυκνωμένο SO 2, που περιορίζεται από το γεγονός ότι σε t > 1300, η επένδυση του κλιβάνου και των αγωγών αερίου καταστρέφεται γρήγορα. Επιπλέον, υπό αυτές τις συνθήκες, παράπλευρες αντιδράσεις μεταξύ O 2 και N 2 του αέρα μπορούν να συμβούν με το σχηματισμό οξειδίων του αζώτου, που είναι μια ανεπιθύμητη ακαθαρσία στο SO 2, επομένως, t = 1000-1200 συνήθως διατηρείται σε κλιβάνους θείου. Και τα αέρια του κλιβάνου περιέχουν 12-14 vol% SO 2 . Από έναν όγκο O 2 σχηματίζεται ένας όγκος SO 2, επομένως η μέγιστη θεωρητική περιεκτικότητα σε SO 2 στο αέριο καύσης κατά την καύση S στον αέρα είναι 21%. Κατά την καύση S στον αέρα, πυροδότηση. O 2 Η περιεκτικότητα σε SO 2 στο μείγμα αερίων μπορεί να αυξηθεί ανάλογα με τη συγκέντρωση του O 2 . Η θεωρητική περιεκτικότητα σε SO 2 κατά την καύση S σε καθαρό O 2 μπορεί να φτάσει το 100%. Η πιθανή σύνθεση του αερίου ψησίματος που λαμβάνεται με την καύση S στον αέρα και σε διάφορα μείγματα οξυγόνου-αζώτου φαίνεται στο σχήμα:

Φούρνοι για καύση θείου.

Η καύση του S σε παραγωγή θειικού οξέος πραγματοποιείται σε κλιβάνους σε κατάσταση ψεκασμού ή τηλεόρασης. Για την καύση του λιωμένου S, χρησιμοποιήστε φούρνους ακροφυσίων, κυκλώνα και δόνησης. Τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα είναι ο κυκλώνας και ο εγχυτήρας. Αυτοί οι φούρνοι ταξινομούνται σύμφωνα με τα σημάδια:- ανάλογα με τον τύπο των εγκατεστημένων ακροφυσίων (μηχανικά, πνευματικά, υδραυλικά) και τη θέση τους στον κλίβανο (ακτινικά, εφαπτομενικά). - από την παρουσία οθονών μέσα στους θαλάμους καύσης. - με εκτέλεση (ορίζοντες, κάθετες). - ανάλογα με τη θέση των οπών εισόδου για παροχή αέρα. - για συσκευές ανάμειξης ροών αέρα με ατμούς S. - για εξοπλισμό για τη χρήση της θερμότητας της καύσης S; - από τον αριθμό των καμερών.

Φούρνος με ακροφύσιο (ρύζι)

1 - χαλύβδινος κύλινδρος, 2 - επένδυση. 3 - αμίαντος, 4 - χωρίσματα. 5 - ακροφύσιο για ψεκασμό καυσίμου, 6 ακροφύσια για ψεκασμό θείου,

7 - ένα κουτί για την παροχή αέρα στον κλίβανο.

Έχει αρκετά απλό σχεδιασμό, εύκολο στη συντήρηση, έχει εικόνα αερίου, σταθερή συγκέντρωση SO 2. Σε σοβαρές ελλείψειςπεριλαμβάνουν: σταδιακή καταστροφή χωρισμάτων λόγω υψηλού t. χαμηλή θερμική καταπόνηση του θαλάμου καύσης. δυσκολία λήψης αερίου υψηλής συγκέντρωσης, tk. χρησιμοποιήστε μεγάλη περίσσεια αέρα. εξάρτηση του ποσοστού καύσης από την ποιότητα του ψεκασμού S. σημαντική κατανάλωση καυσίμου κατά την εκκίνηση και τη θέρμανση του κλιβάνου. συγκριτικά μεγάλες διαστάσεις και βάρος, με αποτέλεσμα σημαντικές επενδύσεις κεφαλαίου, περιοχές παραγωγής, λειτουργικό κόστος και μεγάλες απώλειες θερμότητας στο περιβάλλον.

Πιο τέλειο κυκλωνικοί φούρνοι.

1 - προθάλαμος, 2 - κιβώτιο αέρα, 3, 5 - θάλαμοι μετάκαυσης, 4. 6 δακτύλιοι τσιμπήματος, 7, 9 - ακροφύσια για παροχή αέρα, 8, 10 - ακροφύσια για παροχή θείου.

Διανομή:εφαπτομενική είσοδος αέρα και S; εξασφαλίζει ομοιόμορφη καύση του S στον κλίβανο λόγω καλύτερων αναταράξεων ροής. τη δυνατότητα απόκτησης του τελικού αερίου διεργασίας έως και 18% SO 2. υψηλή θερμική καταπόνηση του χώρου του κλιβάνου (4,6 10 6 W / m 3). ο όγκος της συσκευής μειώνεται κατά 30-40 σε σύγκριση με τον όγκο ενός φούρνου με ακροφύσια ίδιας χωρητικότητας. μόνιμη συγκέντρωση SO 2; απλή ρύθμιση της διαδικασίας καύσης S και η αυτοματοποίησή της. χαμηλός χρόνος και εύφλεκτο υλικό για θέρμανση και εκκίνηση του κλιβάνου μετά από μακρά διακοπή. χαμηλότερη περιεκτικότητα σε οξείδια του αζώτου μετά τον κλίβανο. Βασικές εβδομάδεςσχετίζεται με υψηλό t στη διαδικασία καύσης. πιθανή ρωγμή της επένδυσης και των συγκολλήσεων. Ο μη ικανοποιητικός ψεκασμός του S οδηγεί σε διάρρηξη των ατμών του στον εξοπλισμό t / ανταλλαγής μετά τον κλίβανο, και κατά συνέπεια σε διάβρωση του εξοπλισμού και αστάθεια του t στην είσοδο στον εξοπλισμό t / ανταλλαγής.

Το λιωμένο S μπορεί να εισέλθει στον κλίβανο μέσω εφαπτομενικών ή αξονικών ακροφυσίων. Με την αξονική θέση των ακροφυσίων, η ζώνη καύσης είναι πιο κοντά στην περιφέρεια. Σε εφαπτομένη - πιο κοντά στο κέντρο, λόγω του οποίου μειώνεται η επίδραση του υψηλού t στην επένδυση. (ρύζι) Ο ρυθμός ροής αερίου είναι 100-120 m / s - αυτό δημιουργεί ευνοϊκές συνθήκες για μεταφορά μάζας και θερμότητας και ο ρυθμός καύσης αυξάνει το S.

Φούρνος με δόνηση (ρύζι).

1 – κεφαλή κλιβάνου καυστήρα. 2 - βαλβίδες επιστροφής. 3 - κανάλι δόνησης.

Κατά τη διάρκεια της δονούμενης καύσης, όλες οι παράμετροι της διαδικασίας αλλάζουν περιοδικά (πίεση στο θάλαμο, ταχύτητα και σύνθεση του μείγματος αερίων, t). Συσκευή για δονήσεις. η καύση S ονομάζεται φούρνος-καυστήρας. Πριν από τον κλίβανο, το S και ο αέρας αναμειγνύονται και ρέουν μέσω βαλβίδων αντεπιστροφής (2) στην κεφαλή του κλιβάνου-καυστήρα, όπου καίγεται το μείγμα. Η προμήθεια πρώτων υλών πραγματοποιείται σε μερίδες (οι διαδικασίες είναι κυκλικές). Σε αυτήν την έκδοση του κλιβάνου, η απόδοση θερμότητας και ο ρυθμός καύσης αυξάνονται σημαντικά, αλλά πριν από την ανάφλεξη του μείγματος, είναι απαραίτητη μια καλή ανάμειξη του ψεκασμένου S με αέρα, ώστε η διαδικασία να προχωρήσει αμέσως. Σε αυτή την περίπτωση, τα προϊόντα καύσης αναμιγνύονται καλά, το φιλμ αερίου SO 2 που περιβάλλει τα σωματίδια S καταστρέφεται και διευκολύνει την πρόσβαση νέων τμημάτων O 2 στη ζώνη καύσης. Σε έναν τέτοιο κλίβανο, το προκύπτον SO 2 δεν περιέχει άκαυστα σωματίδια, η συγκέντρωσή του είναι υψηλή στην κορυφή.

Για έναν κλίβανο κυκλώνα, σε σύγκριση με έναν φούρνο με ακροφύσιο, χαρακτηρίζεται από 40-65 φορές μεγαλύτερη θερμική καταπόνηση, δυνατότητα λήψης πιο συμπυκνωμένου αερίου και μεγαλύτερη παραγωγή ατμού.

Ο πιο σημαντικός εξοπλισμός για κλιβάνους καύσης υγρού S είναι το ακροφύσιο, το οποίο πρέπει να εξασφαλίζει λεπτό και ομοιόμορφο ψεκασμό υγρού S, καλή ανάμιξή του με αέρα στο ίδιο το ακροφύσιο και πίσω από αυτό, γρήγορη ρύθμιση του ρυθμού ροής του υγρού S ενώ διατηρώντας την απαραίτητη αναλογία του με τον αέρα, τη σταθερότητα ενός συγκεκριμένου σχήματος, το μήκος του φακού, και επίσης έχουν σταθερό σχεδιασμό, αξιόπιστο και εύκολο στη χρήση. Για την ομαλή λειτουργία των ακροφυσίων είναι σημαντικό το S να είναι καλά καθαρισμένο από στάχτη και πίσσα. Τα ακροφύσια έχουν μηχανική (απόδοση υπό τη δική τους πίεση) και πνευματική (ο αέρας εξακολουθεί να εμπλέκεται στον ψεκασμό).

Αξιοποίηση της θερμότητας της καύσης του θείου.

Η αντίδραση είναι εξαιρετικά εξώθερμη, με αποτέλεσμα να απελευθερώνεται μεγάλη ποσότητα θερμότητας και η θερμοκρασία του αερίου στην έξοδο των κλιβάνων είναι 1100-1300 0 C. Για οξείδωση επαφής του SO 2, η θερμοκρασία του αερίου στην είσοδο του 1ου Το στρώμα του cat-ra δεν πρέπει να υπερβαίνει τους 420 - 450 0 C. Επομένως, πριν από το στάδιο οξείδωσης SO 2, είναι απαραίτητο να ψύξετε τη ροή του αερίου και να χρησιμοποιήσετε την περίσσεια θερμότητας. Σε συστήματα θειικού οξέος που λειτουργούν με θείο για ανάκτηση θερμότητας, χρησιμοποιούνται ευρέως οι λέβητες ανάκτησης θερμότητας με σωλήνα νερού με φυσική κυκλοφορία θερμότητας. SETA - C (25 - 24); RKS 95 / 4,0 - 440.

Ο ενεργειακά τεχνολογικός λέβητας RKS 95/4.0 - 440 είναι ένας υδραυλικός, φυσικής κυκλοφορίας, αεριοστεγής λέβητας, σχεδιασμένος να λειτουργεί με πίεση. Ο λέβητας αποτελείται από εξατμιστές 1ου και 2ου σταδίου, απομακρυσμένους εξοικονομητές σταδίου 1.2, τηλεθερμαντήρες βαθμίδας 1.2, τύμπανο, φούρνους καύσης θείου. Ο κλίβανος έχει σχεδιαστεί για καύση έως και 650 τόνων υγρού. Θειάφι την ημέρα. Ο κλίβανος αποτελείται από δύο κυκλώνες που συνδέονται μεταξύ τους σε γωνία 110 0 και έναν θάλαμο μετάβασης.

Εσωτερικό σώμα με διάμετρο 2,6 m, στηρίζεται ελεύθερα σε στηρίγματα. Το εξωτερικό περίβλημα έχει διάμετρο 3 m. Ο δακτυλιοειδής χώρος που σχηματίζεται από το εσωτερικό και το εξωτερικό περίβλημα γεμίζει με αέρα, ο οποίος στη συνέχεια εισέρχεται στον θάλαμο καύσης μέσω ακροφυσίων. Το θείο παρέχεται στον κλίβανο από 8 ακροφύσια θείου, 4 σε κάθε κυκλώνα. Η καύση θείου λαμβάνει χώρα σε μια στροβιλιζόμενη ροή αερίου-αέρα. Ο στροβιλισμός της ροής επιτυγχάνεται με την εφαπτομενική εισαγωγή αέρα στον κυκλώνα καύσης μέσω ακροφυσίων αέρα, 3 σε κάθε κυκλώνα. Η ποσότητα αέρα ελέγχεται από μηχανοκίνητα πτερύγια σε κάθε ακροφύσιο αέρα. Ο θάλαμος μετάβασης έχει σχεδιαστεί για να κατευθύνει τη ροή αερίου από τους οριζόντιους κυκλώνες στον κατακόρυφο αγωγό αερίου του εξατμιστή. Η εσωτερική επιφάνεια της εστίας είναι επενδεδυμένη με τούβλο mulite-corundum της μάρκας MKS-72, πάχους 250 mm.

1 - κυκλώνες

2 - θάλαμος μετάβασης

3 - συσκευές εξάτμισης