Väävli põletamine kuivas õhus ja soojuse taaskasutamine elektriauru tootmiseks. Väävli omadused, selle koostoime metallide, halogeenide ja hapnikuga

Väävliauru dissotsiatsiooniastme sõltuvus temperatuurist.

Väävli põlemine on keeruline protsess, mis tuleneb asjaolust, et väävlis on erineva aatomite arvuga molekulid erinevates allotroopsetes olekutes ja selle füüsikalis-keemiliste omaduste suur sõltuvus temperatuurist. Reaktsioonimehhanism ja produktide saagis muutuvad nii temperatuuri kui hapniku rõhuga.

Näide kastepunkti sõltuvusest CO2 sisaldusest põlemisproduktides.

Väävli põlemine 80°C juures on võimalik erinevatel põhjustel. Selle protsessi kohta pole veel kindlat teooriat. Eeldatakse, et osa sellest toimub ahjus endas kõrgel temperatuuril ja piisava õhuhulgaga. Selles suunas tehtud uuringud (joonis 6b) näitavad, et õhu väikese üleliigsuse korral (suurusjärgus cst 105 ja alla selle) väheneb gaaside moodustumine 80 s järsult.

Väävli põlemine hapnikus toimub 280 C juures ja õhus 360 C juures.

Väävli põlemine toimub kogu ahju mahu ulatuses. Sel juhul saadakse gaasid kontsentreeritumalt ja nende töötlemine toimub väiksemate mõõtmetega seadmetes ning gaasi puhastamine on peaaegu välistatud. Väävli põletamisel saadud vääveldioksiidi kasutatakse lisaks väävelhappe tootmisele mitmetes tööstusharudes õlilõikude puhastamiseks külmutusagensina, suhkru tootmisel jne. SCb transporditakse terassilindrites ja paakides vedelikus olek. SO2 veeldamine toimub eelkuivatatud ja jahutatud gaasi kokkupressimise teel.

Väävli põlemine toimub kogu ahju ruumala ulatuses ja lõpeb vaheseinte 4 moodustatud kambrites, kuhu antakse lisaõhku. Nendest kambritest juhitakse välja kuum vääveldioksiidi sisaldav ahjugaas.

Väävli põlemist on mehaanilistes ahjudes väga lihtne jälgida. Ahjude ülemistel korrustel, kus põlevas materjalis on palju FeS2, on kogu leek värvunud siniseks – see on väävlipõlemisele iseloomulik leek.

Väävli põletamise protsessi kirjeldab võrrand.

Väävli põlemist jälgitakse läbi ahju seinas oleva vaateakna. Sulaväävli temperatuuri tuleks hoida vahemikus 145 - 155 C. Temperatuuri tõstmise jätkamisel suureneb väävli viskoossus järk-järgult ja 190 C juures muutub see paksuks tumepruuniks massiks, mis muudab selle pumpamise äärmiselt keeruliseks ja pihustada.

Väävli põlemisel on väävliaatomi kohta üks hapniku molekul.

Kombineeritud kontakt-tornsüsteemi skeem, kasutades toorainena looduslikku tornihapet.

Väävli põlemisel ahjus saadakse röstiv vääveldioksiid, mille S02 sisaldus on umbes 14% ja temperatuur ahju väljalaskeava juures on umbes 1000 C. Selle temperatuuriga siseneb gaas heitsoojuskatlasse 7, kus aur saadakse selle temperatuuri langetamisel 450 C-ni. Kontaktaparaati 8 tuleb suunata umbes 8% SO2 sisaldusega vääveldioksiid, seetõttu lahjendatakse pärast heitsoojuskatelt osa gaasist või kogu põlemisgaasist soojusvahetis kuumutatud õhuga 8% SO2-ni. 9. Kontaktseadmes oksüdeeritakse 50–70% väävelanhüdriidist väävelanhüdriidiks.

Wikipediast.

Väävli tuleomadused.
Peeneks jahvatatud väävel on kalduvus keemilisele isesüttimisele niiskuse juuresolekul, kokkupuutel oksüdeerivate ainetega ning ka segudes kivisöe, rasvade ja õlidega. Väävel moodustab plahvatusohtlikke segusid nitraatide, kloraatide ja perkloraatidega. See süttib spontaanselt kokkupuutel pleegitusainega.

Kustutusvahendid: pihustatud vesi, õhk-mehaaniline vaht.

W. Marshalli järgi klassifitseeritakse väävlitolm plahvatusohtlikuks, kuid plahvatus nõuab piisavalt kõrget tolmu kontsentratsiooni - umbes 20 g / m³ (20 000 mg / m³), see kontsentratsioon on kordades suurem kui maksimaalne lubatud kontsentratsioon. inimene tööpiirkonna õhus - 6 mg/m³.

Aurud moodustavad õhuga plahvatusohtliku segu.

Väävli põlemine toimub sarnaselt vedelike põlemisega ainult sulas olekus. Ülemine põleva väävli kiht keeb, tekitades aurud, mis moodustavad kuni 5 cm kõrguse nõrga leegi.Väävli põletamisel on leegi temperatuur 1820 ° C.

Kuna õhk koosneb mahu järgi ligikaudu 21% hapnikust ja 79% lämmastikust ning väävli põletamisel saadakse ühest mahuosast hapnikust üks maht SO2, on teoreetiliselt maksimaalne SO2 sisaldus gaasisegus 21%. Praktikas toimub põlemine teatud õhuhulgaga ja SO2 mahusisaldus gaasisegus on väiksem kui teoreetiliselt võimalik, tavaliselt 14 ... 15%.

Väävli põlemise tuvastamine tuletõrjeautomaatika abil on keeruline probleem. Leeki on inimsilma või videokaameraga raske tuvastada, sinise leegi spekter jääb peamiselt ultraviolettkiirguse ulatusse. Tules tekkiva soojuse temperatuur on madalam kui teiste tavaliste tuleohtlike ainete põlemisel. Põlemise tuvastamiseks soojusanduriga on vaja see asetada otse väävli lähedusse. Väävlileek ei kiirga infrapunaalas. Seega tavalised infrapunadetektorid seda ei tuvasta. Nad tuvastavad ainult sekundaarseid tulekahjusid. Väävelleek ei eralda veeauru. Seetõttu nikliühendeid kasutavad ultraviolett-leegidetektorid ei tööta.

Tuleohutusnõuete täitmiseks väävliladudes on vaja:

Konstruktsioone ja tootmisseadmeid tuleks regulaarselt tolmust puhastada;
laoruum peab olema avatud ustega pidevalt ventileeritud loomuliku ventilatsiooniga;
väävlitükkide purustamine punkri restil tuleks läbi viia puidust haamrite või sädemevabast materjalist tööriistaga;
tootmisrajatiste väävliga varustavad konveierid peavad olema varustatud metallidetektoritega;
väävli ladustamis- ja kasutuskohtades on vaja varustada seadmed (küljed, kaldteega läved jms), mis tagavad hädaolukorras, et väävlisulam ei leviks ruumist või avatud alast väljapoole;
väävlilaos on keelatud:
igat tüüpi tööde tegemine lahtise tulega;
ladustada ja ladustada õlitatud kaltse ja kaltse;
parandamisel kasutage sädemeid tekitavast materjalist tööriista.

Puhas väävel juhitakse soojendusega torujuhtme kaudu viaduktist kollektorisse. Küpsetuskambris võib vedela väävli allikaks olla nii tükkväävli sulatamise ja filtreerimise seade kui ka raudteetsisternidest vedela väävli ärajuhtimise ja säilitamise seade. Kollektorist 32 m3 mahuga vahekollektori kaudu pumbatakse väävel läbi rõngasväävlitorustiku katlasõlme kuivatatud õhuvoolus põletamiseks.

Väävli põletamisel tekib reaktsioonil vääveldioksiid:

S (vedelik) + O2 (gaas) = SO2 (gaas) + 362,4 kJ.

See reaktsioon kulgeb soojuse vabanemisega.

Vedela väävli põlemisprotsess õhuatmosfääris sõltub põlemistingimustest (temperatuur, gaasi voolukiirus), füüsikalistest ja keemilistest omadustest (tuha ja bituumenlisandite olemasolu selles jne) ning koosneb eraldi järjestikustest etappidest:

vedela väävli tilkade segamine õhuga;

tilkade kuumutamine ja aurustamine;

gaasifaasi moodustumine ja gaasilise väävli süttimine;

aurude põlemine gaasifaasis.

Need etapid on üksteisest lahutamatud ning kulgevad samaaegselt ja paralleelselt. Toimub väävli difusioonpõlemisprotsess koos vääveldioksiidi moodustumisega, väike kogus vääveldioksiidi oksüdeeritakse trioksiidiks. Väävli põlemisel gaasi temperatuuri tõusuga suureneb SO2 kontsentratsioon võrdeliselt temperatuuriga. Väävli põletamisel tekivad ka lämmastikoksiidid, mis saastavad tootmishapet ja on kahjulikud heited. Moodustunud lämmastikoksiidide hulk sõltub väävli põlemisviisist, liigsest õhust ja protsessi temperatuurist. Temperatuuri tõustes suureneb tekkivate lämmastikoksiidide hulk. Liigse õhukoefitsiendi suurenemisega suureneb moodustunud lämmastikoksiidide kogus, saavutades maksimumi üleliigse õhu koefitsiendiga 1,20 kuni 1,25, seejärel langeb.

Väävli põlemisprotsess viiakse läbi arvestuslikul temperatuuril mitte üle 1200ºC liigse õhuvarustusega tsüklonahjudesse.

Vedela väävli põletamisel tekib väike kogus SO3. Vääveldioksiidi ja trioksiidi kogumahuosa protsessigaasis pärast katelt on kuni 12,8%.

Puhudes külma kuivatatud õhu kontaktaparaadi ees olevasse gaasikanalisse, jahutatakse protsessigaas täiendavalt ja lahjendatakse töönormidele (vääveldioksiidi ja -trioksiidi kogumahuosa ei ületa 11,0%, temperatuur alates 390 ° C kuni 420 °C).

Vedel väävel juhitakse põletusseadme tsüklonahjude düüsidesse kahe sukelpumbaga, millest üks on ooterežiimil.

Kuivatustornis puhuriga (üks töökorras, üks reserv) kuivatatud õhk suunatakse seadmesse väävli põletamiseks ja gaasi lahjendamiseks töönormidele.

Vedela väävli põletamine koguses 5 kuni 15 m 3 / h (9 kuni 27 t/h) toimub kahes tsüklonahjus, mis asuvad üksteise suhtes 110 kraadise nurga all. ja ühendatud katlaga ühenduskambriga.

Põlemiseks tarnitakse vedelat filtreeritud väävlit temperatuuriga 135 ° C kuni 145 ° C. Igas ahjus on 4 aurukattega väävliotsikut ja üks käivitusgaasipõleti.

Gaasi temperatuuri energiatehnoloogilise katla väljalaskeavas juhib kuuma möödavoolu drosselklapp, mis juhib gaasi tsüklonahjude järelpõlemiskambrist, samuti külma möödaviik, mis juhib osa õhust katlaüksusest mööda. katla järel lõõri.

Loodusliku tsirkulatsiooniga, ühekäigulise gaasiga veetoru energiatehnoloogia seade on ette nähtud väävligaaside jahutamiseks vedela väävli põletamisel ja ülekuumendatud auru tekitamiseks temperatuuriga 420 ° C kuni 440 ° C rõhul 3,5–3,9 MPa.

Energiatehnoloogiline üksus koosneb järgmistest põhisõlmedest: trummel trumlisisese seadmega, konvektiivtalaga aurusti, torujahutusega raam, kahest tsüklonist ja üleminekukambrist koosnev ahi, portaal, raam trumm. 1. astme ülekuumendi ja 1. astme ökonomaiser on ühendatud üheks kaugseadmeks, 2. astme ülekuumendi ja 2. astme ökonomaiser asuvad eraldi kaugseadmetes.

Gaasi temperatuur pärast aurustusploki ees olevaid ahjusid tõuseb 1170 o C. Katla aurustusosas jahutatakse protsessigaas 450 o C-lt 480 o C-ni, pärast külma möödavoolu gaasi temperatuur. langeb 390 o C-lt 420 o C. Jahutatud protsessigaas suunatakse väävelhappe tootmise järgmisse etappi - vääveldioksiidi oksüdeerimine vääveltrioksiidiks kontaktaparaadis.

Väävel (S)
aatomnumber	16
Lihtsa aine välimus	helekollane rabe tahke, puhtal kujul lõhnatu
Aatomi omadused
Aatommass (moolmass)	32.066 a. e.m. (g/mol)
Aatomi raadius	127 õhtul
Ionisatsioonienergia (esimene elektron)	999,0 (10,35) kJ/mol (eV)
Elektrooniline konfiguratsioon	3s 2 3p 4
Keemilised omadused
kovalentne raadius	102 õhtul
Ioonide raadius	30 (+6e) 184 (-2e) pm
Elektronegatiivsus (Paulingu järgi)	2,58
Elektroodi potentsiaal	0
Oksüdatsiooniseisundid	6, 4, 2, -2
Lihtsa aine termodünaamilised omadused
Tihedus	2,070 g/cm³
Molaarne soojusmahtuvus	22,61 J/(K mol)
Soojusjuhtivus	0,27 W/(m K)
Sulamistemperatuur	386 tuhat
Sulamiskuumus	1,23 kJ/mol
Keemistemperatuur	717,824 tuhat
Aurustumissoojus	10,5 kJ/mol
Molaarne maht	15,5 cm³/mol
Lihtaine kristallvõre
Võre struktuur	ortorombiline
Võre parameetrid	a = 10,437 b = 12,845 c = 24,369 Å
c/a suhe	—
Debye temperatuur	n/a K

S	16
32,066
3s 2 3p 4
Väävel

Väävel (Väävel- tähis "S" perioodilisuse tabelis) - väga elektronegatiivne element, millel on mittemetallilised omadused. Vesiniku- ja hapnikuühendites on see osa erinevatest ioonidest, moodustab palju happeid ja sooli. Paljud väävlit sisaldavad soolad lahustuvad vees halvasti.

Looduslikud väävli mineraalid

Väävel on maakoore sisalduselt kuueteistkümnendal kohal. See esineb vabas (natiivses) olekus ja seotud kujul. Olulisemad looduslikud väävliühendid FeS2 on raudpüriit ehk püriit, ZnS on tsingi segu ehk sfaleriit (wurtsiit), PbS on pliiläige ehk galeen, HgS on kinaver, Sb2S3 on antimoniit. Lisaks leidub väävlit naftas, looduslikus kivisöes, maagaasides ja põlevkivis. Väävel on looduslikes vetes kuues element, esineb peamiselt sulfaadioonide kujul ja põhjustab magevee "püsiva" kareduse. Kõrgemate organismide jaoks elutähtis element, paljude valkude lahutamatu osa, on koondunud juustesse.

Avastamise ajalugu ja nime päritolu

Väävel (Sulfur, prantsuse Sufre, saksa Schwefel) nii oma olekus kui ka väävliühendite kujul on tuntud juba iidsetest aegadest. Põleva väävli lõhna, vääveldioksiidi lämmatava toime ja väävelvesiniku vastiku lõhnaga kohtusid inimesed ilmselt eelajaloolistel aegadel. Just nende omaduste tõttu kasutasid preestrid religioossete riituste ajal väävlit püha viiruki osana. Väävlit peeti vaimude või maa-aluste jumalate maailmast pärit üliinimlike olendite saaduseks. Väga kaua aega tagasi hakati väävlit kasutama sõjalistel eesmärkidel mitmesuguste põlevate segude osana. Juba Homeros kirjeldab "väävlisuitsu", põleva väävli eritiste surmavat mõju. Väävel oli arvatavasti osa "Kreeka tulest", mis vastasid hirmutas.

Umbes 8. sajandil hiinlased hakkasid seda kasutama pürotehnilistes segudes, eriti sellistes segudes nagu püssirohi. Väävli süttivus, kergus, kuidas see metallidega ühineb, moodustades sulfiide (näiteks metallitükkide pinnal), selgitab, et seda peeti "süttivuse põhimõtteks" ja metallimaakide asendamatuks komponendiks. Presbyter Theophilus (XII sajand) kirjeldab tõenäoliselt Vana-Egiptuses tuntud sulfiidse vasemaagi oksüdatiivse röstimise meetodit.

Araabia alkeemia perioodil tekkis metallide koostise elavhõbe-väävli teooria, mille kohaselt peeti väävlit kõigi metallide kohustuslikuks koostisosaks (isaks). Hiljem sai sellest üks kolmest alkeemikute printsiibist ja hiljem oli flogistoni teooria aluseks "süttivuse põhimõte". Väävli elementaarsuse tegi kindlaks Lavoisier oma põlemiskatsetes. Püssirohu kasutuselevõtuga Euroopas algas loodusliku väävli ekstraheerimise arendamine, samuti selle püriitidest saamise meetodi väljatöötamine; viimane oli levinud muistses Venemaal. Esimest korda kirjanduses kirjeldab seda Agricola. Seega pole väävli täpset päritolu kindlaks tehtud, kuid nagu eespool mainitud, kasutati seda elementi enne Kristuse sündi, mis tähendab, et see on inimestele tuttav juba iidsetest aegadest.

nime päritolu

Ladina keele päritolu väävel teadmata. Elemendi venekeelne nimi on tavaliselt tuletatud sanskritikeelsest "sirest" - helekollane. Võib-olla "väävli" suhe heebrea "serafi" - "serafi" mitmuse - tähtedega. põleb ja väävel põleb hästi. Vanavene ja vanaslaavi keeles on "väävel" üldiselt põlev aine, sealhulgas rasv.

Väävli päritolu

Loodusliku väävli suured akumulatsioonid ei ole nii tavalised. Sagedamini esineb see mõnes maagis. Looduslik väävlimaak on puhta väävliga segatud kivim.

Millal need kandmised tekkisid – samaaegselt kaasnevate kivimitega või hiljem? Uurimis- ja uurimistööde suund sõltub vastusest sellele küsimusele. Kuid hoolimata aastatuhandete pikkusest suhtlemisest väävliga pole inimkonnal ikka veel selget vastust. On mitmeid teooriaid, mille autorid on vastandlikel seisukohtadel.

Süngeneesi (st väävli ja põhikivimite samaaegse moodustumise) teooria viitab sellele, et loodusliku väävli moodustumine toimus madalas vees. Spetsiaalsed bakterid redutseerisid vees lahustunud sulfaadid vesiniksulfiidiks, mis tõusis üles, sisenes oksüdeerivasse tsooni ja siin oksüdeeriti see keemiliselt või teiste bakterite osalusel elementaarseks väävliks. Väävel settis põhja ja seejärel moodustas väävlit sisaldav muda maagi.

Epigeneesi (põhikivimitest hiljem moodustuvad väävlisulused) teoorial on mitu võimalust. Kõige tavalisem neist viitab sellele, et läbi kivimite tungiv põhjavesi on rikastatud sulfaatidega. Kui sellised veed puutuvad kokku nafta- või maagaasimaardlatega, redutseeritakse sulfaadioonid süsivesinike toimel vesiniksulfiidiks. Vesiniksulfiid tõuseb pinnale ja oksüdeerides eraldab kivimite tühimike ja pragude kaudu puhast väävlit.

Viimastel aastakümnetel on üha enam kinnitust leidnud epigeneesi teooria üks variante, metasomatoosi teooria (kreeka keeles tähendab “metasomatosis” asendamist). Selle järgi toimub sügavustes pidevalt kipsi CaSO4-H2O ja anhüdriidi CaSO4 muutumine väävliks ja kaltsiidiks CaCO3.

Selle teooria lõid 1935. aastal Nõukogude teadlased L. M. Miropolsky ja B. P. Krotov. Selle kasuks räägib eelkõige selline tõsiasi.

1961. aastal avastati Iraagis Mishrak väli. Väävel on siin suletud karbonaatkivimitesse, mis moodustavad võlvi, mida toetavad väljuvad toed (geoloogias nimetatakse neid tiibadeks). Need tiivad koosnevad peamiselt anhüdriidist ja kipsist. Sama pilti täheldati ka kodumaisel Shor-Su põllul.

Nende maardlate geoloogilist originaalsust saab seletada vaid metasomatismi teooria seisukohast: primaarne kips ja anhüdriit on muutunud sekundaarseteks karbonaatmaagideks, mis on segatud loodusliku väävliga. Oluline pole mitte ainult mineraalide lähedus – keskmine väävlisisaldus nende maardlate maagis on võrdne keemiliselt seotud väävli sisaldusega anhüdriidis. Ja nende maardlate maagi väävli ja süsiniku isotoopkoostise uuringud andsid metasomatismi teooria pooldajatele täiendavaid argumente.

Kuid on üks "aga": kipsi väävliks ja kaltsiidiks muundamise protsessi keemia pole veel selge ja seetõttu pole põhjust pidada metasomatismi teooriat ainsaks õigeks. Maakeral on praegugi järvi (eriti Sernovodski lähedal asuv Väävlijärv), kus toimub väävli süngeneetiline sadestumine ja väävlit sisaldav muda ei sisalda ei kipsi ega anhüdriiti.

Teooriate ja hüpoteeside mitmekesisus loodusliku väävli päritolu kohta ei tulene mitte ainult ja mitte niivõrd meie teadmiste ebatäielikkusest, vaid ka sügavustes toimuvate nähtuste keerukusest. Juba põhikooli matemaatikast teame kõik, et sama tulemuseni võivad viia erinevad teed. See seadus kehtib ka geokeemia kohta.

Kviitung

Väävlit saadakse peamiselt loodusliku väävli sulatamisel otse kohtades, kus see esineb maa all. Väävlimaake kaevandatakse erineval viisil – olenevalt esinemistingimustest. Väävli ladestumisega kaasneb peaaegu alati mürgiste gaaside - väävliühendite - kogunemine. Lisaks ei tohi me unustada selle isesüttimise võimalust.

Maagi kaevandamine avatud viisil on järgmine. Kõndivad ekskavaatorid eemaldavad kivimikihid, mille all asub maak. Maagikiht purustatakse plahvatustega, misjärel maakiviplokid suunatakse väävlisulatusse, kus kontsentraadist väävel ekstraheeritakse.

1890. aastal tegi Hermann Frasch ettepaneku sulatada väävel maa all ja pumbata see maapinnale läbi naftakaevude sarnaste kaevude. Väävli suhteliselt madal (113°C) sulamistemperatuur kinnitas Fraschi idee reaalsust. 1890. aastal algasid katsed, mis viisid eduni.

Väävli maakidest väävli saamiseks on mitu meetodit: auru-vesi, filtreerimine, termiline, tsentrifugaalne ja ekstraheerimine.

Väävlit leidub suurtes kogustes ka gaasilises olekus maagaasis (vesiniksulfiidi, vääveldioksiidi kujul). Ekstraheerimise ajal ladestub see torude ja seadmete seintele, blokeerides need. Seetõttu püütakse see gaasist kinni võimalikult kiiresti pärast ekstraheerimist. Saadud keemiliselt puhas peen väävel on ideaalne tooraine keemia- ja kummitööstusele.

Suurim vulkaanilise päritoluga loodusliku väävli leiukoht asub Iturupi saarel A + B + C1 kategooria varudega - 4227 tuhat tonni ja kategooria C2 - 895 tuhat tonni, millest piisab 200 tuhande võimsusega ettevõtte ehitamiseks. tonni granuleeritud väävlit aastas.

Tootjad

Peamised väävlitootjad Venemaal on OAO Gazpromi ettevõtted: OOO Gazprom dobycha Astrakhan ja OOO Gazprom dobycha Orenburg, kes saavad selle gaasi puhastamise käigus kõrvalsaadusena.

Füüsikalised omadused

Loodusliku väävli kristallide loomulik kooskasv

Väävel erineb oluliselt hapnikku võime moodustada väävliaatomitest stabiilseid ahelaid ja tsükleid. Kõige stabiilsemad on kroonikujulised tsüklilised molekulid S 8, mis moodustavad rombilise ja monokliinilise väävli. See on kristalne väävel – rabe kollane aine. Lisaks on võimalikud suletud (S4, S6) ahelaga ja avatud ahelaga molekulid. Sellises kompositsioonis on plastiline väävel, pruun aine. Plastilise väävli valem kirjutatakse enamasti lihtsalt kui S, kuna kuigi sellel on molekulaarne struktuur, on see erinevate molekulidega lihtsate ainete segu. Väävel on vees lahustumatu, mõned selle modifikatsioonid lahustuvad orgaanilistes lahustites, näiteks süsinikdisulfiidis. Väävlit kasutatakse väävelhappe tootmiseks, kummi vulkaniseerimiseks, fungitsiidina põllumajanduses ja kolloidse väävlina - ravimina. Samuti kasutatakse väävel-bituumeni kompositsioonide koostises olevat väävlit väävelasfaldi saamiseks ja portlandtsemendi asendajana väävelbetooni saamiseks. S + O 2 \u003d SO 2

Spektraalanalüüsi kasutades leiti, et tegelikult on väävli oksüdeerimine dioksiidiks ahelreaktsioon ja toimub mitmete vaheproduktide moodustumisega: väävelmonoksiid S 2 O 2, molekulaarne väävel S 2, vabad väävliaatomid S ja väävelmonooksiidi vabad radikaalid SO.

Metallidega suhtlemisel moodustab see sulfiide. 2Na + S = Na2S

Kui neile sulfiididele lisatakse väävlit, tekivad polüsulfiidid: Na 2 S + S = Na 2 S 2

Kuumutamisel reageerib väävel süsiniku, räni, fosfori, vesinikuga:
C + 2S = CS 2 (süsinikdisulfiid)

Väävel lahustub kuumutamisel leelistes – disproportsioonireaktsioon
3S + 6KOH = K2SO3 + 2K2S + 3H2O

Väävli tuleomadused

Peeneks jahvatatud väävel on kalduvus keemilisele isesüttimisele niiskuse juuresolekul, kokkupuutel oksüdeerivate ainetega ja ka segus kivisöe, rasvade, õlidega. Väävel moodustab plahvatusohtlikke segusid nitraatide, kloraatide ja perkloraatidega. See süttib spontaanselt kokkupuutel pleegitusainega.

Kustutusvahendid: pihustatud vesi, õhk-mehaaniline vaht.

Väävli põlemise tuvastamine on keeruline probleem. Leeki on inimsilma või videokaameraga raske tuvastada, sinise leegi spekter jääb peamiselt ultraviolettkiirguse ulatusse. Põlemine toimub madalal temperatuuril. Põlemise tuvastamiseks soojusanduriga on vaja see asetada otse väävli lähedusse. Väävlileek ei kiirga infrapunaalas. Seega tavalised infrapunadetektorid seda ei tuvasta. Nad tuvastavad ainult sekundaarseid tulekahjusid. Väävelleek ei eralda veeauru. Seetõttu nikliühendeid kasutavad ultraviolett-leegidetektorid ei tööta.

Väävli põlemine toimub sarnaselt vedelike põlemisega ainult sulas olekus. Ülemine põleva väävli kiht keeb, tekitades aurud, mis moodustavad nõrga kuni 5 cm kõrguse leegi. Väävli põletamisel on leegi temperatuur 1820 ° C

Tulekahjud väävliladudes

1995. aasta detsembris puhkes Lõuna-Aafrika Vabariigis Lääne-Kapimaa osariigis Somerset Westi linnas asuvas vabaõhu väävlihoidlas suur tulekahju, milles hukkus kaks inimest.

16. jaanuaril 2006 süttis õhtul kella viie paiku Tšerepovetsi tehases "Ammophos" väävliladu. Põlenguala kokku on umbes 250 ruutmeetrit. See õnnestus täielikult likvideerida alles teise öö alguses. Ohvreid ega vigastatuid pole.

15. märtsil 2007 puhkes varahommikul tulekahju ettevõttes Balakovo Fiber Materials Plant LLC suletud väävlilaos. Põlenguala oli 20 ruutmeetrit. Tulekahju kallal töötas 4 tuletõrjebrigaadi 13-liikmelise koosseisuga. Põleng kustutati umbes poole tunniga. Kahju pole tehtud.

4. ja 9. märtsil 2008 toimus Atyrau piirkonnas TCO väävlihoidlas Tengizi väljal väävlipõleng. Esimesel juhul kustutati tulekahju kiiresti, teisel juhul põles väävel 4 tundi. Nafta rafineerimisjäätmete põletamise maht, mis Kasahstani seaduste kohaselt sisaldab väävlit, ulatus üle 9 tuhande kilogrammi.

2008. aasta aprillis süttis Samara oblastis Kryaži küla lähedal ladu, kus hoiti 70 tonni väävlit. Tulekahjule omistati teine keerukuse kategooria. Sündmuskohale lahkus 11 tuletõrjet ja päästjat. Sel hetkel, kui tuletõrjujad lao lähedal olid, ei põlenud veel kogu väävel, vaid sellest vaid väike osa - umbes 300 kilogrammi. Süttimispind koos laoga külgnevate kuiva muru aladega oli 80 ruutmeetrit. Tuletõrjujatel õnnestus leegid kiiresti maandada ja tulekahju lokaliseerida: lõkked olid kaetud mullaga ja üle ujutatud veega.

2009. aasta juulis põles Dneprodzeržinskis väävel. Põleng toimus ühes linna Bagleysky linnaosa koksiettevõttes. Tuli haaras endasse üle kaheksa tonni väävlit. Ükski tehase töötajatest viga ei saanud.

Väävli põlemisprotsessi füüsikalised ja keemilised alused.

S põlemine toimub suure soojushulga vabanemisega: 0,5S 2g + O 2g \u003d SO 2g, ΔH \u003d -362,43 kJ

Põlemine on keemiliste ja füüsikaliste nähtuste kompleks. Põletusahjus tuleb tegeleda keeruliste kiiruste, kontsentratsioonide ja temperatuuride väljadega, mida on matemaatiliselt raske kirjeldada.

Sula S põlemine sõltub üksikute tilkade interaktsiooni ja põlemise tingimustest. Põlemisprotsessi efektiivsuse määrab iga väävliosakese täieliku põlemise aeg. Väävli põlemisele, mis toimub ainult gaasifaasis, eelneb S aurustamine, selle aurude segunemine õhuga ja segu kuumutamine temperatuurini t, mis tagab vajaliku reaktsioonikiiruse. Kuna aurustumine tilga pinnalt algab intensiivsemalt alles teatud t juures, tuleb iga vedela väävli tilk selle t-ni kuumutada. Mida kõrgem t, seda kauem kulub tilga soojendamiseks. Kui tilga pinna kohal moodustub põlev segu aurudest S ja õhust maksimaalse kontsentratsiooniga ja t, tekib süttimine. Tilga S põlemisprotsess sõltub põlemistingimustest: t ja gaasivoolu suhtelisest kiirusest ning vedeliku S füüsikalis-keemilistest omadustest (näiteks tahke tuha lisandite olemasolust S-s) ning koosneb järgmistest etappidest. : 1-vedeliku S tilkade segamine õhuga; 2-nende tilkade kuumutamine ja aurustumine; 3-termiline auru lõhestav S; 4-gaasifaasi moodustumine ja selle süütamine; 5-gaasifaasi põlemine.

Need etapid toimuvad peaaegu samaaegselt.

Kuumutamisel hakkab tilk vedelikku S aurustuma, S aurud hajuvad põlemistsooni, kus kõrgel t hakkavad nad aktiivselt reageerima õhu O 2 -ga, toimub S difusioonpõlemisprotsess koos õhuga. SO 2 moodustumine.

Kõrge t korral on oksüdatsioonireaktsiooni S kiirus suurem kui füüsikaliste protsesside kiirus, mistõttu põlemisprotsessi üldise kiiruse määravad massi- ja soojusülekande protsessid.

Molekulaarne difusioon määrab rahuliku, suhteliselt aeglase põlemisprotsessi, samas kui turbulentne difusioon kiirendab seda. Kui tilkade suurus väheneb, väheneb aurustumisaeg. Väävliosakeste peenpihustamine ja nende ühtlane jaotumine õhuvoolus suurendab kontaktpinda, hõlbustab osakeste kuumutamist ja aurustumist. Iga tilga S põlemisel põleti koostises tuleks eristada 3 perioodi: I- inkubeerimine; II- intensiivne põletustunne; III- läbipõlemisperiood.

Kui piisk põleb, eralduvad selle pinnalt leegid, mis meenutavad päikesekiirteid. Vastupidiselt tavapärasele difusioonpõletamisele, kus leegid väljuvad põleva tilga pinnalt, nimetati seda "plahvatusohtlikuks põlemiseks".

S-tilga põlemine difusioonirežiimis toimub molekulide aurustamisega tilga pinnalt. Aurustumiskiirus sõltub vedeliku füüsikalistest omadustest ja keskkonna t-st ning selle määrab aurustumiskiiruse tunnus. Diferentsiaalrežiimis süttib S I ja III perioodil. Tilga plahvatusohtlikku põlemist täheldatakse ainult intensiivse põlemise perioodil II perioodil. Intensiivse põlemisperioodi kestus on võrdeline tilga esialgse läbimõõduga kuubikuga. See on tingitud asjaolust, et plahvatusohtlik põlemine on tilga mahus toimuvate protsesside tagajärg. Põlemiskiiruse tunnusarvut. f-le poolt: To= /τ sg;

d n on tilga algläbimõõt, mm; τ on tilga täieliku põlemise aeg, s.

Tilga põlemiskiiruse tunnus on võrdne difusiooni ja plahvatusohtliku põlemise omaduste summaga: 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 - põlemiskiiruse konstant t 1 juures \u003d 1073 K. K T2 - konst. kuumutuskiirus t juures erineb t 1-st. Еа on aktiveerimisenergia (7850 kJ/mol).

SIIS. Vedeliku S tõhusa põlemise peamised tingimused on: kogu vajaliku õhuhulga varustamine põleti suudmesse, vedeliku S peen ja ühtlane pihustamine, voolu turbulents ja kõrge t.

Vedeliku S aurumise intensiivsuse üldine sõltuvus gaasi kiirusest ja t: K 1= a∙V/(b+V); a, b on t-st sõltuvad konstandid. V - kiirus gaas, m/s. Suurema t korral saadakse aurustumisintensiivsuse S sõltuvus gaasi kiirusest järgmiselt: K 1= K o ∙ V n ;

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

Kui t tõuseb 120-lt 180 o C-le, suureneb S aurustumise intensiivsus 5-10 korda ja t 180 kuni 440 o C 300-500 korda.

Aurustumiskiirus gaasi kiirusel 0,104 m/s määratakse: = 8,745 - 2600/T (temperatuuril 120-140 o C); = 7,346 -2025/T (temperatuuril 140-200 o C); = 10,415-3480/T (200-440 °C juures).

Aurustumiskiiruse S määramiseks igal t temperatuuril 140–440 ° C ja gaasi kiirusel vahemikus 0,026–0,26 m / s leitakse see kõigepealt gaasi kiirusel 0,104 m / s ja arvutatakse ümber teisele kiirusele: lg = lg + n ∙ lgV `` /V ` ; Vedela väävli aurustumiskiiruse ja põlemiskiiruse väärtuse võrdlus näitab, et põlemise intensiivsus ei saa ületada aurustumiskiirust väävli keemistemperatuuril. See kinnitab põlemismehhanismi õigsust, mille kohaselt väävel põleb ainult auru kujul. Väävli auru oksüdatsiooni kiiruskonstant (reaktsioon kulgeb teist järku võrrandi järgi) määratakse kineetilise võrrandiga: -dС S /d = К∙С S ∙С О2 ; C S on auru kontsentratsioon S; C O2 - konts-I aurud O 2; K on reaktsioonikiiruse konstant. Aurude S ja O 2 kogukontsentratsioon op-yut: C S= a(1-x); O2-ga= b - 2ax; a on auru algkontsentratsioon S; b - O 2 aurude algkontsentratsioon; х on auru oksüdatsiooniaste S. Seejärel:

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

Oksüdatsioonireaktsiooni S SO2-ks kiiruskonstant: lgK\u003d B - A / T;

C kohta	650 - 850	850 - 1100
AT	3,49	2,92
AGA

Tilgad väävlit d< 100мкм сгорают в диффузионном режиме; d>100 µm lõhkeaines, 100-160 µm piirkonnas, tilkade põlemisaeg ei suurene.

See. põlemisprotsessi intensiivistamiseks on soovitav väävlit pihustada piiskadeks d = 130-200 µm, mis nõuab lisaenergiat. Põletamisel sai sama arv S. SO 2 on seda kontsentreeritum, seda väiksem on ahjugaasi maht ja seda suurem on selle t.

1 - CO2; 2 – SO2-ga

Joonisel on näidatud ligikaudne seos t ja SO 2 kontsentratsiooni vahel ahjugaasis, mis tekib väävli adiabaatilisel põlemisel õhus. Praktikas saadakse väga kontsentreeritud SO 2, mida piirab asjaolu, et temperatuuril t > 1300 hävib ahju ja gaasikanalite vooder kiiresti. Lisaks võivad nendes tingimustes tekkida kõrvalreaktsioonid õhu O 2 ja N 2 vahel lämmastikoksiidide moodustumisega, mis on SO 2 ebasoovitav lisand, seetõttu hoitakse väävelahjudes tavaliselt t = 1000-1200. Ja ahjugaasid sisaldavad 12-14 mahuprotsenti SO 2 . Ühest mahust O 2 moodustub üks ruumala SO 2, seetõttu on S põletamisel õhus maksimaalne teoreetiline SO 2 sisaldus põlemisgaasis 21%. Õhus S põletamisel tulistamine. O 2 SO 2 sisaldus gaasisegus võib suureneda sõltuvalt O 2 kontsentratsioonist. SO 2 teoreetiline sisaldus võib S põletamisel puhtas O 2-s ulatuda 100%-ni. S põletamisel õhus ja erinevates hapniku-lämmastiku segudes saadava röstgaasi võimalik koostis on näidatud joonisel:

Ahjud väävli põletamiseks.

S põletamine väävelhappe tootmisel toimub pihustatud või TV olekus ahjudes. Sulanud S põletamiseks kasutage düüsi, tsükloni ja vibratsiooniahjusid. Kõige laialdasemalt kasutatavad on tsüklon ja pihusti. Need ahjud klassifitseeritakse märkide järgi:- vastavalt paigaldatud düüside tüübile (mehaaniline, pneumaatiline, hüdrauliline) ja nende asukohale ahjus (radiaalne, tangentsiaalne); - põlemiskambrite sees olevate ekraanide olemasolu tõttu; - teostuse järgi (horisondid, vertikaalid); - vastavalt õhuvarustuse sisselaskeavade asukohale; - seadmetele õhuvoolu segamiseks S aurudega; - põlemissoojuse S kasutamise seadmetele; - kaamerate arvu järgi.

Düüsiga ahi (riis)

1 - terassilinder, 2 - vooder. 3 - asbest, 4 - vaheseinad. 5 - otsik kütuse pihustamiseks, 6 düüsi väävli pihustamiseks,

7 - kast ahju õhu varustamiseks.

Sellel on üsna lihtne disain, seda on lihtne hooldada, sellel on gaasikujutis, konstantne SO 2 kontsentratsioon. Tõsiste puudusteni hõlmavad järgmist: vaheseinte järkjärguline hävitamine kõrge t tõttu; põlemiskambri madal soojusstress; raskused kõrge kontsentratsiooniga gaasi hankimisel, tk. kasutage palju õhku; põlemisprotsendi sõltuvus pihustamise kvaliteedist S; märkimisväärne kütusekulu ahju käivitamisel ja kuumutamisel; suhteliselt suured mõõtmed ja kaal ning sellest tulenevalt märkimisväärsed kapitaliinvesteeringud, tootmispinnad, tegevuskulud ja suured soojuskadud keskkonda.

Ideaalsem tsükloni ahjud.

1 - eelkamber, 2 - õhukast, 3, 5 - järelpõlemiskambrid, 4. 6 pigistusrõngast, 7, 9 - düüsid õhuvarustuseks, 8, 10 - düüsid väävliga varustamiseks.

Kohaletoimetamine: tangentsiaalne õhusisend ja S; tagab S ühtlase põlemise ahjus tänu paremale voolu turbulentsile; võimalus saada lõppprotsessigaas kuni 18% SO 2; ahju ruumi kõrge termiline pinge (4,6 10 6 W / m 3); aparaadi maht väheneb 30-40 korda võrreldes sama võimsusega düüsiahju mahuga; püsikontsentratsioon SO 2; põlemisprotsessi S lihtne reguleerimine ja selle automatiseerimine; madal aeg ja põlev materjal ahju kütmiseks ja käivitamiseks pärast pikka seiskamist; madalam lämmastikoksiidide sisaldus pärast ahju. Põhinädalad seotud kõrge t-ga põlemisprotsessis; voodri ja keevisõmbluste võimalik pragunemine; S-i ebarahuldav pihustamine põhjustab selle aurude läbimurde t / vahetusseadmetes pärast ahju ja sellest tulenevalt seadmete korrosiooni ja t ebaühtlust t / vahetusseadmete sisselaskeavas.

Sulatatud S võib ahju siseneda tangentsiaalsete või aksiaalsete düüside kaudu. Düüside aksiaalse asukohaga on põlemistsoon perifeeriale lähemal. Tangensis - keskpunktile lähemal, mille tõttu väheneb kõrge t mõju voodrile. (riis) Gaasi voolukiirus on 100-120m / s - see loob soodsad tingimused massi- ja soojusülekandeks ning põlemiskiirus suureneb S.

Vibratsiooniahi (riis).

1 – põleti ahjupea; 2 - tagasivooluventiilid; 3 - vibratsioonikanal.

Vibropõlemisel muutuvad perioodiliselt kõik protsessi parameetrid (rõhk kambris, gaasisegu kiirus ja koostis, t). Seade vibraatide jaoks. põlemist S nimetatakse ahi-põletiks. Enne ahju segatakse S ja õhk kokku ning need voolavad läbi tagasilöögiklappide (2) ahju-põleti peasse, kus segu põletatakse. Tooraine tarnimine toimub osade kaupa (protsessid on tsüklilised). Selles ahju versioonis suureneb soojusvõimsus ja põlemiskiirus märkimisväärselt, kuid enne segu süütamist tuleb pihustatud S hästi õhuga segada, et protsess toimuks koheselt. Sel juhul segunevad põlemissaadused hästi, S-osakesi ümbritsev SO 2 gaasikile hävib ja hõlbustab uute O 2 portsjonite juurdepääsu põlemistsooni. Sellises ahjus ei sisalda tekkiv SO 2 põlemata osakesi, selle kontsentratsioon on ülaosas kõrge.

Tsüklonahju jaoks on düüsiahjuga võrreldes 40-65 korda suurem termiline pinge, võimalus saada kontsentreeritumat gaasi ja suurem auru tootmine.

Ahjude kõige olulisem varustus vedeliku S põletamiseks on otsik, mis peab tagama vedeliku S õhukese ja ühtlase pihustamise, selle hea segunemise õhuga düüsis endas ja selle taga, vedeliku S voolukiiruse kiire reguleerimise ajal. säilitades vajaliku suhte õhuga, kindla kuju stabiilsuse, põleti pikkuse ning ka kindla disainiga, töökindla ja hõlpsasti kasutatava. Düüside sujuvaks tööks on oluline, et S oleks tuhast ja bituumenist hästi puhastatud. Düüsid on mehaanilise (saagis oma rõhu all) ja pneumaatilise (pihustamises osaleb endiselt õhk) toimega.

Väävli põlemissoojuse kasutamine.

Reaktsioon on väga eksotermiline, mille tulemusena eraldub suur hulk soojust ja gaasi temperatuur ahjude väljalaskeava juures on 1100-1300 0 C. SO 2 kontaktoksüdatsiooni korral gaasi temperatuur 1. Cat-ra kihi temperatuur ei tohiks ületada 420 - 450 0 C. Seetõttu on enne SO 2 oksüdatsioonifaasi vaja gaasivoogu jahutada ja liigne soojus ära kasutada. Soojustagastuseks väävlil töötavates väävelhappesüsteemides kasutatakse enim loodusliku soojustsirkulatsiooniga vesitoru soojustagastusega katlaid. SETA - C (25 - 24); RKS 95 / 4,0 - 440.

Energiatehnoloogiline katel RKS 95/4.0 - 440 on vesitoru, loodusliku tsirkulatsiooniga gaasikindel katel, mis on mõeldud töötama surve all. Katel koosneb 1. ja 2. astme aurustitest, 1.2 astme kaugökonomisaatoritest, 1.2 astme kaugülekuumenditest, trumlist, väävlipõletusahjudest. Ahi on ette nähtud kuni 650 tonni vedeliku põletamiseks. Väävel päevas. Ahi koosneb kahest tsüklonist, mis on üksteise suhtes 110° nurga all ühendatud, ja üleminekukambrist.

Sisekorpus läbimõõduga 2,6 m, toetub vabalt tugedele. Väliskesta läbimõõt on 3 m Sise- ja väliskesta moodustatud rõngakujuline ruum täidetakse õhuga, mis seejärel läbi düüside siseneb põlemiskambrisse. Väävel tarnitakse ahju 8 väävlipihustiga, 4 igal tsüklonil. Väävli põlemine toimub pöörlevas gaasi-õhu voolus. Voolu keerutamine saavutatakse õhu tangentsiaalsel juhtimisel põlemistsüklonisse läbi õhudüüside, 3 igas tsüklonis. Õhuhulka reguleeritakse iga õhuotsiku mootoriga klappidega. Üleminekukamber on ette nähtud gaasivoolu suunamiseks horisontaaltsüklonitest aurusti vertikaalsesse gaasikanalisse. Küttekolde sisepind on vooderdatud kaubamärgi MKS-72 muliitkorund tellisega, paksusega 250 mm.

1 - tsüklonid

2 - üleminekukamber

3 - aurustusseadmed