Svovelforbrenning i tørr luft og varmegjenvinning for å produsere kraftdamp. Kjennetegn på svovel, dets interaksjon med metaller, halogener og oksygen

Avhengighet av graden av dissosiasjon av svoveldamp på temperatur.

Forbrenning av svovel er en kompleks prosess på grunn av det faktum at svovel har molekyler med et annet antall atomer i forskjellige allotropiske tilstander og en stor avhengighet av dets fysisk-kjemiske egenskaper på temperatur. Reaksjonsmekanismen og produktutbyttet endres både med temperatur og oksygentrykk.

Et eksempel på duggpunktets avhengighet av innholdet av CO2 i forbrenningsprodukter.

Forbrenning av svovel ved 80°C er mulig av ulike årsaker. Det er foreløpig ingen fast etablert teori om denne prosessen. Det antas at en del av dette skjer i selve ovnen ved høy temperatur og med tilstrekkelig luftoverskudd. Studier i denne retningen (fig. 6b) viser at ved små overskudd av luft (i størrelsesorden cst 105 og under), reduseres dannelsen av 80 s i gasser kraftig.

Forbrenningen av svovel i oksygen fortsetter ved 280 C, og i luft ved 360 C.

Svovelforbrenning skjer gjennom hele volumet av ovnen. I dette tilfellet oppnås gasser mer konsentrert og behandlingen utføres i apparater med mindre dimensjoner, og gassrensing er nesten eliminert. Svoveldioksid oppnådd ved forbrenning av svovel, i tillegg til produksjon av svovelsyre, brukes i en rekke industrier til rensing av oljekutt som kjølemiddel, til produksjon av sukker etc. SCb transporteres i stålsylindere og tanker i en væske stat. Flytendegjøring av SO2 utføres ved å komprimere forhåndstørket og avkjølt gass.

Forbrenningen av svovel skjer gjennom hele ovnens volum og ender i kamrene dannet av skillevegger 4, hvor ekstra luft tilføres. Varm ovnsgass som inneholder svoveldioksid slippes ut fra disse kamrene.

Svovelforbrenning er veldig lett å observere i mekaniske ovner. I de øvre etasjene av ovnene, hvor det er mye FeS2 i det brennende materialet, er hele flammen blåfarget - dette er den karakteristiske flammen for svovelforbrenning.

Prosessen med å brenne svovel er beskrevet av ligningen.

Forbrenningen av svovel observeres gjennom et skueglass i ovnsveggen. Temperaturen på det smeltede svovelet bør holdes innenfor 145 - 155 C. Hvis du fortsetter å øke temperaturen, øker viskositeten til svovel gradvis og ved 190 C blir det til en tykk mørkebrun masse, noe som gjør det ekstremt vanskelig å pumpe og sprøyte.

Når svovel brenner, er det ett oksygenmolekyl per svovelatom.

Opplegg av et kombinert kontakttårnsystem som bruker naturlig tårnsyre som råmateriale.

Ved forbrenning av svovel i ovnen oppnås brennende svoveldioksid med et innhold på ca. 14 % S02 og en temperatur ved utløpet av ovnen på ca. 1000 C. Med denne temperaturen går gassen inn i spillvarmekjelen 7, hvor damp oppnås ved å senke temperaturen til 450 C. Svoveldioksid med et innhold på ca. 8 % SO2 må sendes til kontaktapparatet 8, derfor, etter spillvarmekjelen, fortynnes en del av gassen eller hele forbrenningsgassen til 8 % SO2 med luft oppvarmet i varmeveksleren 9. I kontaktapparatet oksideres 50 - 70 % svovelsyreanhydrid til svovelsyreanhydrid.

Fra Wikipedia.

Brannegenskaper til svovel.
Finmalt svovel er utsatt for kjemisk spontan forbrenning i nærvær av fuktighet, i kontakt med oksidasjonsmidler, og også i blandinger med kull, fett og oljer. Svovel danner eksplosive blandinger med nitrater, klorater og perklorater. Det antennes spontant ved kontakt med blekemiddel.

Slukningsmidler: vannspray, luftmekanisk skum.

I følge W. Marshall er svovelstøv klassifisert som eksplosivt, men en eksplosjon krever en tilstrekkelig høy konsentrasjon av støv - ca. 20 g/m³ (20.000 mg/m³), denne konsentrasjonen er mange ganger høyere enn den maksimalt tillatte konsentrasjonen for en person i luften i arbeidsområdet - 6 mg/m³.

Damper danner en eksplosiv blanding med luft.

Forbrenningen av svovel foregår bare i smeltet tilstand, lik forbrenning av væsker. Det øvre laget av brennende svovel koker, og skaper damper som danner en svak flamme som er opptil 5 cm høy. Temperaturen på flammen ved brenning av svovel er 1820 ° C.

Siden luft i volum består av ca. 21 % oksygen og 79 % nitrogen, og når svovel forbrennes, oppnås ett volum SO2 fra ett volum oksygen, er det maksimale teoretisk mulige SO2-innholdet i gassblandingen 21 %. I praksis skjer forbrenning med et visst overskudd av luft, og voluminnholdet av SO2 i gassblandingen er mindre enn teoretisk mulig, vanligvis 14 ... 15 %.

Påvisning av svovelforbrenning ved brannautomatikk er et vanskelig problem. Flammen er vanskelig å oppdage med det menneskelige øyet eller et videokamera, spekteret av blå flamme ligger hovedsakelig i det ultrafiolette området. Varmen som genereres i en brann resulterer i temperaturer lavere enn branner av andre vanlige brannfarlige stoffer. For å oppdage forbrenning med en varmedetektor, er det nødvendig å plassere den direkte nær svovel. Svovelflammen stråler ikke i det infrarøde området. Dermed vil den ikke bli oppdaget av vanlige infrarøde detektorer. De vil bare oppdage sekundære branner. En svovelflamme avgir ikke vanndamp. Derfor vil ultrafiolette flammedetektorer som bruker nikkelforbindelser ikke fungere.

For å overholde brannsikkerhetskrav i svovellagre, er det nødvendig å:

Strukturer og prosessutstyr bør regelmessig rengjøres for støv;
lagerrommet må konstant ventileres ved naturlig ventilasjon med dørene åpne;
knusing av svovelklumper på risten til bunkeren bør utføres med treslegger eller et verktøy laget av ikke-gnistgivende materiale;
transportører for tilførsel av svovel til produksjonsanlegg må være utstyrt med metalldetektorer;
på steder for lagring og bruk av svovel, er det nødvendig å gi enheter (sider, terskler med en rampe, etc.) som sikrer i en nødssituasjon at svovelsmelten ikke sprer seg utenfor rommet eller det åpne området;
i svovellageret er det forbudt:
utførelse av alle typer arbeid med bruk av åpen ild;
lagre og lagre oljede filler og filler;
ved reparasjon, bruk et verktøy laget av gnistgivende materiale.

Rent svovel tilføres gjennom en oppvarmet rørledning fra overgangen til oppsamleren. Kilden til flytende svovel i stekerommet kan være både enheten for smelting og filtrering av svovelklumper, og enheten for drenering og lagring av flytende svovel fra jernbanetanker. Fra oppsamleren gjennom en mellomoppsamler med en kapasitet på 32 m3, pumpes svovel gjennom en ringsvovelrørledning til kjeleenheten for forbrenning i en strøm av tørket luft.

Når svovel brennes, dannes svoveldioksid ved reaksjonen:

S(væske) + O2(gass) = SO2(gass) + 362,4 kJ.

Denne reaksjonen fortsetter med frigjøring av varme.

Forbrenningsprosessen av flytende svovel i en luftatmosfære avhenger av fyringsforholdene (temperatur, gassstrømningshastighet), av de fysiske og kjemiske egenskapene (tilstedeværelse av aske og bituminøse urenheter i den, etc.) og består av separate påfølgende trinn:

blande dråper flytende svovel med luft;

oppvarming og fordampning av dråper;

dannelse av en gassfase og antennelse av gassformig svovel;

forbrenning av damper i gassfasen.

Disse stadiene er uatskillelige fra hverandre og foregår samtidig og parallelt. Det er en prosess med diffusjonsforbrenning av svovel med dannelse av svoveldioksid, en liten mengde svoveldioksid oksideres til trioksid. Under forbrenning av svovel, med en økning i temperaturen på gassen, øker konsentrasjonen av SO2 proporsjonalt med temperaturen. Ved forbrenning av svovel dannes det også nitrogenoksider som forurenser produksjonssyren og forurenser skadelige utslipp. Mengden nitrogenoksider som dannes avhenger av svovelforbrenningsmåten, overflødig luft og prosessens temperatur. Når temperaturen stiger, øker mengden av dannede nitrogenoksider. Med en økning i overskuddskoeffisienten øker mengden dannede nitrogenoksider, når et maksimum ved en overskuddskoeffisient fra 1,20 til 1,25, og synker deretter.

Svovelforbrenningsprosessen utføres ved en designtemperatur på ikke mer enn 1200ºC med overflødig lufttilførsel til syklonovnene.

Når flytende svovel forbrennes, dannes det en liten mengde SO3. Den totale volumfraksjonen av svoveldioksid og trioksid i prosessgassen etter kjelen er opptil 12,8 %.

Ved å blåse kald tørket luft inn i gasskanalen foran kontaktapparatet, blir prosessgassen i tillegg avkjølt og fortynnet til driftsstandarder (den totale volumfraksjonen av svoveldioksid og trioksid er ikke mer enn 11,0 %, temperaturen er fra 390 ° C til 420 °C).

Flytende svovel tilføres dysene til syklonovnene til forbrenningsenheten av to nedsenkbare pumper, hvorav den ene er standby.

Luften tørket i tørketårnet av en blåser (en-arbeidende, en-reserve) tilføres enheten for brenning av svovel og fortynning av gassen til driftsstandarder.

Forbrenningen av flytende svovel i mengden 5 til 15 m 3 /t (fra 9 til 27 t/t) utføres i 2 syklonovner plassert i forhold til hverandre i en vinkel på 110 grader. og koblet til kjelen med et koblingskammer.

Til forbrenning leveres flytende filtrert svovel med en temperatur på 135 ° C til 145 ° C. Hver ovn har 4 dyser for svovel med en dampkappe og en startgassbrenner.

Gasstemperaturen ved utløpet av den energiteknologiske kjelen styres av en strupeventil på den varme bypass, som passerer gass fra etterbrenningskammeret til syklonovner, samt en kald bypass, som passerer en del av luften forbi kjeleenheten. inn i røykrøret etter kjelen.

Vannrørsenergiteknologienhet med naturlig sirkulasjon, enkeltpass for gass er designet for å kjøle svovelholdige gasser ved brenning av flytende svovel og generere overopphetet damp med en temperatur på 420 ° C til 440 ° C ved et trykk på 3,5 til 3,9 MPa.

Den energiteknologiske enheten består av følgende hovedenheter: en trommel med en interntrommelenhet, en fordamperenhet med en konvektiv stråle, en rørformet avkjølt ramme, en ovn bestående av to sykloner og et overgangskammer, en portal, en ramme for trommelen. 1. trinns overheter og 1. trinns economizer er kombinert til en fjernenhet, 2. trinns overheter og 2. trinn economizer er plassert i separate fjernenheter.

Temperaturen på gassen etter ovnene foran fordamperblokken stiger til 1170 o C. I den fordampende delen av kjelen avkjøles prosessgassen fra 450 o C til 480 o C, etter kald bypass, gasstemperaturen synker fra 390 o C til 420 o C. Den avkjølte prosessgassen sendes til det påfølgende stadiet av svovelsyreproduksjon - oksidasjonen av svoveldioksid til svoveltrioksid i et kontaktapparat.

Svovel (S)
atomnummer	16
Utseendet til et enkelt stoff	lysegult sprøtt fast stoff, luktfri i ren form
Atomegenskaper
Atommasse (molar masse)	32.066 a. e.m. (g/mol)
Atomradius	127 pm
Ioniseringsenergi (første elektron)	999,0 (10,35) kJ/mol (eV)
Elektronisk konfigurasjon	3s 2 3p 4
Kjemiske egenskaper
kovalent radius	102 pm
Ioneradius	30 (+6e) 184 (-2e) pm
Elektronegativitet (ifølge Pauling)	2,58
Elektrodepotensial	0
Oksidasjonstilstander	6, 4, 2, -2
Termodynamiske egenskaper til et enkelt stoff
Tetthet	2,070 g/cm³
Molar varmekapasitet	22,61 J/(K mol)
Termisk ledningsevne	0,27 W/(m K)
Smeltepunkt	386K
Smeltevarme	1,23 kJ/mol
Koketemperatur	717.824K
Fordampningsvarme	10,5 kJ/mol
Molar volum	15,5 cm³/mol
Krystallgitteret til et enkelt stoff
Gitterstruktur	ortorombisk
Gitterparametere	a=10,437 b=12,845 c=24,369 Å
c/a-forhold	—
Debye temperatur	n/a K

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

Svovel (Svovel- betegnelse "S" i det periodiske systemet) - et sterkt elektronegativt element, viser ikke-metalliske egenskaper. I hydrogen- og oksygenforbindelser er det en del av ulike ioner, danner mange syrer og salter. Mange svovelholdige salter er lite løselige i vann.

Naturlige svovelmineraler

Svovel er det sekstende mest tallrike grunnstoffet i jordskorpen. Det forekommer i fri (native) tilstand og bundet form. De viktigste naturlige svovelforbindelsene FeS2 er jernkis eller kis, ZnS er sinkblanding eller sfaleritt (wurtzitt), PbS er blyglans eller galena, HgS er kanel, Sb2S3 er antimonitt. I tillegg finnes svovel i olje, naturlig kull, naturgasser og skifer. Svovel er det sjette elementet i naturlig vann, forekommer hovedsakelig i form av sulfation og forårsaker den "permanente" hardheten til ferskvann. Et viktig element for høyere organismer, en integrert del av mange proteiner, er konsentrert i håret.

Oppdagelseshistorie og opprinnelse til navnet

Svovel (Svovel, fransk Sufre, tysk Schwefel) i sin opprinnelige tilstand, så vel som i form av svovelforbindelser, har vært kjent siden antikken. Med lukten av brennende svovel, den kvelende effekten av svoveldioksid og den motbydelige lukten av hydrogensulfid, møttes nok mennesker i forhistorisk tid. Det er på grunn av disse egenskapene at svovel ble brukt av prester som en del av hellig røkelse under religiøse ritualer. Svovel ble ansett som et produkt av overmenneskelige vesener fra åndenes verden eller underjordiske guder. For veldig lenge siden begynte svovel å bli brukt som en del av forskjellige brennbare blandinger til militære formål. Homer beskriver allerede "svovelholdige røyk", den dødelige effekten av sekresjonene av brennende svovel. Svovel var trolig en del av den "greske ilden", som skremte motstandere.

Rundt 800-tallet kineserne begynte å bruke det i pyrotekniske blandinger, spesielt i blandinger som krutt. Brennbarheten til svovel, hvor lett det kombineres med metaller for å danne sulfider (for eksempel på overflaten av metallbiter), forklarer at det ble ansett som "brennbarhetsprinsippet" og en uunnværlig komponent i metallmalm. Presbyter Theophilus (XII århundre) beskriver en metode for oksidativ steking av sulfidkobbermalm, sannsynligvis kjent i det gamle Egypt.

I perioden med arabisk alkymi oppsto kvikksølv-svovelteorien om sammensetningen av metaller, ifølge hvilken svovel ble ansett som en obligatorisk bestanddel (far) av alle metaller. Senere ble det et av alkymistenes tre prinsipper, og senere var "brennbarhetsprinsippet" grunnlaget for teorien om flogiston. Den elementære naturen til svovel ble etablert av Lavoisier i sine forbrenningseksperimenter. Med introduksjonen av krutt i Europa begynte utviklingen av utvinningen av naturlig svovel, samt utviklingen av en metode for å få det fra pyritt; sistnevnte var vanlig i det gamle Russland. For første gang i litteraturen er det beskrevet av Agricola. Således er den nøyaktige opprinnelsen til svovel ikke fastslått, men som nevnt ovenfor ble dette elementet brukt før Kristi fødsel, noe som betyr at det har vært kjent for folk siden antikken.

opprinnelse til navnet

Opprinnelsen til latin svovel ukjent. Det russiske navnet på elementet er vanligvis avledet fra sanskrit "sire" - lys gul. Kanskje forholdet mellom "svovel" og den hebraiske "seraph" - flertall av "seraf" - bokstaver. brenner, og svovel brenner godt. På gammelrussisk og gammelslavisk er "svovel" generelt et brennbart stoff, inkludert fett.

Opprinnelsen til svovel

Store ansamlinger av naturlig svovel er ikke så vanlig. Oftere er det til stede i noen malmer. Innfødt svovelmalm er en bergart ispedd rent svovel.

Når ble disse inneslutningene dannet - samtidig med medfølgende bergarter eller senere? Retningen til prospekterings- og letearbeidene avhenger av svaret på dette spørsmålet. Men til tross for årtusener med kommunikasjon med svovel, har menneskeheten fortsatt ikke et klart svar. Det er flere teorier, forfatterne av disse har motstridende synspunkter.

Teorien om syngenese (det vil si samtidig dannelse av svovel og vertsbergarter) antyder at dannelsen av naturlig svovel skjedde i grunne vannbassenger. Spesielle bakterier reduserte sulfater oppløst i vann til hydrogensulfid, som steg opp, kom inn i oksidasjonssonen, og her ble det oksidert kjemisk eller med deltakelse av andre bakterier til elementært svovel. Svovelet la seg til bunnen, og deretter dannet det svovelholdige slammet malmen.

Teorien om epigenese (svovelinneslutninger dannet senere enn hovedbergartene) har flere alternativer. Den vanligste av dem antyder at grunnvann, som trenger gjennom steinmassene, er anriket med sulfater. Hvis slikt vann kommer i kontakt med olje- eller naturgassforekomster, reduseres sulfationer av hydrokarboner til hydrogensulfid. Hydrogensulfid stiger til overflaten og, oksiderende, frigjør rent svovel i hulrom og sprekker i bergarter.

I de siste tiårene har en av variantene av teorien om epigenese, teorien om metasomatose (på gresk betyr "metasomatose" erstatning), funnet mer og mer bekreftelse. Ifølge den foregår transformasjonen av gips CaSO4-H2O og anhydritt CaSO4 til svovel og kalsitt CaCO3 hele tiden i dypet.

Denne teorien ble opprettet i 1935 av sovjetiske forskere L. M. Miropolsky og B. P. Krotov. Til sin fordel taler spesielt et slikt faktum.

I 1961 ble Mishrak-feltet oppdaget i Irak. Svovel er her innelukket i karbonatbergarter, som danner et hvelv støttet av utgående støtter (i geologi kalles de vinger). Disse vingene består hovedsakelig av anhydritt og gips. Det samme bildet ble observert ved det innenlandske Shor-Su-feltet.

Den geologiske originaliteten til disse forekomstene kan bare forklares fra synspunktet om metasomatismeteorien: primær gips og anhydritt har blitt til sekundære karbonatmalmer ispedd naturlig svovel. Ikke bare nærheten til mineraler er viktig - det gjennomsnittlige svovelinnholdet i malmen til disse forekomstene er lik innholdet av kjemisk bundet svovel i anhydritt. Og studier av den isotopiske sammensetningen av svovel og karbon i malmen til disse forekomstene ga ytterligere argumenter til tilhengere av teorien om metasomatisme.

Men det er ett "men": kjemien i prosessen med å konvertere gips til svovel og kalsitt er ennå ikke klar, og derfor er det ingen grunn til å betrakte teorien om metasomatisme som den eneste riktige. Det er innsjøer på jorden selv nå (spesielt Sulphur Lake nær Sernovodsk), hvor syngenetisk avsetning av svovel forekommer og svovelholdig slam ikke inneholder verken gips eller anhydritt.

Variasjonen av teorier og hypoteser om opprinnelsen til naturlig svovel er resultatet ikke bare og ikke så mye av ufullstendigheten av vår kunnskap, men av kompleksiteten til fenomenene som oppstår i dypet. Selv fra matematikk i grunnskolen vet vi alle at ulike veier kan føre til samme resultat. Denne loven gjelder også for geokjemi.

Kvittering

Svovel oppnås hovedsakelig ved å smelte naturlig svovel direkte på steder der det forekommer under jorden. Svovelmalm utvinnes på forskjellige måter - avhengig av forekomstforholdene. Svovelavsetninger er nesten alltid ledsaget av ansamlinger av giftige gasser - svovelforbindelser. I tillegg må vi ikke glemme muligheten for dens spontane forbrenning.

Malmutvinning på åpen måte er som følger. Gående gravemaskiner fjerner lag av steiner som malm ligger under. Malmlaget knuses ved eksplosjoner, hvoretter malmblokkene sendes til et svovelsmelteverk, hvor svovel trekkes ut av konsentratet.

I 1890 foreslo Hermann Frasch å smelte svovel under jorden og pumpe det til overflaten gjennom brønner som ligner på oljebrønner. Det relativt lave (113°C) smeltepunktet for svovel bekreftet virkeligheten til Fraschs idé. I 1890 begynte tester som førte til suksess.

Det er flere metoder for å få svovel fra svovelmalm: dampvann, filtrering, termisk, sentrifugal og ekstraksjon.

Svovel finnes også i store mengder i naturgass i gassform (i form av hydrogensulfid, svoveldioksid). Under utvinning avsettes det på veggene til rør og utstyr, og deaktiverer dem. Derfor fanges den opp fra gassen så raskt som mulig etter utvinning. Det resulterende kjemisk rene fine svovelet er et ideelt råmateriale for kjemisk industri og gummiindustri.

Den største forekomsten av naturlig svovel av vulkansk opprinnelse ligger på øya Iturup med reserver av kategori A + B + C1 - 4227 tusen tonn og kategori C2 - 895 tusen tonn, som er nok til å bygge et foretak med en kapasitet på 200 tusen tonn granulert svovel per år.

Produsenter

De viktigste svovelprodusentene i Russland er foretakene til OAO Gazprom: OOO Gazprom dobycha Astrakhan og OOO Gazprom dobycha Orenburg, som mottar det som et biprodukt under gassrensing.

Fysiske egenskaper

Naturlig sammenvekst av krystaller av naturlig svovel

Svovel skiller seg vesentlig fra oksygen evnen til å danne stabile kjeder og sykluser av svovelatomer. De mest stabile er sykliske molekyler S 8 som har form av en krone, og danner rombisk og monoklinisk svovel. Dette er krystallinsk svovel - et sprøtt gult stoff. I tillegg er molekyler med lukkede (S4, S6) kjeder og åpne kjeder mulig. En slik sammensetning har plastisk svovel, et brunt stoff. Formelen for plastisk svovel skrives oftest ganske enkelt som S, siden den, selv om den har en molekylær struktur, er en blanding av enkle stoffer med forskjellige molekyler. Svovel er uløselig i vann, noen av dets modifikasjoner løses opp i organiske løsningsmidler, for eksempel karbondisulfid. Svovel brukes til produksjon av svovelsyre, gummivulkanisering, som et soppdrepende middel i landbruket, og som kolloidalt svovel - et medikament. Svovel i sammensetningen av svovel-bitumen-sammensetninger brukes også for å oppnå svovelasfalt, og som en erstatning for Portland-sement - for å oppnå svovelbetong. S + O 2 \u003d SO 2

Ved å bruke spektralanalyse ble det funnet at prosessen med oksidasjon av svovel til dioksid faktisk er en kjedereaksjon og skjer med dannelsen av en rekke mellomprodukter: svovelmonoksid S 2 O 2, molekylært svovel S 2 , frie svovelatomer S og frie radikaler av svovelmonoksid SO.

Når det interagerer med metaller, danner det sulfider. 2Na + S = Na2S

Når svovel tilsettes til disse sulfidene, dannes polysulfider: Na 2 S + S = Na 2 S 2

Ved oppvarming reagerer svovel med karbon, silisium, fosfor, hydrogen:
C + 2S = CS 2 (karbondisulfid)

Svovel oppløses i alkalier ved oppvarming - disproporsjoneringsreaksjon
3S + 6KOH = K 2 SO 3 + 2K 2 S + 3H 2 O

Brannegenskaper til svovel

Finmalt svovel er utsatt for kjemisk spontan forbrenning i nærvær av fuktighet, i kontakt med oksidasjonsmidler, og også i en blanding med kull, fett, oljer. Svovel danner eksplosive blandinger med nitrater, klorater og perklorater. Det antennes spontant ved kontakt med blekemiddel.

Slukningsmidler: vannspray, luftmekanisk skum.

Påvisning av svovelforbrenning er et vanskelig problem. Flammen er vanskelig å oppdage med det menneskelige øyet eller et videokamera, spekteret av blå flamme ligger hovedsakelig i det ultrafiolette området. Forbrenning skjer ved lav temperatur. For å oppdage forbrenning med en varmedetektor, er det nødvendig å plassere den direkte nær svovel. Svovelflammen stråler ikke i det infrarøde området. Dermed vil den ikke bli oppdaget av vanlige infrarøde detektorer. De vil bare oppdage sekundære branner. En svovelflamme avgir ikke vanndamp. Derfor vil ultrafiolette flammedetektorer som bruker nikkelforbindelser ikke fungere.

Siden luft i volum består av ca. 21 % oksygen og 79 % nitrogen, og når svovel forbrennes, oppnås ett volum SO2 fra ett volum oksygen, er det maksimalt teoretisk mulige innholdet av SO2 i gassblandingen 21 %. I praksis skjer forbrenning med et visst overskudd av luft og voluminnholdet av SO2 i gassblandingen er mindre enn teoretisk mulig, vanligvis 14 ... 15 %.

Forbrenningen av svovel foregår bare i smeltet tilstand, lik forbrenning av væsker. Det øvre laget av brennende svovel koker, og danner damper som danner en svak flamme som er opptil 5 cm høy. Temperaturen på flammen ved brenning av svovel er 1820 ° C

Branner i svovellagre

I desember 1995 brøt det ut en stor brann i et utendørs svovellagringsanlegg i byen Somerset West, Western Cape, Sør-Afrika, og drepte to mennesker.

Den 16. januar 2006, rundt fem om kvelden, tok et lager med svovel fyr på Cherepovets-anlegget "Ammophos". Det totale brannarealet er på ca 250 kvadratmeter. Det var mulig å eliminere det helt først i begynnelsen av den andre natten. Det er ingen ofre eller skadde.

Den 15. mars 2007, tidlig på morgenen, brøt det ut brann i et lukket svovellager ved Balakovo Fiber Materials Plant LLC. Brannarealet var på 20 kvm. 4 brannvesen med en stab på 13 personer jobbet med brannen. Brannen ble slukket i løpet av en halvtime. Ingen skade gjort.

4. og 9. mars 2008 oppsto en svovelbrann i Atyrau-regionen i TCOs svovellager ved Tengiz-feltet. I det første tilfellet ble brannen slukket raskt, i det andre tilfellet brant svovelet i 4 timer. Volumet av brennende oljeraffineringsavfall, som i henhold til kasakhiske lover inkluderer svovel, utgjorde mer enn 9 tusen kilo.

I april 2008 tok et lager fyr nær landsbyen Kryazh, Samara-regionen, hvor 70 tonn svovel ble lagret. Brannen ble tildelt den andre kategorien kompleksitet. Til stedet forlot 11 brannvesen og redningsmannskaper. I det øyeblikket, da brannmennene var i nærheten av lageret, brant fortsatt ikke alt svovelet, men bare en liten del av det - omtrent 300 kilo. Antennelsesområdet, sammen med områder med tørt gress ved siden av lageret, utgjorde 80 kvadratmeter. Brannmenn klarte raskt å få ned flammene og lokalisere brannen: brannene var dekket med jord og oversvømmet med vann.

I juli 2009 brant svovel i Dneprodzerzhinsk. Brannen oppsto ved en av koks-bedriftene i Bagleysky-distriktet i byen. Brannen slukte mer enn åtte tonn svovel. Ingen av de ansatte ved anlegget ble skadet.

Fysiske og kjemiske baser for svovelforbrenningsprosessen.

Forbrenningen av S skjer med frigjøring av en stor mengde varme: 0,5S 2g + O 2g \u003d SO 2g, ΔH \u003d -362,43 kJ

Forbrenning er et kompleks av kjemiske og fysiske fenomener. I et forbrenningsanlegg må man forholde seg til komplekse felt av hastigheter, konsentrasjoner og temperaturer som er vanskelige å beskrive matematisk.

Forbrenningen av smeltet S avhenger av forholdene for interaksjon og forbrenning av individuelle dråper. Effektiviteten til forbrenningsprosessen bestemmes av tidspunktet for fullstendig forbrenning av hver svovelpartikkel. Forbrenningen av svovel, som bare skjer i gassfasen, innledes av fordampning av S, blanding av dampene med luft og oppvarming av blandingen til t, som gir den nødvendige reaksjonshastigheten. Siden fordampning fra overflaten av dråpen begynner mer intensivt bare ved en viss t, må hver dråpe flytende svovel varmes opp til denne t. Jo høyere t, jo lengre tid tar det å varme opp dråpen. Når en brennbar blanding av damper S og luft med maksimal konsentrasjon og t dannes over overflaten av dråpen, oppstår antennelse. Forbrenningsprosessen til en dråpe S avhenger av forbrenningsforholdene: t og den relative hastigheten til gasstrømmen, og de fysisk-kjemiske egenskapene til væske S (for eksempel tilstedeværelsen av faste aske-urenheter i S), og består av følgende trinn : 1-blande dråper flytende S med luft; 2-oppvarming av disse dråpene og fordampning; 3-termisk dampspalting S; 4-dannelse av gassfasen og dens tenning; 5-forbrenning av gassfasen.

Disse stadiene skjer nesten samtidig.

Som et resultat av oppvarming begynner en dråpe væske S å fordampe, damper av S diffunderer til forbrenningssonen, hvor de ved høy t begynner å aktivt reagere med O 2 av luften, prosessen med diffusjonsforbrenning av S skjer med dannelse av SO 2.

Ved høy t er hastigheten på oksidasjonsreaksjonen S større enn hastigheten på fysiske prosesser, så den totale hastigheten til forbrenningsprosessen bestemmes av prosessene for masse og varmeoverføring.

Molekylær diffusjon bestemmer en rolig, relativt langsom forbrenningsprosess, mens turbulent diffusjon akselererer den. Når dråpestørrelsen avtar, reduseres fordampningstiden. Fin forstøvning av svovelpartikler og deres jevne fordeling i luftstrømmen øker kontaktflaten, letter oppvarming og fordampning av partiklene. Under forbrenningen av hver enkelt dråpe S i sammensetningen av fakkelen, bør 3 perioder skilles: Jeg- inkubasjon; II- intens brenning; III- utbrenthetsperiode.

Når en dråpe brenner, bryter det ut flammer fra overflaten, som ligner solflammer. I motsetning til konvensjonell diffusjonsforbrenning med utstøting av flammer fra overflaten av en brennende dråpe, ble det kalt "eksplosiv forbrenning".

Forbrenningen av S-dråpen i diffusjonsmodus utføres ved fordampning av molekyler fra overflaten av dråpen. Fordampningshastigheten avhenger av væskens fysiske egenskaper og miljøets t, og bestemmes av egenskapen til fordampningshastigheten. I differensialmodus lyser S i periode I og III. Eksplosiv forbrenning av en dråpe observeres bare i perioden med intens forbrenning i periode II. Varigheten av den intense brenningsperioden er proporsjonal med kuben til den opprinnelige dråpediameteren. Dette skyldes det faktum at eksplosiv forbrenning er en konsekvens av prosessene som skjer i dråpens volum. Brennhastighetskarakteristikk beregnet. av f-le: Til= /τ sg;

d n er den opprinnelige dråpediameteren, mm; τ er tidspunktet for fullstendig forbrenning av dråpen, s.

Karakteristikken til brennhastigheten til en dråpe er lik summen av egenskapene til diffusjon og eksplosiv forbrenning: Til= 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 - brennhastighetskonstant ved t 1 \u003d 1073 K. K T2 - konst. oppvarmingshastighet ved t forskjellig fra t 1 . Еа er aktiveringsenergien (7850 kJ/mol).

DERETTER. Hovedbetingelsene for effektiv forbrenning av væske S er: tilførsel av all nødvendig mengde luft til munningen av fakkelen, fin og jevn atomisering av væske S, strømningsturbulens og høy t.

Den generelle avhengigheten av intensiteten av fordampning av væske S på gasshastigheten og t: K 1= a∙V/(b+V); a, b er konstanter avhengig av t. V - hastighet gass, m/s. Ved høyere t er avhengigheten av fordampningsintensiteten S på gasshastigheten gitt av: K 1= K o ∙ V n ;

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

Med en økning i t fra 120 til 180 o C, øker intensiteten av fordampning av S med 5-10 ganger, og t 180 til 440 o C med 300-500 ganger.

Fordampningshastigheten ved en gasshastighet på 0,104 m/s bestemmes av: = 8,745 - 2600/T (ved 120-140 o C); = 7,346 -2025/T (ved 140-200 oC); = 10,415 - 3480 / T (ved 200-440 ° C).

For å bestemme fordampningshastigheten S ved en hvilken som helst t fra 140 til 440 ° C og en gasshastighet i området 0,026-0,26 m / s, blir den først funnet for en gasshastighet på 0,104 m / s og omregnet til en annen hastighet: lg = lg + n ∙ lgV `` /V ` ; Sammenligning av verdien av fordampningshastigheten til flytende svovel og forbrenningshastigheten antyder at forbrenningsintensiteten ikke kan overstige fordampningshastigheten ved kokepunktet for svovel. Dette bekrefter riktigheten av forbrenningsmekanismen, ifølge hvilken svovel bare brenner i damptilstand. Hastighetskonstanten for svoveldampoksidasjon (reaksjonen fortsetter i henhold til andreordens ligning) bestemmes av den kinetiske ligningen: -dС S /d = К∙С S ∙С О2 ; C S er dampkonsentrasjonen S; C O2 - kons-I-damper O 2; K er reaksjonshastighetskonstanten. Den totale konsentrasjonen av damper S og O 2 op-yut: C S= a(1-x); Med O2= b - 2ax; a er den opprinnelige dampkonsentrasjonen S; b - initial konsentrasjon av O 2-damper; х er graden av dampoksidasjon S. Da:

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

Hastighetskonstanten for oksidasjonsreaksjonen S til SO 2: lgK\u003d B - A / T;

om C	650 - 850	850 - 1100
PÅ	3,49	2,92
MEN

Dråper svovel d< 100мкм сгорают в диффузионном режиме; d>100 µm i eksplosiv, i området 100-160 µm, øker ikke brenntiden for dråper.

At. for å intensivere forbrenningsprosessen, er det tilrådelig å sprøyte svovel i dråper d = 130-200 µm, noe som krever ekstra energi. Når du brenner det samme antall S mottatt. SO 2 er jo mer konsentrert, jo mindre volum av ovnsgass og jo høyere t.

1 - C02; 2 - Med SO2

Figuren viser en tilnærmet sammenheng mellom t og SO 2 -konsentrasjonen i ovnsgassen som produseres ved adiabatisk forbrenning av svovel i luft. I praksis oppnås høykonsentrert SO 2, begrenset av at ved t > 1300 blir foringen av ovnen og gasskanalene raskt ødelagt. I tillegg, under disse forholdene, kan det oppstå sidereaksjoner mellom O 2 og N 2 av luft med dannelse av nitrogenoksider, som er en uønsket urenhet i SO 2, derfor opprettholdes vanligvis t = 1000-1200 i svovelovner. Og ovnsgasser inneholder 12-14 vol% SO 2 . Fra ett volum O 2 dannes ett volum SO 2, derfor er det maksimale teoretiske innholdet av SO 2 i forbrenningsgassen ved brenning av S i luft 21 %. Ved brenning av S i luft, skyting. O 2 Innholdet av SO 2 i gassblandingen kan øke avhengig av konsentrasjonen av O 2. Det teoretiske innholdet av SO 2 ved brenning av S i ren O 2 kan nå 100 %. Den mulige sammensetningen av brennegassen oppnådd ved å brenne S i luft og i forskjellige oksygen-nitrogenblandinger er vist i figuren:

Ovner for brenning av svovel.

Forbrenning av S i svovelsyreproduksjon utføres i ovner i atomisert eller TV-tilstand. For å brenne den smeltede S, bruk dyse, syklon og vibrasjonsovner. De mest brukte er syklon og injektor. Disse ovnene er klassifisert i henhold til tegnene:- i henhold til typen installerte dyser (mekanisk, pneumatisk, hydraulisk) og deres plassering i ovnen (radial, tangentiell); - ved tilstedeværelsen av skjermer inne i forbrenningskamrene; - ved utførelse (horisonter, vertikaler); - i henhold til plasseringen av innløpshullene for lufttilførsel; - for enheter for å blande luftstrømmer med S-damper; - for utstyr for bruk av forbrenningsvarme S; - etter antall kameraer.

Dyseovn (ris)

1 - stålsylinder, 2 - foring. 3 - asbest, 4 - skillevegger. 5 - dyse for sprøyting av drivstoff, 6 dyser for sprøyting av svovel,

7 - en boks for tilførsel av luft til ovnen.

Den har en ganske enkel design, lett å vedlikeholde, den har et bilde av gass, en konstant konsentrasjon av SO 2. Til alvorlige mangler inkluderer: gradvis ødeleggelse av partisjoner på grunn av høy t; lav varmestress i forbrenningskammeret; vanskeligheter med å få gass med høy konsentrasjon, tk. bruk et stort overskudd av luft; avhengighet av prosentandelen av forbrenning på kvaliteten på sprøyting S; betydelig drivstofforbruk under oppstart og oppvarming av ovnen; relativt store dimensjoner og vekt, og som et resultat betydelige kapitalinvesteringer, produksjonsarealer, driftskostnader og store varmetap i miljøet.

Mer perfekt syklonovner.

1 - forkammer, 2 - luftboks, 3, 5 - etterbrenningskamre, 4. 6 klyperinger, 7, 9 - dyser for lufttilførsel, 8, 10 - dyser for svoveltilførsel.

Leveranse: tangentiell luftinntak og S; sikrer jevn forbrenning av S i ovnen på grunn av bedre strømningsturbulens; muligheten for å oppnå den endelige prosessgassen opp til 18 % SO 2; høy termisk spenning av ovnsrommet (4,6 10 6 W / m 3); volumet til apparatet reduseres med en faktor på 30-40 sammenlignet med volumet til en dyseovn med samme kapasitet; permanent konsentrasjon SO 2; enkel regulering av forbrenningsprosessen S og dens automatisering; lav tid og brennbart materiale for oppvarming og start av ovnen etter et langt stopp; lavere innhold av nitrogenoksider etter ovnen. Grunnleggende uker forbundet med høy t i forbrenningsprosessen; mulig sprekkdannelse av foringen og sveisene; Utilfredsstillende sprøyting av S fører til et gjennombrudd av dens damper i t/utvekslingsutstyret etter ovnen, og følgelig til korrosjon av utstyret og inkonstans av t ved innløpet til t/utvekslingsutstyret.

Smeltet S kan komme inn i ovnen gjennom tangentielle eller aksiale dyser. Med den aksiale plasseringen av dysene er forbrenningssonen nærmere periferien. Ved tangent - nærmere sentrum, på grunn av dette reduseres effekten av høy t på foringen. (ris) Gassstrømningshastigheten er 100-120m / s - dette skaper en gunstig tilstand for masse- og varmeoverføring, og brennhastigheten øker S.

Vibrerende ovn (ris).

1 – brennerovnshode; 2 - returventiler; 3 - vibrasjonskanal.

Under vibrerende forbrenning endres alle parametrene til prosessen periodisk (trykk i kammeret, hastighet og sammensetning av gassblandingen, t). Enhet for vibrasjoner. forbrenning S kalles en ovn-brenner. Før ovnen blandes S og luft, og de strømmer gjennom tilbakeslagsventiler (2) inn i hodet på ovnsbrenneren, hvor blandingen brennes. Tilførselen av råvarer utføres i porsjoner (prosesser er sykliske). I denne versjonen av ovnen øker varmeeffekten og brennhastigheten betydelig, men før blandingen antennes er det nødvendig med en god blanding av den forstøvede S med luft slik at prosessen går umiddelbart. I dette tilfellet blandes forbrenningsproduktene godt, SO 2 -gassfilmen som omgir S-partiklene blir ødelagt og letter tilgangen til nye deler av O 2 i forbrenningssonen. I en slik ovn inneholder den resulterende SO 2 ikke uforbrente partikler, dens konsentrasjon er høy på toppen.

For en syklonovn, sammenlignet med en dyseovn, er den preget av 40-65 ganger større termisk spenning, muligheten for å oppnå mer konsentrert gass og større dampproduksjon.

Det viktigste utstyret for ovner for brenning av væske S er munnstykket, som skal sikre en tynn og jevn spray av væske S, god blanding av denne med luft i selve dysen og bak den, rask justering av strømningshastigheten til væske S mens opprettholde det nødvendige forholdet med luft, stabiliteten til en viss form, lengden på fakkelen, og har også en solid design, pålitelig og enkel å bruke. For jevn drift av dysene er det viktig at S er godt rengjort for aske og bitumen. Dyser er mekaniske (utbytte under sitt eget trykk) og pneumatiske (luft er fortsatt involvert i sprøyting).

Utnyttelse av forbrenningsvarmen av svovel.

Reaksjonen er svært eksoterm, som et resultat frigjøres en stor mengde varme og gasstemperaturen ved utløpet av ovnene er 1100-1300 0 C. For kontaktoksidasjon av SO 2 er gasstemperaturen ved inngangen til 1. laget av cat-ra bør ikke overstige 420 - 450 0 C. Derfor, før SO 2 oksidasjonstrinnet, er det nødvendig å avkjøle gasstrømmen og utnytte overskuddsvarme. I svovelsyresystemer som opererer på svovel for varmegjenvinning, er vannrørvarmegjenvinningskjeler med naturlig varmesirkulasjon mest brukt. SETA-C (25-24); RKS 95 / 4,0 - 440.

Energiteknologisk kjele RKS 95/4.0 - 440 er en vannrør, naturlig sirkulasjon, gasstett kjele, designet for å arbeide med trykksetting. Kjelen består av 1. og 2. trinns fordampere, trinn 1.2 fjernvarmere, trinn 1.2 fjernoverhetere, trommel, svovelforbrenningsovner. Ovnen er designet for å brenne opptil 650 tonn væske. Svovel per dag. Ovnen består av to sykloner forbundet i forhold til hverandre i en vinkel på 110 0 og et overgangskammer.

Innerkropp med en diameter på 2,6 m, hviler fritt på støtter. Den ytre kappen har en diameter på 3 m. Det ringformede rommet som dannes av indre og ytre hylster er fylt med luft, som deretter kommer inn i brennkammeret gjennom dyser. Svovel tilføres ovnen av 8 svoveldyser, 4 på hver syklon. Svovelforbrenning skjer i en virvlende gass-luftstrøm. Virvlingen av strømmen oppnås ved tangentielt å føre luft inn i forbrenningssyklonen gjennom luftdyser, 3 i hver syklon. Luftmengden styres av motoriserte klaffer på hver luftdyse. Overgangskammeret er designet for å lede gasstrømmen fra de horisontale syklonene til den vertikale gasskanalen til fordamperen. Den indre overflaten av brennkammeret er foret med murstein av mulittkorund av merket MKS-72, 250 mm tykk.

1 - sykloner

2 - overgangskammer

3 - fordampningsanordninger