Izgaranje sumpora u suhom zraku i povrat topline za proizvodnju energetske pare. Svojstva sumpora, njegova interakcija s metalima, halogenima i kisikom

Ovisnost stupnja disocijacije sumporne pare o temperaturi.

Izgaranje sumpora je složen proces zbog činjenice da sumpor ima molekule s različitim brojem atoma u različitim alotropskim stanjima i velike ovisnosti njegovih fizikalno-kemijskih svojstava o temperaturi. Mehanizam reakcije i prinos proizvoda mijenjaju se i s temperaturom i s tlakom kisika.

Primjer ovisnosti točke rosišta o sadržaju CO2 u produktima izgaranja.

Izgaranje sumpora na 80°C moguće je iz raznih razloga. Još uvijek ne postoji čvrsto utemeljena teorija o ovom procesu. Pretpostavlja se da se dio toga događa u samoj peći na visokoj temperaturi i uz dovoljan višak zraka. Studije u tom smjeru (sl. 6b) pokazuju da je pri malom višku zraka (reda cst 105 i niže), stvaranje 80 s u plinovima oštro smanjeno.

Izgaranje sumpora u kisiku odvija se na 280 C, a na zraku na 360 C.

Izgaranje sumpora događa se u cijelom volumenu peći. U tom slučaju dobivaju se koncentriraniji plinovi i njihova obrada se provodi u aparatima manjih dimenzija, a pročišćavanje plinova je gotovo eliminirano. Sumporni dioksid dobiven spaljivanjem sumpora, osim za proizvodnju sumporne kiseline, koristi se u nizu industrija za čišćenje uljnih ostataka kao rashladno sredstvo, u proizvodnji šećera itd. SCb se transportira u čeličnim cilindrima i spremnicima u tekućini. država. Ukapljivanje SO2 provodi se komprimiranjem prethodno osušenog i ohlađenog plina.

Izgaranje sumpora odvija se u cijelom volumenu peći i završava u komorama koje čine pregrade 4, gdje se dovodi dodatni zrak. Vrući plin iz peći koji sadrži sumporni dioksid ispušta se iz ovih komora.

Izgaranje sumpora vrlo je lako uočiti u mehaničkim pećima. Na gornjim katovima peći, gdje ima puno FeS2 u sagorijevšem materijalu, cijeli plamen je obojen plavo - to je karakterističan plamen izgaranja sumpora.

Proces gorenja sumpora opisuje se jednadžbom.

Izgaranje sumpora promatra se kroz kontrolno staklo u stijenci ložišta. Temperaturu rastaljenog sumpora treba održavati unutar 145 - 155 C. Ako nastavite povećavati temperaturu, viskoznost sumpora se postupno povećava i na 190 C pretvara se u gustu tamnosmeđu masu, što ga čini izuzetno teškim za pumpanje i sprej.

Kada sumpor gori, postoji jedna molekula kisika po atomu sumpora.

Shema kombiniranog sustava kontaktnog tornja koji koristi prirodnu kiselinu tornja kao sirovinu.

Izgaranjem sumpora u ložištu dobiva se sumporni dioksid prženja sa sadržajem oko 14% S02 i temperaturom na izlazu iz ložišta oko 1000 C. S tom temperaturom plin ulazi u kotao otpadne topline 7, gdje para se dobiva snižavanjem njezine temperature na 450 C. Sumporni dioksid sa sadržajem od oko 8% SO2 mora se poslati u kontaktni uređaj 8, stoga se nakon kotla za otpadnu toplinu dio plina ili sav plin izgaranja razrjeđuje do 8% SO2 zrakom zagrijanim u izmjenjivaču topline. 9. U kontaktnom aparatu 50 - 70% sumpornog anhidrida oksidira se u sumporni anhidrid.

Iz Wikipedije.

Vatrogasna svojstva sumpora.
Fino mljeveni sumpor sklon je kemijskom samozapaljenju u prisutnosti vlage, u dodiru s oksidacijskim sredstvima, a također i u smjesama s ugljenom, mastima i uljima. Sumpor stvara eksplozivne smjese s nitratima, kloratima i perkloratima. Spontano se pali u dodiru s izbjeljivačem.

Sredstva za gašenje: vodeni sprej, zračno-mehanička pjena.

Prema W. Marshallu, sumporna prašina je klasificirana kao eksplozivna, ali za eksploziju je potrebna dovoljno visoka koncentracija prašine - oko 20 g / m³ (20 000 mg / m³), ​​​​ta je koncentracija višestruko veća od maksimalno dopuštene koncentracije za osoba u zraku radnog prostora - 6 mg/m³.

Pare sa zrakom stvaraju eksplozivnu smjesu.

Izgaranje sumpora odvija se samo u rastaljenom stanju, slično kao i izgaranje tekućina. Gornji sloj gorućeg sumpora vrije, stvarajući pare koje stvaraju slabašan plamen visok do 5 cm. Temperatura plamena pri gorenju sumpora je 1820 ° C.

Budući da se zrak po volumenu sastoji od približno 21% kisika i 79% dušika, a pri izgaranju sumpora iz jednog volumena kisika dobiva se jedan volumen SO2, najveći teoretski mogući sadržaj SO2 u plinskoj smjesi je 21%. U praksi se izgaranje događa s određenim viškom zraka, a volumni sadržaj SO2 u plinskoj smjesi manji je od teoretski mogućeg, obično 14 ... 15%.

Detekcija izgaranja sumpora protupožarnom automatikom težak je problem. Plamen je teško detektirati ljudskim okom ili video kamerom, spektar plavog plamena leži uglavnom u ultraljubičastom području. Toplina nastala u požaru rezultira nižim temperaturama od požara drugih uobičajenih zapaljivih tvari. Za otkrivanje izgaranja pomoću detektora topline, potrebno ga je postaviti neposredno blizu sumpora. Plamen sumpora ne zrači u infracrvenom području. Stoga ga uobičajeni infracrveni detektori neće otkriti. Otkrit će samo sekundarne požare. Sumporni plamen ne ispušta vodenu paru. Stoga ultraljubičasti detektori 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 redovito čistiti od prašine;
skladišni prostor mora biti stalno ventiliran prirodnom ventilacijom s otvorenim vratima;
drobljenje grudica sumpora na rešetki bunkera provoditi drvenim maljevima ili alatom od materijala koji ne iskri;
transporteri za opskrbu sumporom proizvodnih pogona moraju biti opremljeni detektorima metala;
na mjestima skladištenja i korištenja sumpora potrebno je predvidjeti uređaje (stranice, pragove s rampom itd.) 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 korištenje otvorene vatre;
spremiti i spremiti nauljene krpe i krpe;
prilikom popravka koristite alat od materijala koji iskri.

Čisti sumpor se dovodi grijanim cjevovodom od nadvožnjaka do kolektora. Izvor tekućeg sumpora u pržionici može biti kako postrojenje za topljenje i filtriranje grudvastog sumpora, tako i postrojenje za odvod i skladištenje tekućeg sumpora iz željezničkih cisterni. Iz kolektora kroz međukolektor kapaciteta 32 m3, sumpor se pumpa kroz prstenasti sumporovod u kotlovsku jedinicu za izgaranje u struji osušenog zraka.

Kada se sumpor spali, sumporov dioksid nastaje reakcijom:

S(tekućina) + O2(plin) = ​​SO2(plin) + 362,4 kJ.

Ova reakcija se odvija uz oslobađanje topline.

Proces izgaranja tekućeg sumpora u zračnoj atmosferi ovisi o uvjetima pečenja (temperatura, brzina protoka plina), fizičkim i kemijskim svojstvima (prisutnost pepela i bitumenskih nečistoća u njemu, itd.) i sastoji se od zasebnih uzastopnih faza:

miješanje kapi tekućeg sumpora sa zrakom;

zagrijavanje i isparavanje kapi;

stvaranje plinovite faze i paljenje plinovitog sumpora;

izgaranje para u plinovitoj fazi.

Ove faze su neodvojive jedna od druge i odvijaju se istovremeno i paralelno. Postoji proces difuzijskog izgaranja sumpora uz stvaranje sumpornog dioksida, mala količina sumpornog dioksida oksidira se u trioksid. Pri izgaranju sumpora, s porastom temperature plina, koncentracija SO2 raste proporcionalno temperaturi. Sagorijevanjem sumpora nastaju i dušikovi oksidi koji zagađuju proizvodnu kiselinu i zagađuju štetne emisije. Količina nastalih dušikovih oksida ovisi o načinu izgaranja sumpora, višku zraka i temperaturi procesa. Kako temperatura raste, povećava se količina nastalih dušikovih oksida. S povećanjem koeficijenta viška zraka povećava se količina nastalih dušikovih oksida, koja doseže maksimum pri koeficijentu viška zraka od 1,20 do 1,25, a zatim opada.

Proces izgaranja sumpora provodi se na projektiranoj temperaturi ne višoj od 1200ºC uz dovod viška zraka u ciklonske peći.

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

Upuhivanjem hladnog osušenog zraka u plinovod ispred kontaktnog aparata procesni plin se dodatno hladi i razrjeđuje na radne standarde (ukupni volumni udio sumpor dioksida i trioksida nije veći od 11,0%, temperatura je od 390°C do 420°C).

Tekući sumpor dovodi se u mlaznice ciklonskih peći jedinice za izgaranje pomoću dvije potopljene pumpe, od kojih je jedna rezervna.

Zrak osušen u tornju za sušenje pomoću puhala (jedan - radni, jedan - rezervni) dovodi se u jedinicu za spaljivanje sumpora i razrjeđivanje plina do radnih standarda.

Spaljivanje tekućeg sumpora u količini od 5 do 15 m 3 / h (od 9 do 27 t / h) provodi se u 2 ciklonske peći smještene jedna u odnosu na drugu pod kutom od 110 stupnjeva. a spojena na kotao spojnom komorom.

Za izgaranje se dovodi tekući filtrirani sumpor s temperaturom od 135 ° C do 145 ° C. Svaka peć ima 4 mlaznice za sumpor s parnim plaštom i jednim početnim plinskim plamenikom.

Temperatura plina na izlazu iz energetskog tehnološkog kotla regulirana je prigušnim ventilom na vrućoj premosnici, koja propušta plin iz komore za naknadno sagorijevanje ciklonskih peći, kao i hladnom premosnici, koja propušta dio zraka pored kotlovske jedinice. u dimnjak nakon kotla.

Vodocijevna energetska tehnološka jedinica s prirodnom cirkulacijom, jednoprolazna za plin, namijenjena je za hlađenje sumpornih plinova pri izgaranju tekućeg sumpora i stvaranju pregrijane pare temperature od 420 °C do 440 °C pri tlaku od 3,5 do 3,9 MPa.

Energetska tehnološka cjelina sastoji se od sljedećih glavnih cjelina: bubnja s unutarbubanjskim uređajem, isparivača s konvektivnim snopom, cjevastog hlađenog okvira, peći koja se sastoji od dva ciklona i prijelazne komore, portala, okvira za bubanj. Pregrijač 1. stupnja i ekonomajzer 1. stupnja spojeni su u jednu daljinsku jedinicu, pregrijač 2. ​​stupnja i ekonomajzer 2. stupnja nalaze se u zasebnim udaljenim jedinicama.

Temperatura plina nakon ložišta ispred bloka isparivača raste do 1170 o C. U isparivačkom dijelu kotla procesni plin se hladi sa 450 o C na 480 o C, nakon hladnog bajpasa temperatura plina opada s 390 o C na 420 o C. Ohlađeni procesni plin šalje se u sljedeći stupanj proizvodnje sumporne kiseline - oksidaciju sumporovog dioksida u sumporov trioksid u kontaktnom aparatu.

Sumpor (S)
atomski broj	16
Izgled jednostavne tvari	svijetlo žuta krhka krutina, bez mirisa u čistom obliku
Svojstva atoma
Atomska masa (molekulska masa)	32.066 a. e.m. (g/mol)
Radijus atoma	127 sati
Energija ionizacije (prvi elektron)	999,0 (10,35) kJ/mol (eV)
Elektronička konfiguracija	3s 2 3p 4
Kemijska svojstva
kovalentni radijus	102 popodne
Ionski radijus	30 (+6e) 184 (-2e) popodne
Elektronegativnost (prema Paulingu)	2,58
Potencijal elektrode	0
Oksidacijska stanja	6, 4, 2, -2
Termodinamička svojstva jednostavne tvari
Gustoća	2,070 g/cm³
Molarni toplinski kapacitet	22,61 J/(K mol)
Toplinska vodljivost	0,27 W/(m K)
Temperatura topljenja	386K
Toplina topljenja	1,23 kJ/mol
Temperatura vrenja	717.824K
Toplina isparavanja	10,5 kJ/mol
Molarni volumen	15,5 cm³/mol
Kristalna rešetka jednostavne tvari
Rešetkasta struktura	ortorombski
Parametri rešetke	a=10,437 b=12,845 c=24,369 Å
omjer c/a	—
Debyeova temperatura	n/a K

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

Sumpor (Sumpor- oznaka "S" u periodnom sustavu) - izrazito elektronegativan element, pokazuje nemetalna svojstva. U spojevima vodika i kisika, dio je raznih iona, tvori mnoge kiseline i soli. Mnoge soli koje sadrže sumpor slabo su topljive u vodi.

Prirodni minerali sumpora

Sumpor je šesnaesti najzastupljeniji element u zemljinoj kori. Javlja se u slobodnom (nativnom) stanju i vezanom obliku. Najvažniji prirodni spojevi sumpora FeS2 su željezni pirit ili pirit, ZnS je cinkova mješavina ili sfalerit (wurtzit), PbS je olovni sjaj ili galenit, HgS je cinobar, Sb2S3 je antimonit. Osim toga, sumpor je prisutan u nafti, prirodnom ugljenu, prirodnim plinovima i škriljevcu. Sumpor je šesti element u prirodnim vodama, javlja se uglavnom u obliku sulfatnog iona i uzrokuje "trajnu" tvrdoću slatke vode. Vitalan element za više organizme, sastavni dio mnogih proteina, koncentriran je u kosi.

Povijest otkrića i porijeklo imena

Sumpor (Sulfur, franc. Sufre, njem. Schwefel) u svom izvornom stanju, kao iu obliku sumpornih spojeva, poznat je od davnina. S mirisom zapaljenog sumpora, zagušljivim djelovanjem sumporovog dioksida i odvratnim mirisom sumporovodika, ljudi su se vjerojatno susreli još u prapovijesti. Upravo zbog tih svojstava sumpor su svećenici koristili kao dio svetog tamjana tijekom vjerskih obreda. Sumpor se smatrao proizvodom nadljudskih bića iz svijeta duhova ili podzemnih bogova. Prije vrlo davno, sumpor se počeo koristiti kao dio raznih zapaljivih smjesa u vojne svrhe. Već Homer opisuje "sumporne pare", smrtonosni učinak izlučevina gorućeg sumpora. Sumpor je vjerojatno bio dio "grčke vatre", koja je užasavala protivnike.

Oko 8.st Kinezi su ga počeli koristiti u pirotehničkim smjesama, posebice u smjesama poput baruta. Zapaljivost sumpora, lakoća kojom se spaja s metalima u sulfide (na primjer, na površini komada metala), objašnjava da se smatrao "principom zapaljivosti" i neizostavnom komponentom metalnih ruda. Prezbiter Teofil (XII. stoljeće) opisuje metodu oksidativnog prženja sulfidne bakrene rude, vjerojatno poznatu u starom Egiptu.

U razdoblju arapske alkemije nastala je živino-sumporna teorija sastava metala, prema kojoj se sumpor smatrao obaveznim sastavnim dijelom (ocem) svih metala. Kasnije je to postalo jedno od tri načela alkemičara, a kasnije je "princip zapaljivosti" bio temelj teorije o flogistonu. Elementarnu prirodu sumpora ustanovio je Lavoisier u svojim pokusima izgaranja. Uvođenjem baruta u Europi počinje razvoj ekstrakcije prirodnog sumpora, kao i razvoj metode za njegovo dobivanje iz pirita; potonji je bio uobičajen u staroj Rusiji. Prvi put u literaturi opisuje ga Agricola. Dakle, točno podrijetlo sumpora nije utvrđeno, ali kao što je gore spomenuto, ovaj element je korišten prije rođenja Krista, što znači da je bio poznat ljudima od davnina.

porijeklo imena

Podrijetlo latinskog sumpor nepoznato. Ruski naziv elementa obično je izveden iz sanskrtskog "sire" - svijetlo žuta. Možda odnos "sumpora" sa hebrejskim "seraf" - množina od "seraf" - slova. gorenje, a sumpor dobro gori. U staroruskom i staroslavenskom, "sumpor" je općenito zapaljiva tvar, uključujući i mast.

Podrijetlo sumpora

Velike nakupine prirodnog sumpora nisu tako česte. Češće je prisutan u nekim rudama. Samorodna sumporna ruda je stijena prošarana čistim sumporom.

Kada su te inkluzije nastale - istodobno s pratećim stijenama ili kasnije? O odgovoru na ovo pitanje ovisi smjer prospekcijskih i istražnih radova. No, unatoč tisućljećima komunikacije sa sumporom, čovječanstvo još uvijek nema jasan odgovor. Postoji nekoliko teorija, čiji autori imaju suprotna stajališta.

Teorija singeneze (to jest, istodobna tvorba sumpora i matičnih stijena) sugerira da se tvorba prirodnog sumpora dogodila u plitkim vodenim bazenima. Posebne bakterije reduciraju sulfate otopljene u vodi do sumporovodika, koji se podiže, ulazi u zonu oksidacije, a ovdje se kemijski ili uz sudjelovanje drugih bakterija oksidira do elementarnog sumpora. Sumpor se taložio na dno, a zatim je mulj koji je sadržavao sumpor formirao rudu.

Teorija epigeneze (inkluzije sumpora nastale 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 dodir s nalazištima nafte ili prirodnog plina, tada se sulfatni ioni reduciraju ugljikovodicima do sumporovodika. Sumporovodik 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 metasomatosis znači zamjena), nalazi sve više potvrda. Po njoj se u dubinama neprestano odvija transformacija gipsa CaSO4-H2O i anhidrita CaSO4 u sumpor i kalcit CaCO3.

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

Godine 1961. u Iraku je otkriveno polje Mishrak. Sumpor je ovdje zatvoren u karbonatnim stijenama, koje tvore svod poduprt izlaznim nosačima (u geologiji se nazivaju krilima). Ova krila se uglavnom sastoje od anhidrita i gipsa. Ista slika zabilježena je na domaćem polju Shor-Su.

Geološka izvornost ovih naslaga može se objasniti samo sa stajališta teorije metasomatizma: primarni gips i anhidrit su se pretvorili u sekundarne karbonatne rude prošarane autohtonim sumporom. Nije važna samo blizina minerala - prosječni sadržaj sumpora u rudi ovih ležišta jednak je sadržaju kemijski vezanog sumpora u anhidritu. I istraživanja izotopskog sastava sumpora i ugljika u rudi ovih naslaga dala su dodatne argumente pristašama teorije metasomatizma.

Ali postoji jedno "ali": kemija procesa pretvaranja gipsa u sumpor i kalcit još nije jasna, pa nema razloga da se teorija metasomatizma smatra jedinom ispravnom. Čak i sada postoje jezera na zemlji (osobito Sumporno jezero u blizini Sernovodska), gdje dolazi do singenetičkog taloženja sumpora, a mulj koji sadrži sumpor ne sadrži ni gips ni anhidrit.

Raznolikost teorija i hipoteza o podrijetlu samorodnog sumpora rezultat je ne samo i ne toliko nepotpunosti naših spoznaja, koliko složenosti fenomena koji se događaju u dubinama. Još iz matematike u osnovnoj školi svi znamo da različiti putovi mogu dovesti do istog rezultata. Ovaj zakon vrijedi i za geokemiju.

Priznanica

Sumpor se uglavnom dobiva taljenjem autohtonog sumpora izravno na mjestima gdje se nalazi pod zemljom. Sumporne rude se vade na različite načine - ovisno o uvjetima pojave. Naslage sumpora gotovo uvijek prate nakupine otrovnih plinova - spojeva sumpora. Osim toga, ne smijemo zaboraviti na mogućnost njegovog spontanog sagorijevanja.

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

Godine 1890. Hermann Frasch predložio je topljenje sumpora pod zemljom i pumpanje na površinu kroz bušotine slične naftnim bušotinama. Relativno nisko (113°C) talište sumpora potvrdilo je realnost Fraschove ideje. Godine 1890. započela su ispitivanja koja su dovela do uspjeha.

Postoji nekoliko metoda dobivanja sumpora iz sumpornih ruda: parno-vodeni, filtracijski, termički, centrifugalni i ekstrakcijski.

Sumpor se u velikim količinama nalazi i u prirodnom plinu u plinovitom stanju (u obliku sumporovodika, sumporovog dioksida). Tijekom ekstrakcije taloži se na stijenkama cijevi i opreme, onesposobljavajući ih. Stoga se izdvaja iz plina što je prije moguće nakon ekstrakcije. Dobiveni kemijski čisti fini sumpor idealna je sirovina za kemijsku industriju i industriju gume.

Najveće nalazište autohtonog sumpora vulkanskog podrijetla nalazi se na otoku Iturup s rezervama kategorije A + B + C1 - 4227 tisuća tona i kategorije C2 - 895 tisuća tona, što je dovoljno za izgradnju poduzeća kapaciteta 200 tisuća tona granuliranog sumpora godišnje.

Proizvođači

Glavni proizvođači sumpora u Rusiji su poduzeća OAO Gazprom: OOO Gazprom dobycha Astrakhan i OOO Gazprom dobycha Orenburg, koja ga dobivaju kao nusproizvod tijekom pročišćavanja plina.

Fizička svojstva

Prirodno srastanje kristala samorodnog sumpora

Sumpor se bitno razlikuje od kisik sposobnost stvaranja stabilnih lanaca i ciklusa atoma sumpora. Najstabilnije su cikličke molekule S 8 u obliku krune, koje tvore rombični i monoklinski sumpor. Ovo je kristalni sumpor - krhka žuta tvar. Osim toga, moguće su molekule sa zatvorenim (S4, S6) lancima i otvorenim lancima. Takav sastav ima plastični sumpor, smeđu tvar. Formula za plastični sumpor najčešće se piše jednostavno kao S, budući da je, iako ima molekularnu strukturu, mješavina jednostavnih tvari različitih molekula. Sumpor je netopljiv u vodi, neke njegove modifikacije otapaju se u organskim otapalima, poput ugljikovog disulfida. Sumpor se koristi za proizvodnju sumporne kiseline, vulkanizaciju gume, kao fungicid u poljoprivredi, te kao koloidni sumpor - lijek. Također, sumpor u sastavu sumporno-bitumenskih smjesa koristi se za dobivanje sumpornog asfalta, a kao zamjena za Portland cement - za dobivanje sumpornog betona. S + O 2 \u003d SO 2

Spektralnom analizom utvrđeno je da je zapravo proces oksidacije sumpora u dioksid lančana reakcija i da se odvija uz stvaranje niza međuproizvoda: sumpornog monoksida S 2 O 2 , molekularnog sumpora S 2 , slobodnih atoma sumpora S 2 . i slobodnih radikala sumpornog 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 zagrijava, sumpor reagira s ugljikom, silicijem, fosforom, vodikom:
C + 2S = CS 2 (ugljikov disulfid)

Sumpor se zagrijavanjem otapa u lužinama – reakcija disproporcioniranja
3S + 6KOH = K 2 SO 3 + 2K 2 S + 3H 2 O

Vatrogasna svojstva sumpora

Fino mljeveni sumpor sklon je kemijskom samozapaljenju u prisutnosti vlage, u dodiru s oksidacijskim sredstvima, a također i u smjesi s ugljenom, mastima, uljima. Sumpor stvara eksplozivne smjese s nitratima, kloratima i perkloratima. Spontano se pali u dodiru s izbjeljivačem.

Sredstva za gašenje: vodeni sprej, zračno-mehanička pjena.

Detekcija izgaranja sumpora je težak problem. Plamen je teško detektirati ljudskim okom ili video kamerom, spektar plavog plamena leži uglavnom u ultraljubičastom području. Izgaranje se događa na niskoj temperaturi. Za otkrivanje izgaranja pomoću detektora topline, potrebno ga je postaviti neposredno blizu sumpora. Plamen sumpora ne zrači u infracrvenom području. Stoga ga uobičajeni infracrveni detektori neće otkriti. Otkrit će samo sekundarne požare. Sumporni plamen ne ispušta vodenu paru. Stoga ultraljubičasti detektori plamena koji koriste spojeve nikla neće raditi.

Budući da se zrak po volumenu sastoji od približno 21% kisika i 79% dušika, a pri izgaranju sumpora iz jednog volumena kisika dobiva se jedan volumen SO2, najveći teoretski mogući sadržaj SO2 u plinskoj smjesi je 21%. U praksi se izgaranje događa s određenim viškom zraka, a volumenski sadržaj SO2 u plinskoj smjesi manji je od teoretski mogućeg, obično 14 ... 15%.

Izgaranje sumpora odvija se samo u rastaljenom stanju, slično kao i izgaranje tekućina. Gornji sloj gorućeg sumpora vrije, stvarajući pare koje tvore slabašan plamen visok do 5 cm. Temperatura plamena pri gorenju sumpora je 1820 ° C

Požari u skladištima sumpora

U prosincu 1995. izbio je veliki požar u otvorenom skladištu sumpora u gradu Somerset West, Western Cape, Južnoafrička Republika, usmrtivši dvije osobe.

16. siječnja 2006. oko pet navečer zapalilo se skladište sumpora u tvornici Ammophos u Čerepovcu. Ukupna površina požara je oko 250 četvornih metara. Bilo ga je moguće potpuno eliminirati tek početkom druge noći. Žrtava i ozlijeđenih nema.

Dana 15. ožujka 2007., rano ujutro, izbio je požar u zatvorenom skladištu sumpora u Balakovo Fiber Materials Plant LLC. Požarna površina iznosila je 20 m2. Na gašenju su djelovale 4 vatrogasne postrojbe s ukupno 13 djelatnika. Požar je ugašen za oko pola sata. Bez štete.

Dana 4. i 9. ožujka 2008. dogodio se požar sumpora u regiji Atyrau 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 od rafiniranja nafte, koji prema kazahstanskim zakonima uključuje sumpor, iznosio je više od 9 tisuća kilograma.

U travnju 2008. zapalilo se skladište u blizini sela Kryazh, Samarska oblast, u kojem 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, nego manji dio - oko 300 kilograma. Područje zapaljenja, zajedno s površinama suhe trave uz skladište, iznosilo je 80 četvornih metara. Vatrogasci su brzo uspjeli ugasiti plamen i lokalizirati požar: požarišta su zatrpana zemljom i zalivena vodom.

U srpnju 2009. sumpor je izgorio u Dnjeprodzeržinsku. Požar se dogodio u jednoj od tvornica koksa u okrugu Bagleysky u gradu. Vatra je progutala više od osam tona sumpora. Nitko od zaposlenika pogona nije ozlijeđen.

Fizikalne i kemijske osnove procesa izgaranja sumpora.

Izgaranje S događa se uz oslobađanje velike količine topline: 0,5S 2g + O 2g \u003d SO 2g, ΔH \u003d -362,43 kJ

Izgaranje je kompleks kemijskih i fizikalnih pojava. U spalionici se moramo suočiti sa složenim poljima brzina, koncentracija i temperatura koje je teško matematički opisati.

Izgaranje rastaljenog S ovisi o uvjetima međudjelovanja i izgaranja pojedinih kapljica. Učinkovitost procesa izgaranja određena je vremenom potpunog izgaranja svake čestice sumpora. Izgaranju sumpora, koje se događa samo u plinovitoj fazi, prethodi isparavanje S, miješanje njegovih para sa zrakom i zagrijavanje smjese na t, što osigurava potrebnu brzinu reakcije. Budući da isparavanje s površine kapi počinje intenzivnije tek pri određenoj t, svaka kap tekućeg sumpora mora se zagrijati na tu t. Što je t veći, potrebno je više vremena za zagrijavanje kapi. Kada se iznad površine kapi stvori zapaljiva smjesa para S i zraka najveće koncentracije i t, dolazi do paljenja. Proces izgaranja kapi S ovisi o uvjetima izgaranja: t i relativnoj brzini protoka plina, te fizikalno-kemijskim svojstvima tekućeg S (na primjer, prisutnost krutih nečistoća pepela u S), a sastoji se od sljedećih faza: : 1-miješanje kapi tekućine S sa zrakom; 2-zagrijavanje ovih kapi i isparavanje; 3-toplinsko parno cijepanje S; 4-stvaranje plinovite faze i njeno paljenje; 5-izgaranje plinske faze.

Ove faze se javljaju gotovo istovremeno.

Kao rezultat zagrijavanja, kapljica tekućeg S počinje isparavati, pare S difundiraju u zonu izgaranja, gdje pri visokom t počinju aktivno reagirati s O 2 zraka, proces difuzijskog izgaranja S događa se s stvaranje SO2.

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

Molekularna difuzija uvjetuje miran, relativno spor proces izgaranja, dok ga turbulentna difuzija ubrzava. Kako se veličina kapljice smanjuje, vrijeme isparavanja se smanjuje. Fina atomizacija čestica sumpora i njihova ravnomjerna raspodjela u struji zraka povećava kontaktnu površinu, olakšava zagrijavanje i isparavanje čestica. Tijekom izgaranja svake pojedine kapi S u sastavu baklje treba razlikovati 3 perioda: ja- inkubacija; II- intenzivno peckanje; III- razdoblje sagorijevanja.

Kada kap gori, iz njezine površine izbijaju plamenovi koji nalikuju sunčevim bakljama. Za razliku od konvencionalnog difuzijskog izgaranja s izbacivanjem plamena s površine goruće kapljice, nazvano je "eksplozivno izgaranje".

Izgaranje S kapi u difuzijskom načinu odvija se isparavanjem molekula s površine kapi. Brzina isparavanja ovisi o fizikalnim svojstvima tekućine i t okoline, a određena je karakteristikom brzine isparavanja. U diferencijalnom načinu rada, S svijetli u razdobljima I i III. Eksplozivno izgaranje kapi opaža se samo u razdoblju intenzivnog izgaranja u razdoblju II. Trajanje razdoblja intenzivnog gorenja proporcionalno je kubu početnog promjera kapljice. To je zbog činjenice da je eksplozivno izgaranje posljedica procesa koji se odvijaju u volumenu kapi. Karakteristika brzine gorenja kalk. od strane f-le: Do= /τ sg;

d n je početni promjer kapljice, mm; τ je vrijeme potpunog izgaranja kapi, s.

Karakteristika brzine gorenja kapi jednaka je zbroju karakteristika difuzije i eksplozivnog izgaranja: Do= K vz + K diff; kvz= 0,78∙exp(-(1,59∙p) 2,58); K dif= 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 zagrijavanja pri t različita od t 1 . Ea je energija aktivacije (7850 kJ/mol).

ZATIM. Glavni uvjeti za učinkovito izgaranje tekućine S su: dovod sve potrebne količine zraka do otvora baklje, fina i ravnomjerna atomizacija tekućine S, turbulencija protoka i visoka t.

Opća ovisnost intenziteta isparavanja tekućine S o brzini plina i t: K 1= a∙V/(b+V); a, b su konstante ovisne o t. V - brzina plin, m/s. Pri višim t, ovisnost intenziteta isparavanja S o brzini plina dana je kao: K 1= K o ∙ V n ;

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

S porastom t od 120 do 180 o C intenzitet isparavanja S raste 5-10 puta, a t 180 do 440 o C 300-500 puta.

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

Za određivanje brzine isparavanja S pri bilo kojoj t od 140 do 440 ° C i brzine plina u rasponu od 0,026-0,26 m / s, prvo se pronalazi za brzinu plina od 0,104 m / s i preračunava na drugu brzinu: lg = lg + n ∙ lgV `` /V ` ; Usporedba vrijednosti brzine isparavanja tekućeg sumpora i brzine izgaranja sugerira da intenzitet izgaranja ne može premašiti brzinu isparavanja na vrelištu sumpora. Time se potvrđuje ispravnost mehanizma izgaranja, prema kojem sumpor gori samo u parovitom stanju. Konstanta brzine oksidacije para sumpora (reakcija se odvija prema jednadžbi drugog reda) određena je kinetičkom jednadžbom: -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); S O2= b - 2ax; a je početna koncentracija pare S; b - početna koncentracija O 2 para; h je stupanj oksidacije pare S. Tada:

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

Konstanta brzine reakcije oksidacije S u SO 2: lgK\u003d B - A / T;

o C	650 - 850	850 - 1100
NA	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.

Da. za intenziviranje procesa izgaranja, preporučljivo je raspršiti sumpor u kapljice d = 130-200 µm, što zahtijeva dodatnu energiju. Pri spaljivanju isti broj primljenih S. SO 2 je to koncentriraniji što je volumen ložišnog plina manji i što mu je t veća.

1 - C O2; 2 - Sa SO2

Slika prikazuje približan odnos između t i koncentracije SO 2 u plinu iz peći nastalom adijabatskim izgaranjem sumpora u zraku. U praksi se dobiva visoko koncentrirani SO 2, ograničen činjenicom da pri t > 1300 brzo dolazi do razaranja obloge peći i plinskih kanala. Osim toga, pod ovim uvjetima mogu se pojaviti sporedne reakcije između O 2 i N 2 zraka uz stvaranje dušikovih oksida, koji je nepoželjna nečistoća u SO 2, stoga se u sumpornim pećima obično održava t = 1000-1200. I plinovi peći sadrže 12-14 vol% SO 2 . Iz jednog volumena O 2 nastaje jedan volumen SO 2, stoga je najveći teorijski sadržaj SO 2 u plinu za izgaranje pri izgaranju S u zraku 21%. Pri gorenju S u zraku, paljenje. O 2 Sadržaj SO 2 u plinskoj smjesi može se povećati ovisno o koncentraciji O 2 . Teorijski sadržaj SO 2 pri izgaranju S u čistom O 2 može doseći 100%. Mogući sastav plina za pečenje dobivenog izgaranjem S u zraku iu raznim smjesama kisika i dušika prikazan je na slici:

Peći za spaljivanje sumpora.

Izgaranje S u proizvodnji sumporne kiseline provodi se u pećima u atomiziranom ili TV stanju. Za spaljivanje rastopljenog S koristiti mlaznice, ciklone i vibracijske peći. Najviše se koriste ciklon i injektor. Ove peći su klasificirane prema znakovima:- prema vrsti ugrađenih mlaznica (mehaničke, pneumatske, hidraulične) i njihovom položaju u peći (radijalne, tangencijalne); - prisutnošću zaslona unutar komora za izgaranje; - po izvedbi (horizonti, vertikale); - prema mjestu ulaznih otvora za dovod zraka; - za uređaje za miješanje strujanja zraka sa S parama; - za opremu za korištenje topline izgaranja S; - prema broju kamera.

Pećnica s mlaznicom (riža)

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

7 - kutija za dovod zraka u peć.

Prilično je jednostavnog dizajna, jednostavan za održavanje, ima sliku plina, konstantnu koncentraciju SO 2. Do ozbiljnih nedostataka uključuju: postupno uništavanje pregrada zbog visokog t; niski toplinski stres komore za izgaranje; poteškoće u dobivanju plina visoke koncentracije, tk. koristite veliki višak zraka; ovisnost postotka izgaranja o kvaliteti prskanja S; značajna potrošnja goriva tijekom pokretanja i zagrijavanja peći; relativno velike dimenzije i težinu, a kao rezultat značajna kapitalna ulaganja, proizvodne površine, pogonske troškove i velike gubitke topline u okolišu.

Savršeniji ciklonske peći.

1 - predkomora, 2 - kutija za zrak, 3, 5 - komore za naknadno sagorijevanje, 4. 6 stezni prstenovi, 7, 9 - mlaznice za dovod zraka, 8, 10 - mlaznice za dovod sumpora.

Dostava: tangencijalni ulaz zraka i S; osigurava ravnomjerno izgaranje S u ložištu zbog bolje turbulencije protoka; mogućnost dobivanja finalnog procesnog plina do 18% SO 2; visoko toplinsko naprezanje prostora peći (4,6 10 6 W / m 3); volumen aparata se smanjuje za faktor 30-40 u usporedbi s volumenom peći s mlaznicom istog kapaciteta; trajna koncentracija SO 2; jednostavna regulacija procesa izgaranja S i njegova automatizacija; malo vremena i zapaljivog materijala za zagrijavanje i pokretanje peći nakon dugog zaustavljanja; niži sadržaj dušikovih oksida nakon peći. Osnovni tjedni povezan s visokim t u procesu izgaranja; moguće pucanje obloge i zavara; Nezadovoljavajuće raspršivanje S dovodi do proboja njegovih para u t/izmjenjivač nakon peći, a posljedično i do korozije opreme i nepostojanosti t na ulazu u t/izmjenjivač.

Talina S može ući u peć kroz tangencijalne ili aksijalne mlaznice. S aksijalnim položajem mlaznica, zona izgaranja je bliža periferiji. Na tangenti - bliže središtu, zbog čega se smanjuje učinak visokog t na oblogu. (riža) Brzina protoka plina je 100-120 m / s - to stvara povoljne uvjete za prijenos mase i topline, a brzina gorenja povećava S.

Vibrirajuća pećnica (riža).

1 – glava peći plamenika; 2 - povratni ventili; 3 - vibracijski kanal.

Tijekom vibrirajućeg izgaranja periodički se mijenjaju svi parametri procesa (tlak u komori, brzina i sastav plinske smjese, t). Uređaj za vibracije. izgaranje S naziva se peć-plamenik. Prije ložišta S i zrak se miješaju i struje kroz povratne ventile (2) u glavu ložišta-plamenika, gdje smjesa izgara. Opskrba sirovinama vrši se u dijelovima (procesi su ciklički). U ovoj verziji peći, toplinski učinak i brzina gorenja značajno se povećavaju, ali prije paljenja smjese potrebno je dobro miješanje raspršenog S sa zrakom kako bi proces prošao trenutno. U tom slučaju, produkti izgaranja se dobro miješaju, SO 2 plinski film koji okružuje S čestice se uništava i olakšava pristup novim dijelovima O 2 u zoni izgaranja. U takvoj peći, dobiveni SO 2 ne sadrži neizgorene čestice, njegova koncentracija je visoka na vrhu.

Za ciklonsku peć, u usporedbi s peći s mlaznicom, karakterizira 40-65 puta veće toplinsko naprezanje, mogućnost dobivanja više koncentriranog plina i veće proizvodnje pare.

Najvažnija oprema za peći za izgaranje tekućine S je mlaznica koja mora osigurati tanko i ravnomjerno prskanje tekućine S, njeno dobro miješanje sa zrakom u samoj mlaznici i iza nje, brzo podešavanje protoka tekućine S dok održavajući potreban njegov omjer sa zrakom, stabilnost određenog oblika, duljinu 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 mehaničkog (popuštaju pod vlastitim pritiskom) i pneumatskog (zrak još uvijek sudjeluje u prskanju) djelovanja.

Iskorištavanje topline izgaranja sumpora.

Reakcija je izrazito egzotermna, zbog čega se oslobađa velika količina topline, a temperatura plina na izlazu iz peći je 1100-1300 0 C. Za kontaktnu oksidaciju SO 2 temperatura plina na ulazu u 1. sloja kat-ra ne smije prijeći 420 - 450 0 C. Stoga je prije stupnja oksidacije SO 2 potrebno ohladiti protok plina i iskoristiti višak topline. U sustavima sa sumpornom kiselinom koji koriste sumpor za povrat topline, najviše se koriste kotlovi s vodocijevnim povratom topline s prirodnom cirkulacijom topline. SETA - C (25 - 24); 95 kn / 4,0 - 440 kn.

Energetsko-tehnološki kotao RKS 95/4,0 - 440 je vodocijevni, prirodno cirkulacijski, plinonepropusni kotao, namijenjen za rad s tlakom. Kotao se sastoji od isparivača 1. i 2. stupnja, udaljenih ekonomizatora stupnja 1.2, udaljenih pregrijača stupnja 1.2, bubnja, peći za izgaranje sumpora. Peć je dizajnirana za spaljivanje do 650 tona tekućine. Sumpora dnevno. Peć se sastoji od dva ciklona međusobno spojena pod kutom od 110 0 i prijelazne komore.

Unutarnje tijelo promjera 2,6 m slobodno leži na nosačima. Promjer vanjskog omotača je 3 m. Prstenasti prostor koji čine unutarnji i vanjski omotač ispunjen je zrakom koji zatim kroz mlaznice ulazi u komoru za izgaranje. Sumpor se dovodi u peć pomoću 8 sumpornih mlaznica, po 4 na svakom ciklonu. Izgaranje sumpora događa se u vrtložnom strujanju plina i zraka. Kovitlanje strujanja postiže se tangencijalnim uvođenjem zraka u ciklon za izgaranje kroz zračne mlaznice, po 3 u svakom ciklonu. Količina zraka kontrolira se motoriziranim klapnama na svakoj mlaznici za zrak. Prijelazna komora je dizajnirana za usmjeravanje protoka plina iz vodoravnih ciklona u okomiti plinski kanal isparivača. Unutarnja površina ložišta obložena je mulit-korundnom opekom marke MKS-72 debljine 250 mm.

1 - cikloni

2 - prijelazna komora

3 - uređaji za isparavanje