การเผาไหม้ของกำมะถันในอากาศแห้งและการนำความร้อนกลับคืนมาเพื่อผลิตไอน้ำพลังงาน ลักษณะของกำมะถัน ปฏิกิริยากับโลหะ ฮาโลเจน และออกซิเจน

ขึ้นอยู่กับระดับความแตกตัวของไอกำมะถันกับอุณหภูมิ

การเผาไหม้ของกำมะถันเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนเนื่องจากความจริงที่ว่ากำมะถันมีโมเลกุลที่มีจำนวนอะตอมต่างกันในสถานะ allotropic ที่แตกต่างกันและการพึ่งพาคุณสมบัติทางเคมีกายภาพต่ออุณหภูมิอย่างมาก กลไกการเกิดปฏิกิริยาและผลผลิตของผลิตภัณฑ์จะเปลี่ยนไปตามอุณหภูมิและความดันออกซิเจน

ตัวอย่างของการพึ่งพาจุดน้ำค้างในเนื้อหาของ CO2 ในผลิตภัณฑ์การเผาไหม้

การเผาไหม้ของกำมะถันที่อุณหภูมิ 80°C เป็นไปได้ด้วยเหตุผลหลายประการ ยังไม่มีทฤษฎีที่แน่ชัดของกระบวนการนี้ สันนิษฐานว่าส่วนหนึ่งเกิดขึ้นในเตาเผาเองที่อุณหภูมิสูงและมีอากาศมากเกินไปเพียงพอ การศึกษาในทิศทางนี้ (รูปที่ 6b) แสดงให้เห็นว่าเมื่อมีอากาศมากเกินไปเล็กน้อย (ตามลำดับ 105 และต่ำกว่า) การก่อตัวของ 80 วินาทีในก๊าซจะลดลงอย่างรวดเร็ว

การเผาไหม้ของกำมะถันในออกซิเจนจะเกิดขึ้นที่ 280 C และในอากาศที่อุณหภูมิ 360 C

การเผาไหม้ของกำมะถันเกิดขึ้นทั่วทั้งปริมาตรของเตาเผา ในกรณีนี้ ก๊าซจะได้รับความเข้มข้นมากขึ้นและดำเนินการแปรรูปในอุปกรณ์ที่มีขนาดเล็กกว่า และการกำจัดก๊าซให้บริสุทธิ์เกือบหมด ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่ได้จากการเผาไหม้ของกำมะถัน นอกเหนือจากการผลิตกรดซัลฟิวริก ยังใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เพื่อทำความสะอาดน้ำมันตัดน้ำมันเป็นสารทำความเย็น ในการผลิตน้ำตาล ฯลฯ SCb ถูกขนส่งในถังเหล็กและถังในของเหลว สถานะ. การทำให้เป็นของเหลวของ SO2 ทำได้โดยการบีบอัดก๊าซที่แห้งและทำให้เย็นแล้ว

การเผาไหม้ของกำมะถันเกิดขึ้นทั่วปริมาตรของเตาเผาและสิ้นสุดในห้องที่สร้างโดยพาร์ติชั่น 4 ซึ่งมีการจ่ายอากาศเพิ่มเติม ก๊าซเตาหลอมร้อนที่มีซัลเฟอร์ไดออกไซด์ถูกปล่อยออกจากห้องเหล่านี้

การเผาไหม้ของกำมะถันนั้นสังเกตได้ง่ายมากในเตาหลอมเชิงกล ที่ชั้นบนของเตาเผาซึ่งมี FeS2 จำนวนมากในวัสดุที่เผาไหม้ เปลวไฟทั้งหมดเป็นสีน้ำเงิน - นี่คือเปลวไฟที่มีลักษณะเฉพาะของการเผาไหม้ของกำมะถัน

กระบวนการเผาไหม้กำมะถันอธิบายโดยสมการ

การเผาไหม้ของกำมะถันสังเกตได้จากกระจกมองข้างที่ผนังเตา ควรรักษาอุณหภูมิของกำมะถันหลอมเหลวไว้ภายใน 145 - 155 องศาเซลเซียส หากคุณยังคงเพิ่มอุณหภูมิต่อไป ความหนืดของกำมะถันจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น และที่ 190 องศาเซลเซียส จะกลายเป็นมวลสีน้ำตาลเข้มหนา ซึ่งทำให้ปั๊มได้ยากมากและ สเปรย์

เมื่อกำมะถันไหม้ จะมีออกซิเจนหนึ่งโมเลกุลต่ออะตอมของกำมะถัน

แผนผังของระบบคอนแทคทาวเวอร์แบบรวมโดยใช้กรดทาวเวอร์ธรรมชาติเป็นวัตถุดิบ

ในระหว่างการเผาไหม้ของกำมะถันในเตาหลอม ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่คั่วได้จะมีเนื้อหาประมาณ 14% S02 และอุณหภูมิที่ทางออกของเตาเผาประมาณ 1,000 องศาเซลเซียส ด้วยอุณหภูมินี้ ก๊าซจะเข้าสู่หม้อไอน้ำความร้อนเหลือทิ้ง 7 โดยที่ ไอน้ำได้มาจากการลดอุณหภูมิลงเหลือ 450 องศาเซลเซียส ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่มีปริมาณ SO2 ประมาณ 8% จะต้องถูกส่งไปยังอุปกรณ์สัมผัส 8 ดังนั้นหลังจากที่หม้อต้มน้ำร้อนที่ใช้แล้วทิ้ง ส่วนหนึ่งของก๊าซหรือก๊าซเผาไหม้ทั้งหมดจะถูกเจือจางเป็น SO2 8% ด้วยอากาศที่ให้ความร้อนในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน 9. ในอุปกรณ์สัมผัส 50 - 70% ของซัลฟูรัสแอนไฮไดรด์จะถูกออกซิไดซ์เป็นซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์

จากวิกิพีเดีย

คุณสมบัติไฟของกำมะถัน
กำมะถันที่บดละเอียดมีแนวโน้มที่จะเผาไหม้ได้เองตามธรรมชาติเมื่อมีความชื้น สัมผัสกับตัวออกซิไดซ์ และในการผสมกับถ่านหิน ไขมัน และน้ำมัน ซัลเฟอร์สร้างสารผสมที่ระเบิดได้กับไนเตรต คลอเรต และเปอร์คลอเรต มันติดไฟได้เองเมื่อสัมผัสกับสารฟอกขาว

สารดับเพลิง: สเปรย์น้ำ, โฟมเครื่องกลด้วยลม

จากข้อมูลของ W. Marshall ฝุ่นกำมะถันจัดเป็นวัตถุระเบิด แต่การระเบิดต้องใช้ความเข้มข้นของฝุ่นที่สูงเพียงพอ - ประมาณ 20 g / m³ (20,000 มก. / ลบ.ม.) ความเข้มข้นนี้สูงกว่าความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตหลายเท่าสำหรับ คนในอากาศในพื้นที่ทำงาน - 6 มก./ลบ.ม.

ไอระเหยก่อให้เกิดส่วนผสมที่ระเบิดได้กับอากาศ

การเผาไหม้ของกำมะถันจะเกิดขึ้นในสถานะหลอมเหลวเท่านั้น คล้ายกับการเผาไหม้ของของเหลว ชั้นบนของการเผาไหม้ของกำมะถันทำให้เกิดไอระเหยที่ก่อให้เกิดเปลวไฟจาง ๆ สูงถึง 5 ซม. อุณหภูมิของเปลวไฟเมื่อกำมะถันเผาไหม้คือ 1820 ° C

เนื่องจากอากาศโดยปริมาตรประกอบด้วยออกซิเจนประมาณ 21% และไนโตรเจน 79% และเมื่อกำมะถันถูกเผา จะได้รับ SO2 หนึ่งปริมาตรจากออกซิเจนหนึ่งปริมาตร ปริมาณ SO2 สูงสุดที่เป็นไปได้ในทางทฤษฎีในส่วนผสมของแก๊สคือ 21% ในทางปฏิบัติ การเผาไหม้เกิดขึ้นกับอากาศส่วนเกิน และปริมาณของ SO2 ในส่วนผสมของแก๊สจะน้อยกว่าที่เป็นไปได้ในทางทฤษฎี โดยปกติคือ 14 ... 15%

การตรวจจับการเผาไหม้ของกำมะถันด้วยระบบดับเพลิงอัตโนมัติเป็นปัญหาที่ยาก เปลวไฟนั้นตรวจจับได้ยากด้วยตามนุษย์หรือกล้องวิดีโอ สเปกตรัมของเปลวไฟสีน้ำเงินส่วนใหญ่อยู่ในช่วงอัลตราไวโอเลต ความร้อนที่เกิดจากไฟส่งผลให้อุณหภูมิต่ำกว่าไฟของสารไวไฟทั่วไปอื่นๆ ในการตรวจจับการเผาไหม้ด้วยเครื่องตรวจจับความร้อน จำเป็นต้องวางไว้ใกล้กับกำมะถันโดยตรง เปลวไฟกำมะถันไม่แผ่รังสีในช่วงอินฟราเรด ดังนั้นเครื่องตรวจจับอินฟราเรดทั่วไปจะไม่ตรวจพบ พวกเขาจะตรวจพบไฟทุติยภูมิเท่านั้น เปลวไฟกำมะถันไม่ปล่อยไอน้ำ ดังนั้นเครื่องตรวจจับเปลวไฟอัลตราไวโอเลตที่ใช้สารประกอบนิกเกิลจะไม่ทำงาน

เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยจากอัคคีภัยในโกดังกำมะถัน จำเป็นต้อง:

โครงสร้างและอุปกรณ์ในกระบวนการควรทำความสะอาดฝุ่นเป็นประจำ
ห้องเก็บของต้องมีการระบายอากาศตามธรรมชาติโดยเปิดประตู
การบดก้อนกำมะถันบนตะแกรงของบังเกอร์ควรใช้ค้อนไม้หรือเครื่องมือที่ทำจากวัสดุที่ไม่เกิดประกายไฟ
สายพานลำเลียงสำหรับส่งกำมะถันไปยังโรงงานผลิตต้องติดตั้งเครื่องตรวจจับโลหะ
ในสถานที่จัดเก็บและการใช้กำมะถัน จำเป็นต้องจัดเตรียมอุปกรณ์ (ด้านข้าง ธรณีประตูพร้อมทางลาด ฯลฯ) เพื่อให้แน่ใจว่าในกรณีฉุกเฉินที่กำมะถันละลายจะไม่กระจายออกนอกห้องหรือพื้นที่เปิดโล่ง
ในโกดังกำมะถันห้าม:
การปฏิบัติงานทุกประเภทด้วยการใช้ไฟแบบเปิด
เก็บและเก็บผ้าขี้ริ้วและผ้าขี้ริ้วที่ทาน้ำมัน
เมื่อซ่อมให้ใช้เครื่องมือที่ทำจากวัสดุที่เกิดประกายไฟ

กำมะถันบริสุทธิ์ถูกจ่ายผ่านท่อส่งความร้อนจากสะพานลอยไปยังตัวสะสม แหล่งที่มาของกำมะถันเหลวในช่องสำหรับย่างสามารถเป็นได้ทั้งหน่วยหลอมและกรองกำมะถันก้อน และหน่วยสำหรับระบายและเก็บกำมะถันเหลวจากถังรถไฟ จากตัวรวบรวมผ่านตัวสะสมระดับกลางที่มีความจุ 32 m3 กำมะถันจะถูกสูบผ่านท่อส่งกำมะถันวงแหวนไปยังหม้อไอน้ำเพื่อการเผาไหม้ในกระแสอากาศแห้ง

เมื่อกำมะถันถูกเผา ซัลเฟอร์ไดออกไซด์จะเกิดขึ้นจากปฏิกิริยา:

S(ของเหลว) + O2(แก๊ส) = ​​SO2(แก๊ส) + 362.4 kJ

ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นจากการปล่อยความร้อน

กระบวนการเผาไหม้ของกำมะถันเหลวในบรรยากาศของอากาศขึ้นอยู่กับสภาวะการเผาไหม้ (อุณหภูมิ อัตราการไหลของก๊าซ) เกี่ยวกับคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี (การปรากฏตัวของเถ้าและสารปนเปื้อนบิทูมินัส ฯลฯ ) และประกอบด้วยขั้นตอนต่อเนื่องที่แยกจากกัน:

ผสมกำมะถันเหลวกับอากาศ

ความร้อนและการระเหยของหยด

การก่อตัวของเฟสก๊าซและการจุดไฟของก๊าซกำมะถัน

การเผาไหม้ของไอระเหยในสถานะก๊าซ

ขั้นตอนเหล่านี้แยกออกไม่ได้จากกันและกันและดำเนินการไปพร้อม ๆ กันและขนานกัน มีกระบวนการกระจายการเผาไหม้ของกำมะถันด้วยการก่อตัวของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์จำนวนเล็กน้อยจะถูกออกซิไดซ์เป็นไตรออกไซด์ ในระหว่างการเผาไหม้ของกำมะถัน อุณหภูมิของก๊าซเพิ่มขึ้น ความเข้มข้นของ SO2 จะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของอุณหภูมิ เมื่อกำมะถันถูกเผา ไนโตรเจนออกไซด์ก็จะเกิดขึ้นเช่นกัน ซึ่งสร้างมลพิษให้กับกรดในการผลิตและปล่อยมลพิษที่เป็นอันตราย ปริมาณของไนโตรเจนออกไซด์ที่เกิดขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับรูปแบบการเผาไหม้ของกำมะถัน อากาศส่วนเกิน และอุณหภูมิของกระบวนการ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ปริมาณของไนโตรเจนออกไซด์ก็จะเพิ่มขึ้น ด้วยการเพิ่มขึ้นของค่าสัมประสิทธิ์อากาศส่วนเกิน ปริมาณของไนโตรเจนออกไซด์ที่ก่อตัวขึ้นจะเพิ่มขึ้น จนถึงค่าสูงสุดที่ค่าสัมประสิทธิ์อากาศส่วนเกินจาก 1.20 เป็น 1.25 แล้วจึงลดลง

กระบวนการเผาไหม้กำมะถันดำเนินการที่อุณหภูมิการออกแบบไม่เกิน 1200ºC โดยมีการจ่ายอากาศส่วนเกินไปยังเตาเผาแบบไซโคลน

เมื่อกำมะถันเหลวถูกเผา จะเกิด SO3 จำนวนเล็กน้อย เศษส่วนปริมาตรรวมของซัลเฟอร์ไดออกไซด์และไตรออกไซด์ในกระบวนการแก๊สหลังหม้อไอน้ำสูงถึง 12.8%

โดยการเป่าอากาศแห้งเย็นเข้าไปในท่อก๊าซที่ด้านหน้าของอุปกรณ์สัมผัส ก๊าซในกระบวนการจะถูกทำให้เย็นลงเพิ่มเติมและเจือจางตามมาตรฐานการทำงาน (สัดส่วนปริมาตรรวมของซัลเฟอร์ไดออกไซด์และไตรออกไซด์ไม่เกิน 11.0% อุณหภูมิตั้งแต่ 390 ° C ถึง 420 ° C)

กำมะถันเหลวถูกจ่ายให้กับหัวฉีดของเตาเผาแบบไซโคลนของหน่วยเผาไหม้โดยปั๊มจุ่มสองเครื่อง ซึ่งหนึ่งในนั้นอยู่ในสถานะสแตนด์บาย

อากาศที่เป่าแห้งในหอทำให้แห้งโดยเครื่องเป่าลม (หนึ่งทำงานหนึ่งสำรอง) ถูกส่งไปยังหน่วยสำหรับการเผาไหม้กำมะถันและเจือจางก๊าซตามมาตรฐานการปฏิบัติงาน

การเผาไหม้ของกำมะถันเหลวในปริมาณ 5 ถึง 15 m 3 /h (จาก 9 ถึง 27 t / h) ดำเนินการในเตาเผาแบบไซโคลน 2 แห่งซึ่งสัมพันธ์กันที่มุม 110 องศา และเชื่อมต่อกับหม้อไอน้ำด้วยห้องเชื่อมต่อ

กำมะถันกรองของเหลวที่มีอุณหภูมิ 135 ° C ถึง 145 ° C สำหรับการเผาไหม้ เตาเผาแต่ละเตามีหัวฉีด 4 หัวสำหรับกำมะถันพร้อมแจ็คเก็ตไอน้ำและหัวเตาแก๊สหนึ่งหัว

อุณหภูมิก๊าซที่ทางออกของหม้อไอน้ำเทคโนโลยีพลังงานถูกควบคุมโดยวาล์วปีกผีเสื้อบนบายพาสร้อนซึ่งส่งก๊าซจากห้องเผาไหม้หลังการเผาไหม้ของเตาไซโคลนรวมถึงบายพาสเย็นซึ่งผ่านส่วนหนึ่งของอากาศผ่านหน่วยหม้อไอน้ำ เข้าไปในปล่องควันหลังหม้อไอน้ำ

หน่วยเทคโนโลยีพลังงานท่อน้ำที่มีการหมุนเวียนตามธรรมชาติ single-pass สำหรับแก๊สได้รับการออกแบบมาเพื่อระบายความร้อนก๊าซกำมะถันเมื่อเผากำมะถันเหลวและสร้างไอน้ำร้อนยวดยิ่งด้วยอุณหภูมิ 420 ° C ถึง 440 ° C ที่ความดัน 3.5 ถึง 3.9 MPa

หน่วยเทคโนโลยีพลังงานประกอบด้วยหน่วยหลักดังต่อไปนี้: ดรัมที่มีอุปกรณ์ภายในถัง, อุปกรณ์ระเหยที่มีลำแสงพา, กรอบระบายความร้อนด้วยท่อ, เตาเผาที่ประกอบด้วยไซโคลนสองตัวและห้องเปลี่ยนผ่าน, พอร์ทัล, เฟรมสำหรับ กลอง ฮีทเตอร์ฮีทเตอร์ขั้นที่ 1 และอีโคโนไมเซอร์ขั้นที่ 1 จะรวมกันเป็นยูนิตระยะไกลหนึ่งยูนิต ฮีทเตอร์ฮีทเตอร์ขั้นที่ 2 และตัวประหยัดสเตจที่ 2 จะอยู่ในยูนิตระยะไกลที่แยกจากกัน

อุณหภูมิของก๊าซหลังเตาหลอมที่ด้านหน้าบล็อกระเหยเพิ่มขึ้นเป็น 1170 o C ในส่วนระเหยของหม้อไอน้ำ ก๊าซในกระบวนการจะถูกทำให้เย็นลงจาก 450 o C เป็น 480 o C หลังจากบายพาสเย็น อุณหภูมิของแก๊ส ลดลงจาก 390 o C เป็น 420 o C ก๊าซในกระบวนการระบายความร้อนจะถูกส่งไปยังขั้นตอนถัดไปของการผลิตกรดซัลฟิวริก - การเกิดออกซิเดชันของซัลเฟอร์ไดออกไซด์เป็นซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ในอุปกรณ์สัมผัส

กำมะถัน (S)
เลขอะตอม	16
ลักษณะของสารอย่างง่าย	แข็งเปราะสีเหลืองอ่อนไม่มีกลิ่นในรูปแบบบริสุทธิ์
คุณสมบัติของอะตอม
มวลอะตอม (มวลโมล)	32.066 ก. e.m. (กรัม/โมล)
รัศมีอะตอม	127 น.
พลังงานไอออไนซ์ (อิเล็กตรอนตัวแรก)	999.0 (10.35) กิโลจูลต่อโมล (eV)
การกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์	3s 2 3p 4
คุณสมบัติทางเคมี
รัศมีโควาเลนต์	22.00 น.
รัศมีไอออน	30 (+6e) 184 (-2e) pm
อิเล็กโตรเนกาติวิตี (ตามพอลลิง)	2,58
ศักย์ไฟฟ้า	0
สถานะออกซิเดชัน	6, 4, 2, -2
คุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ของสารอย่างง่าย
ความหนาแน่น	2.070 ก./ซม.³
ความจุความร้อนกราม	22.61 J/(K โมล)
การนำความร้อน	0.27 วัตต์/(ม.เค)
อุณหภูมิหลอมเหลว	386K
ความร้อนละลาย	1.23 กิโลจูล/โมล
อุณหภูมิเดือด	717.824K
ความร้อนระเหย	10.5 กิโลจูล/โมล
ปริมาณกราม	15.5 cm³/โมล
ตาข่ายคริสตัลของสารธรรมดา
โครงสร้างตาข่าย	orthorhombic
พารามิเตอร์ตาข่าย	a=10.437 b=12.845 c=24.369 Å
อัตราส่วน c/a	—
อุณหภูมิเดบเบ้	n/a K

ส	16
32,066
3s 2 3p 4
กำมะถัน

กำมะถัน (กำมะถัน- การกำหนด "S" ในตารางธาตุ) - องค์ประกอบที่มีไฟฟ้าสูงซึ่งแสดงคุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะ ในสารประกอบไฮโดรเจนและออกซิเจน มันเป็นส่วนหนึ่งของไอออนต่างๆ ทำให้เกิดกรดและเกลือจำนวนมาก เกลือที่มีกำมะถันจำนวนมากสามารถละลายได้ในน้ำเพียงเล็กน้อย

แร่ธาตุกำมะถันธรรมชาติ

กำมะถันเป็นธาตุที่มีมากเป็นอันดับที่สิบหกในเปลือกโลก มันเกิดขึ้นในสถานะอิสระ (ดั้งเดิม) และรูปแบบที่ถูกผูกไว้ สารประกอบกำมะถันธรรมชาติที่สำคัญที่สุด FeS2 คือ เหล็ก pyrite หรือ pyrite, ZnS คือ zinc blende หรือ sphalerite (wurtzite), PbS คือ lead gloss หรือ galena, HgS คือ cinnabar, Sb2S3 คือ antimonite นอกจากนี้ กำมะถันยังมีอยู่ในน้ำมัน ถ่านหินธรรมชาติ ก๊าซธรรมชาติ และหินดินดาน กำมะถันเป็นองค์ประกอบที่หกในน่านน้ำธรรมชาติ ส่วนใหญ่อยู่ในรูปของซัลเฟตไอออน และทำให้เกิดความกระด้าง "ถาวร" ของน้ำจืด องค์ประกอบที่สำคัญสำหรับสิ่งมีชีวิตชั้นสูงซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโปรตีนหลายชนิดมีความเข้มข้นในเส้นผม

ประวัติการค้นพบและที่มาของชื่อ

กำมะถัน (กำมะถัน, ฝรั่งเศส Sufre, เยอรมันชเวเฟล) ในสภาพพื้นเมืองเช่นเดียวกับในรูปแบบของสารประกอบกำมะถันเป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยโบราณ ด้วยกลิ่นของการเผาไหม้ของกำมะถัน ผลของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่ทำให้หายใจไม่ออกและกลิ่นอันน่าขยะแขยงของไฮโดรเจนซัลไฟด์ ผู้คนอาจพบกันในสมัยก่อนประวัติศาสตร์ เป็นเพราะคุณสมบัติเหล่านี้ที่นักบวชใช้กำมะถันเป็นส่วนหนึ่งของธูปศักดิ์สิทธิ์ในพิธีกรรมทางศาสนา กำมะถันถือเป็นผลผลิตของมนุษย์เหนือมนุษย์จากโลกแห่งวิญญาณหรือเทพเจ้าใต้ดิน กาลครั้งหนึ่งนานมาแล้ว กำมะถันเริ่มถูกนำมาใช้เป็นส่วนหนึ่งของสารผสมที่ติดไฟได้ต่างๆ เพื่อวัตถุประสงค์ทางการทหาร โฮเมอร์ได้อธิบายไว้แล้วว่า "ควันกำมะถัน" ซึ่งเป็นผลร้ายแรงของการหลั่งของกำมะถันที่ลุกไหม้ กำมะถันอาจเป็นส่วนหนึ่งของ "ไฟกรีก" ซึ่งทำให้คู่ต่อสู้หวาดกลัว

ราวศตวรรษที่ 8 ชาวจีนเริ่มใช้มันในส่วนผสมของดอกไม้ไฟโดยเฉพาะในส่วนผสมเช่นดินปืน ความสามารถในการติดไฟได้ของกำมะถัน ความง่ายในการรวมตัวกับโลหะเพื่อสร้างซัลไฟด์ (เช่น บนพื้นผิวของชิ้นโลหะ) อธิบายว่าถือเป็น "หลักการของการติดไฟได้" และเป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ของแร่โลหะ Presbyter Theophilus (ศตวรรษที่ XII) อธิบายวิธีการคั่วแร่ทองแดงซัลไฟด์แบบออกซิเดชันซึ่งอาจเป็นที่รู้จักในอียิปต์โบราณ

ในช่วงระยะเวลาของการเล่นแร่แปรธาตุอาหรับทฤษฎีปรอท - กำมะถันขององค์ประกอบของโลหะเกิดขึ้นตามที่กำมะถันถือเป็นองค์ประกอบบังคับ (บิดา) ของโลหะทั้งหมด ต่อมาได้กลายเป็นหนึ่งในสามหลักการของนักเล่นแร่แปรธาตุ และต่อมา "หลักการติดไฟได้" ก็เป็นพื้นฐานของทฤษฎีโฟลจิสตัน ลักษณะเบื้องต้นของกำมะถันถูกสร้างขึ้นโดย Lavoisier ในการทดลองการเผาไหม้ของเขา ด้วยการแนะนำของดินปืนในยุโรป การพัฒนาการสกัดกำมะถันธรรมชาติเริ่มต้นขึ้น เช่นเดียวกับการพัฒนาวิธีการเพื่อให้ได้มาจากไพไรต์ หลังเป็นเรื่องธรรมดาในรัสเซียโบราณ เป็นครั้งแรกในวรรณคดีที่ Agricola อธิบาย ดังนั้นแหล่งกำเนิดกำมะถันที่แน่นอนจึงไม่ได้รับการกำหนด แต่ตามที่กล่าวไว้ข้างต้นองค์ประกอบนี้ถูกใช้ก่อนการประสูติของพระคริสต์ ซึ่งหมายความว่าผู้คนคุ้นเคยกันดีมาตั้งแต่สมัยโบราณ

ที่มาของชื่อ

ที่มาของภาษาละติน กำมะถันไม่ทราบ ชื่อองค์ประกอบรัสเซียมักจะมาจากภาษาสันสกฤต "ท่าน" - สีเหลืองอ่อน บางทีความสัมพันธ์ของ "กำมะถัน" กับ "เสราฟ" ในภาษาฮีบรู - พหูพจน์ของ "เสราฟ" - ตัวอักษร เผาไหม้และกำมะถันเผาไหม้ได้ดี ในภาษารัสเซียโบราณและภาษาสลาโวนิกโบราณ "กำมะถัน" โดยทั่วไปเป็นสารที่ติดไฟได้ ซึ่งรวมถึงไขมันด้วย

ต้นกำเนิดกำมะถัน

การสะสมของกำมะถันจำนวนมากนั้นไม่ธรรมดา มักมีอยู่ในแร่บางชนิด แร่กำมะถันพื้นเมืองเป็นหินสลับกับกำมะถันบริสุทธิ์

การรวมเหล่านี้เกิดขึ้นเมื่อใด - พร้อมกับหินที่มาพร้อมกันหรือในภายหลัง? ทิศทางของงานสำรวจและสำรวจขึ้นอยู่กับคำตอบของคำถามนี้ แต่ถึงแม้จะมีการสื่อสารกับกำมะถันมานับพันปี แต่มนุษยชาติก็ยังไม่มีคำตอบที่ชัดเจน มีหลายทฤษฎี ซึ่งผู้เขียนมีความคิดเห็นที่ไม่ตรงกัน

ทฤษฎีซินเจเนซิส (กล่าวคือ การก่อตัวของกำมะถันและหินเจ้าบ้านพร้อมๆ กัน) แสดงให้เห็นว่าการก่อตัวของกำมะถันพื้นเมืองเกิดขึ้นในแอ่งน้ำตื้น แบคทีเรียชนิดพิเศษลดซัลเฟตที่ละลายในน้ำให้เป็นไฮโดรเจนซัลไฟด์ซึ่งเพิ่มขึ้น เข้าสู่เขตออกซิไดซ์ และที่นี่ถูกออกซิไดซ์ทางเคมีหรือโดยการมีส่วนร่วมของแบคทีเรียอื่นๆ กับธาตุกำมะถัน กำมะถันตกลงไปที่ด้านล่าง และต่อมาตะกอนที่มีกำมะถันก่อตัวเป็นแร่

ทฤษฎี epigenesis (การรวมตัวของกำมะถันที่เกิดขึ้นช้ากว่าหินหลัก) มีหลายทางเลือก ที่พบมากที่สุดคือน้ำใต้ดินที่เจาะผ่านมวลหินนั้นอุดมไปด้วยซัลเฟต หากน้ำดังกล่าวสัมผัสกับคราบน้ำมันหรือก๊าซธรรมชาติ ไอออนของซัลเฟตจะลดลงโดยไฮโดรคาร์บอนเป็นไฮโดรเจนซัลไฟด์ ไฮโดรเจนซัลไฟด์จะลอยขึ้นสู่ผิวน้ำและเมื่อออกซิไดซ์จะปล่อยกำมะถันบริสุทธิ์ในช่องว่างและรอยแตกในหิน

ในช่วงไม่กี่สิบปีที่ผ่านมา ทฤษฎีอีพีเจเนซิสแบบต่างๆ ที่หลากหลาย ทฤษฎีเมตาโซมาโตซิส (ในภาษากรีก “เมทาโซมาโตซิส” หมายถึงการแทนที่) ได้ค้นพบการยืนยันมากขึ้นเรื่อยๆ ตามการเปลี่ยนแปลงของยิปซั่ม CaSO4-H2O และแอนไฮไดรต์ CaSO4 เป็นกำมะถันและแคลไซต์ CaCO3 เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในระดับความลึก

ทฤษฎีนี้ถูกสร้างขึ้นในปี 1935 โดยนักวิทยาศาสตร์โซเวียต L. M. Miropolsky และ B. P. Krotov ในความโปรดปรานของมันพูดโดยเฉพาะอย่างยิ่งข้อเท็จจริงดังกล่าว

ในปี 1961 ทุ่ง Mishrak ถูกค้นพบในอิรัก กำมะถันที่นี่ล้อมรอบด้วยหินคาร์บอเนตซึ่งสร้างหลุมฝังศพที่ได้รับการสนับสนุนจากการสนับสนุนที่ส่งออก (ในธรณีวิทยาเรียกว่าปีก) ปีกเหล่านี้ประกอบด้วยแอนไฮไดรต์และยิปซั่มเป็นส่วนใหญ่ ภาพเดียวกันนี้ถูกพบเห็นที่ทุ่งชอร์ซูในประเทศ

ความคิดริเริ่มทางธรณีวิทยาของแหล่งสะสมเหล่านี้สามารถอธิบายได้จากมุมมองของทฤษฎี metasomatism เท่านั้น: ยิปซั่มปฐมภูมิและแอนไฮไดรต์ได้กลายเป็นแร่คาร์บอเนตทุติยภูมิสลับกับกำมะถันพื้นเมือง ไม่เพียงแต่ความใกล้ชิดของแร่ธาตุเท่านั้นที่มีความสำคัญ - ปริมาณกำมะถันโดยเฉลี่ยในแร่ของแหล่งสะสมเหล่านี้เท่ากับเนื้อหาของกำมะถันที่จับกับสารเคมีในแอนไฮไดรต์ และการศึกษาองค์ประกอบไอโซโทปของกำมะถันและคาร์บอนในแร่ของแหล่งแร่เหล่านี้ได้ให้ข้อโต้แย้งเพิ่มเติมแก่ผู้สนับสนุนทฤษฎี metasomatism

แต่มีหนึ่ง "แต่": เคมีของกระบวนการแปลงยิปซั่มเป็นกำมะถันและแคลไซต์ยังไม่ชัดเจนและดังนั้นจึงไม่มีเหตุผลที่จะพิจารณาทฤษฎีของ metasomatism ที่ถูกต้องเท่านั้น ขณะนี้มีทะเลสาบอยู่บนโลก (โดยเฉพาะทะเลสาบซัลเฟอร์ใกล้กับเซอร์โนวอดสค์) ที่ซึ่งการสะสมของกำมะถันแบบซินเจเนติกส์เกิดขึ้นและกากตะกอนที่มีกำมะถันไม่มียิปซั่มหรือแอนไฮไดรต์

ความหลากหลายของทฤษฎีและสมมติฐานเกี่ยวกับต้นกำเนิดของกำมะถันพื้นเมืองนั้นไม่เพียงแต่เป็นผลมาจากความไม่สมบูรณ์ของความรู้ของเราเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความซับซ้อนของปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในส่วนลึกอีกด้วย แม้แต่จากวิชาคณิตศาสตร์ระดับประถมศึกษา เราทุกคนต่างก็รู้ดีว่าเส้นทางที่แตกต่างกันสามารถนำไปสู่ผลลัพธ์เดียวกันได้ กฎหมายนี้ใช้กับธรณีเคมีด้วย

ใบเสร็จ

กำมะถันได้มาจากการถลุงกำมะถันพื้นเมืองโดยตรงในสถานที่ที่เกิดขึ้นใต้ดิน แร่กำมะถันขุดได้หลายวิธี - ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการเกิดขึ้น การสะสมของกำมะถันมักจะมาพร้อมกับการสะสมของก๊าซพิษ - สารประกอบกำมะถัน นอกจากนี้ เราต้องไม่ลืมเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของการเผาไหม้ที่เกิดขึ้นเอง

การขุดแร่แบบเปิดมีดังนี้ รถขุดเดินจะขจัดชั้นของหินที่มีแร่อยู่ ชั้นแร่ถูกบดขยี้ด้วยการระเบิด หลังจากนั้นก้อนแร่จะถูกส่งไปยังโรงถลุงกำมะถัน ซึ่งกำมะถันจะถูกสกัดออกจากสารเข้มข้น

ในปี พ.ศ. 2433 แฮร์มันน์ เฟรชเสนอให้ละลายกำมะถันใต้ดินและสูบขึ้นสู่ผิวน้ำผ่านบ่อที่คล้ายกับบ่อน้ำมัน จุดหลอมเหลวของกำมะถันที่ค่อนข้างต่ำ (113°C) ยืนยันถึงความเป็นจริงของแนวคิดของ Frasch ในปี พ.ศ. 2433 การทดสอบเริ่มต้นขึ้นซึ่งนำไปสู่ความสำเร็จ

มีหลายวิธีในการรับกำมะถันจากแร่กำมะถัน: ไอน้ำ, การกรอง, ความร้อน, แรงเหวี่ยงและการสกัด

กำมะถันยังพบในปริมาณมากในก๊าซธรรมชาติในสถานะก๊าซ (ในรูปของไฮโดรเจนซัลไฟด์, ซัลเฟอร์ไดออกไซด์) ในระหว่างการสกัด จะถูกวางบนผนังของท่อและอุปกรณ์ ปิดการใช้งาน ดังนั้นจึงถูกจับจากแก๊สโดยเร็วที่สุดหลังจากการสกัด กำมะถันละเอียดบริสุทธิ์ทางเคมีที่เป็นผลลัพธ์เป็นวัตถุดิบในอุดมคติสำหรับอุตสาหกรรมเคมีและยาง

แหล่งกำมะถันพื้นเมืองที่ใหญ่ที่สุดของแหล่งกำเนิดภูเขาไฟตั้งอยู่บนเกาะ Iturup โดยมีปริมาณสำรองประเภท A + B + C1 - 4227,000 ตันและประเภท C2 - 895,000 ตันซึ่งเพียงพอสำหรับการสร้างองค์กรที่มีความจุ 200,000 ตันกำมะถันเม็ดต่อปี

ผู้ผลิต

ผู้ผลิตกำมะถันหลักในรัสเซียคือองค์กรของ OAO Gazprom: OOO Gazprom dobycha Astrakhan และ OOO Gazprom dobycha Orenburg ซึ่งได้รับเป็นผลพลอยได้ในระหว่างการทำให้บริสุทธิ์ด้วยแก๊ส

คุณสมบัติทางกายภาพ

การผสมผสานตามธรรมชาติของผลึกของกำมะถันพื้นเมือง

กำมะถันแตกต่างอย่างมากจาก ออกซิเจนความสามารถในการสร้างสายโซ่ที่มั่นคงและวัฏจักรของอะตอมกำมะถัน เสถียรที่สุดคือโมเลกุลวัฏจักร S 8 ที่มีรูปร่างเหมือนมงกุฎ ก่อตัวเป็นขนมเปียกปูนและโมโนคลินิก นี่คือผลึกกำมะถัน - สารสีเหลืองเปราะ นอกจากนี้ยังสามารถโมเลกุลที่มีสายโซ่ปิด (S4, S6) และสายโซ่เปิดได้ องค์ประกอบดังกล่าวมีกำมะถันพลาสติกซึ่งเป็นสารสีน้ำตาล สูตรสำหรับกำมะถันพลาสติกมักเขียนง่าย ๆ ว่า S เนื่องจากแม้ว่าจะมีโครงสร้างโมเลกุล แต่ก็เป็นส่วนผสมของสารธรรมดาที่มีโมเลกุลต่างกัน กำมะถันไม่ละลายในน้ำ การดัดแปลงบางอย่างจะละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ เช่น คาร์บอนไดซัลไฟด์ กำมะถันใช้สำหรับการผลิตกรดกำมะถัน ยางวัลคาไนซ์ เป็นยาฆ่าเชื้อราในการเกษตร และเป็นยากำมะถันคอลลอยด์ นอกจากนี้กำมะถันในองค์ประกอบขององค์ประกอบกำมะถัน - น้ำมันดินยังใช้เพื่อให้ได้ยางมะตอยกำมะถันและทดแทนปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ - เพื่อให้ได้คอนกรีตกำมะถัน S + O 2 \u003d SO 2

จากการวิเคราะห์ด้วยสเปกตรัมพบว่าในความเป็นจริงกระบวนการออกซิเดชันของกำมะถันต่อไดออกไซด์เป็นปฏิกิริยาลูกโซ่และเกิดขึ้นกับการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ขั้นกลางจำนวนหนึ่ง: ซัลเฟอร์มอนอกไซด์ S 2 O 2 , โมเลกุลกำมะถัน S 2 , อะตอมกำมะถันอิสระ S และอนุมูลอิสระของซัลเฟอร์มอนอกไซด์ SO

เมื่อทำปฏิกิริยากับโลหะจะเกิดซัลไฟด์ 2Na + S = นา 2 S

เมื่อเติมกำมะถันลงในซัลไฟด์เหล่านี้จะเกิดพอลิซัลไฟด์: Na 2 S + S = Na 2 S 2

เมื่อถูกความร้อน ซัลเฟอร์จะทำปฏิกิริยากับคาร์บอน ซิลิกอน ฟอสฟอรัส ไฮโดรเจน:
C + 2S = CS 2 (คาร์บอนไดซัลไฟด์)

กำมะถันละลายในด่างเมื่อถูกความร้อน - ปฏิกิริยาไม่สมส่วน
3S + 6KOH = K 2 SO 3 + 2K 2 S + 3H 2 O

คุณสมบัติไฟของกำมะถัน

กำมะถันที่บดละเอียดมีแนวโน้มที่จะเกิดการเผาไหม้โดยธรรมชาติของสารเคมีเมื่อมีความชื้น สัมผัสกับตัวออกซิไดซ์ และในส่วนผสมของถ่านหิน ไขมัน น้ำมัน ซัลเฟอร์สร้างสารผสมที่ระเบิดได้กับไนเตรต คลอเรต และเปอร์คลอเรต มันติดไฟได้เองเมื่อสัมผัสกับสารฟอกขาว

สารดับเพลิง: สเปรย์น้ำ, โฟมเครื่องกลด้วยลม

การตรวจจับการเผาไหม้ของกำมะถันเป็นปัญหาที่ยาก เปลวไฟนั้นตรวจจับได้ยากด้วยตามนุษย์หรือกล้องวิดีโอ สเปกตรัมของเปลวไฟสีน้ำเงินส่วนใหญ่อยู่ในช่วงอัลตราไวโอเลต การเผาไหม้เกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำ ในการตรวจจับการเผาไหม้ด้วยเครื่องตรวจจับความร้อน จำเป็นต้องวางไว้ใกล้กับกำมะถันโดยตรง เปลวไฟกำมะถันไม่แผ่รังสีในช่วงอินฟราเรด ดังนั้นเครื่องตรวจจับอินฟราเรดทั่วไปจะไม่ตรวจพบ พวกเขาจะตรวจพบไฟทุติยภูมิเท่านั้น เปลวไฟกำมะถันไม่ปล่อยไอน้ำ ดังนั้นเครื่องตรวจจับเปลวไฟอัลตราไวโอเลตที่ใช้สารประกอบนิกเกิลจะไม่ทำงาน

เนื่องจากอากาศโดยปริมาตรประกอบด้วยออกซิเจนประมาณ 21% และไนโตรเจน 79% และเมื่อกำมะถันถูกเผา จะได้รับ SO2 หนึ่งปริมาตรจากปริมาตรของออกซิเจน ปริมาณ SO2 สูงสุดที่เป็นไปได้ในทางทฤษฎีในส่วนผสมของแก๊สคือ 21% ในทางปฏิบัติ การเผาไหม้เกิดขึ้นกับอากาศส่วนเกิน และปริมาณของ SO2 ในส่วนผสมของแก๊สจะน้อยกว่าที่เป็นไปได้ในทางทฤษฎี โดยปกติคือ 14 ... 15%

การเผาไหม้ของกำมะถันจะเกิดขึ้นในสถานะหลอมเหลวเท่านั้น คล้ายกับการเผาไหม้ของของเหลว ชั้นบนสุดของการเผาไหม้ของกำมะถันทำให้เกิดไอระเหยที่ก่อให้เกิดเปลวไฟจาง ๆ สูงถึง 5 ซม. อุณหภูมิของเปลวไฟเมื่อกำมะถันเผาไหม้คือ 1820 ° C

ไฟไหม้โกดังกำมะถัน

ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2538 เกิดเพลิงไหม้ครั้งใหญ่ในโรงเก็บกำมะถันกลางแจ้งที่ตั้งอยู่ในเมืองซอมเมอร์เซ็ท เวสต์ เวสเทิร์นเคป ประเทศแอฟริกาใต้ ทำให้มีผู้เสียชีวิต 2 คน

เมื่อวันที่ 16 มกราคม พ.ศ. 2549 เวลาประมาณห้าโมงเย็น โกดังที่มีกำมะถันถูกไฟไหม้ที่โรงงาน Cherepovets "Ammophos" พื้นที่ดับเพลิงทั้งหมดประมาณ 250 ตารางเมตร ม. เป็นไปได้ที่จะกำจัดมันอย่างสมบูรณ์ในตอนต้นของคืนที่สองเท่านั้น ไม่มีเหยื่อหรือผู้บาดเจ็บ

เมื่อวันที่ 15 มีนาคม 2550 ในช่วงเช้าตรู่ เกิดเพลิงไหม้ในโกดังกำมะถันปิดที่ Balakovo Fiber Materials Plant LLC พื้นที่ไฟไหม้ 20 ตร.ม. 4 หน่วยดับเพลิงพร้อมพนักงาน 13 คนทำงานในกองไฟ ไฟดับในเวลาประมาณครึ่งชั่วโมง ไม่ได้ทำอันตราย

เมื่อวันที่ 4 และ 9 มีนาคม 2551 เกิดเพลิงไหม้กำมะถันในภูมิภาค Atyrau ในสถานที่เก็บกำมะถันของ TCO ที่ทุ่ง Tengiz ในกรณีแรกไฟดับอย่างรวดเร็วในกรณีที่สองกำมะถันเผาไหม้เป็นเวลา 4 ชั่วโมง ปริมาณของเสียจากการกลั่นน้ำมันที่เผาไหม้ซึ่งตามกฎหมายคาซัครวมถึงกำมะถันนั้นมีจำนวนมากกว่า 9,000 กิโลกรัม

ในเดือนเมษายน 2551 โกดังแห่งหนึ่งถูกไฟไหม้ใกล้หมู่บ้าน Kryazh ภูมิภาค Samara ซึ่งเก็บกำมะถัน 70 ตัน ไฟได้รับมอบหมายความซับซ้อนประเภทที่สอง ไปยังที่เกิดเหตุเหลือ 11 หน่วยดับเพลิงและหน่วยกู้ภัย ในขณะนั้น เมื่อนักผจญเพลิงอยู่ใกล้โกดัง กำมะถันไม่ได้ทั้งหมดยังคงเผาไหม้อยู่ แต่เพียงส่วนน้อยเท่านั้น - ประมาณ 300 กิโลกรัม พื้นที่ติดไฟพร้อมพื้นที่หญ้าแห้งติดกับโกดัง มีจำนวน 80 ตร.ว. นักผจญเพลิงสามารถดับไฟได้อย่างรวดเร็วและกำหนดตำแหน่งไฟ: ไฟถูกปกคลุมด้วยดินและน้ำท่วมด้วยน้ำ

ในเดือนกรกฎาคม 2552 กำมะถันถูกเผาใน Dneprodzerzhinsk เหตุเพลิงไหม้เกิดขึ้นที่สถานประกอบการโค้กแห่งหนึ่งในเขตแบกลีย์สกี้ของเมือง ไฟได้ดูดกลืนกำมะถันมากกว่าแปดตัน ไม่มีพนักงานของโรงงานได้รับบาดเจ็บ

ฐานทางกายภาพและเคมีของกระบวนการเผาไหม้กำมะถัน

การเผาไหม้ของ S เกิดขึ้นจากการปล่อยความร้อนจำนวนมาก: 0.5S 2g + O 2g \u003d SO 2g, ΔH \u003d -362.43 kJ

การเผาไหม้เป็นปรากฏการณ์ทางเคมีและกายภาพที่ซับซ้อน ในเตาเผาขยะ เราต้องจัดการกับพื้นที่ที่ซับซ้อนของความเร็ว ความเข้มข้น และอุณหภูมิที่ยากจะอธิบายทางคณิตศาสตร์

การเผาไหม้ของหลอมเหลว S ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของปฏิสัมพันธ์และการเผาไหม้ของละอองแต่ละหยด ประสิทธิภาพของกระบวนการเผาไหม้นั้นพิจารณาจากเวลาที่เผาไหม้สมบูรณ์ของอนุภาคกำมะถันแต่ละอนุภาค การเผาไหม้ของกำมะถันซึ่งเกิดขึ้นเฉพาะในสถานะก๊าซ นำหน้าด้วยการระเหยของ S การผสมของไอระเหยกับอากาศ และการให้ความร้อนของส่วนผสมเป็น t ซึ่งให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่จำเป็น เนื่องจากการระเหยจากพื้นผิวของหยดเริ่มเข้มข้นขึ้นเฉพาะที่ t เท่านั้น กำมะถันเหลวแต่ละหยดจะต้องถูกทำให้ร้อนถึง t นี้ ยิ่ง t สูง ยิ่งใช้เวลานานในการทำให้หยดร้อน เมื่อส่วนผสมที่ติดไฟได้ของไอระเหย S และอากาศที่มีความเข้มข้นสูงสุดและ t เกิดขึ้นเหนือพื้นผิวของหยด การจุดไฟจะเกิดขึ้น กระบวนการเผาไหม้ของหยด S ขึ้นอยู่กับสภาวะการเผาไหม้: เสื้อ และความเร็วสัมพัทธ์ของการไหลของก๊าซ และคุณสมบัติทางเคมีกายภาพของของเหลว S (เช่น การมีอยู่ของเถ้าแข็งใน S) และประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้ : 1 หยดของเหลว S ผสมกับอากาศ; 2 การให้ความร้อนของหยดและการระเหยเหล่านี้ 3- การแยกไอความร้อน S; 4- การก่อตัวของเฟสก๊าซและการจุดระเบิด; 5-การเผาไหม้ของเฟสก๊าซ

ขั้นตอนเหล่านี้เกิดขึ้นเกือบพร้อมกัน

อันเป็นผลมาจากความร้อน ของเหลว S เริ่มระเหยกลายเป็นไอ ไอระเหยของ S จะกระจายไปยังเขตการเผาไหม้ซึ่งที่ระดับสูง พวกมันเริ่มทำปฏิกิริยาอย่างแข็งขันกับ O 2 ของอากาศ กระบวนการของการเผาไหม้แบบแพร่กระจายของ S เกิดขึ้นกับ การก่อตัวของ SO2

ที่ t สูง อัตราการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน S จะมากกว่าอัตราของกระบวนการทางกายภาพ ดังนั้นอัตราโดยรวมของกระบวนการเผาไหม้จะถูกกำหนดโดยกระบวนการของมวลและการถ่ายเทความร้อน

การแพร่กระจายของโมเลกุลกำหนดกระบวนการเผาไหม้ที่สงบและค่อนข้างช้า ในขณะที่การแพร่กระจายแบบปั่นป่วนจะเร่งความเร็ว เมื่อขนาดหยดลดลง เวลาในการระเหยจะลดลง การทำให้อนุภาคกำมะถันเป็นละอองละเอียดและการกระจายอย่างสม่ำเสมอในการไหลของอากาศจะเพิ่มพื้นผิวสัมผัส ช่วยให้ความร้อนและการระเหยของอนุภาคง่ายขึ้น ในระหว่างการเผาไหม้ของแต่ละหยด S ในองค์ประกอบของคบเพลิงควรแยกแยะ 3 ช่วงเวลา: ฉัน- การฟักตัว; II- การเผาไหม้ที่รุนแรง สาม- ระยะเวลาเหนื่อยหน่าย

เมื่อหยดน้ำไหม้ เปลวไฟจะปะทุขึ้นจากพื้นผิวคล้ายกับเปลวสุริยะ ตรงกันข้ามกับการเผาไหม้แบบกระจายทั่วไปที่มีการพ่นเปลวไฟออกจากพื้นผิวของหยดน้ำที่ลุกไหม้ เรียกว่า "การเผาไหม้แบบระเบิด"

การเผาไหม้ของหยด S ในโหมดการแพร่กระจายจะดำเนินการโดยการระเหยของโมเลกุลจากพื้นผิวของหยด อัตราการระเหยขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางกายภาพของของเหลวและ t ของสิ่งแวดล้อม และถูกกำหนดโดยลักษณะของอัตราการระเหย ในโหมดดิฟเฟอเรนเชียล S จะสว่างขึ้นในช่วง I และ III การเผาไหม้แบบระเบิดของหยดน้ำสังเกตได้เฉพาะในช่วงเวลาของการเผาไหม้ที่รุนแรงในช่วงที่ II ระยะเวลาของระยะเวลาการเผาไหม้ที่รุนแรงเป็นสัดส่วนกับลูกบาศก์ของเส้นผ่านศูนย์กลางหยดเริ่มต้น เนื่องจากการเผาไหม้แบบระเบิดเป็นผลมาจากกระบวนการที่เกิดขึ้นในปริมาตรของหยด การคำนวณลักษณะอัตราการเผาไหม้ โดย f-le: ถึง= /τ sg;

d n คือเส้นผ่านศูนย์กลางหยดเริ่มต้น mm; τ คือเวลาของการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ของหยด s

ลักษณะของอัตราการเผาไหม้ของการหยดเท่ากับผลรวมของลักษณะการแพร่กระจายและการเผาไหม้แบบระเบิด: ถึง= K vz + K แตกต่าง; kvz= 0.78∙exp(-(1.59∙p) 2.58); เคดิฟ= 1.21∙p +0.23; เค T2\u003d K T1 ∙ exp (E a ​​​​/ R ∙ (1 / T 1 - 1 / T 2)); K T1 - อัตราการเผาไหม้คงที่ที่ t 1 \u003d 1073 K. K T2 - const. อัตราการให้ความร้อนที่ t แตกต่างจาก t 1 Еа คือพลังงานกระตุ้น (7850 kJ/mol)

แล้ว. เงื่อนไขหลักสำหรับการเผาไหม้ของเหลว S อย่างมีประสิทธิภาพคือ: การจ่ายอากาศที่จำเป็นทั้งหมดไปยังปากของคบเพลิง, การทำให้เป็นละอองของเหลว S ที่ละเอียดและสม่ำเสมอ, ความปั่นป่วนในการไหลและค่า t สูง

การพึ่งพาทั่วไปของความเข้มข้นของการระเหยของของเหลว S ต่อความเร็วของแก๊สและ t: K 1= a∙V/(b+V); a, b เป็นค่าคงที่ขึ้นอยู่กับ t วี - ความเร็ว แก๊ส m/s ที่ค่า t ที่สูงขึ้น การพึ่งพาความเข้มข้นของการระเหย S ต่อความเร็วของแก๊สได้มาจาก: K 1= K o ∙ V n ;

t, o C	lgK เกี่ยวกับ	น
	4,975	0,58
	5,610	0,545
	6,332	0,8

เมื่อเพิ่ม t จาก 120 เป็น 180 o C ความเข้มของการระเหยของ S จะเพิ่มขึ้น 5-10 เท่า และ t 180 ถึง 440 o C เพิ่มขึ้น 300-500 เท่า

อัตราการระเหยที่ความเร็วแก๊ส 0.104 m/s ถูกกำหนดโดย: = 8.745 - 2600/T (ที่ 120-140 o C); = 7.346 -2025/T (ที่ 140-200 o C); = 10.415 - 3480 / T (ที่ 200-440 ° C)

ในการกำหนดอัตราการระเหย S ที่ t ใด ๆ จาก 140 ถึง 440 ° C และความเร็วของก๊าซในช่วง 0.026-0.26 m / s จะพบครั้งแรกสำหรับความเร็วของแก๊สที่ 0.104 m / s และคำนวณใหม่เป็นความเร็วอื่น: lg = lg + n ∙ lgV `` /V ` ; การเปรียบเทียบค่าอัตราการระเหยของกำมะถันเหลวกับอัตราการเผาไหม้ แสดงว่าความเข้มของการเผาไหม้ต้องไม่เกินอัตราการระเหยที่จุดเดือดของกำมะถัน นี่เป็นการยืนยันความถูกต้องของกลไกการเผาไหม้ตามที่กำมะถันเผาไหม้ในสถานะไอเท่านั้น อัตราคงที่ของการเกิดออกซิเดชันไอกำมะถัน (ปฏิกิริยาดำเนินไปตามสมการอันดับสอง) ถูกกำหนดโดยสมการจลนศาสตร์: -dС S /d = К∙С S ∙С О2 ; C S คือความเข้มข้นของไอ S; C O2 - conc-I ไอระเหย O 2; K คือค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยา ความเข้มข้นรวมของไอระเหย S และ O 2 op-yut: ซี ส= a(1-x); ด้วย O2= b - 2ax; a คือความเข้มข้นของไอเริ่มต้น S; b - ความเข้มข้นเริ่มต้นของไอระเหย O 2; х คือระดับของการเกิดออกซิเดชันของไอ S. แล้ว:

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

อัตราคงที่ของปฏิกิริยาออกซิเดชัน S ถึง SO 2: lgK\u003d B - A / T;

เกี่ยวกับ C	650 - 850	850 - 1100
ที่	3,49	2,92
แต่

หยดกำมะถันd< 100мкм сгорают в диффузионном режиме; d>100 µm ในวัตถุระเบิด ในพื้นที่ 100-160 µm เวลาการเผาไหม้ของการหยดจะไม่เพิ่มขึ้น

ที่. เพื่อเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการเผาไหม้ ขอแนะนำให้ฉีดกำมะถันลงในละออง d = 130-200 µm ซึ่งต้องใช้พลังงานเพิ่มเติม เมื่อเผาไหม้จำนวน S เท่ากันที่ได้รับ SO 2 ยิ่งมีความเข้มข้นมากเท่าใด ปริมาตรของก๊าซในเตาหลอมก็จะยิ่งน้อยลงและค่า t ของก๊าซก็จะยิ่งสูงขึ้น

1 - ซี O2; 2 - ด้วย SO2

รูปแสดงความสัมพันธ์โดยประมาณระหว่าง t และความเข้มข้น SO 2 ในก๊าซเตาหลอมที่เกิดจากการเผาไหม้แบบอะเดียแบติกของกำมะถันในอากาศ ในทางปฏิบัติ ได้ SO 2 ที่มีความเข้มข้นสูง โดยถูกจำกัดด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าที่ t > 1300 เยื่อบุของเตาเผาและท่อก๊าซจะถูกทำลายอย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ ภายใต้สภาวะเหล่านี้ ปฏิกิริยาข้างเคียงระหว่าง O 2 และ N 2 ของอากาศสามารถเกิดขึ้นได้กับการก่อตัวของไนโตรเจนออกไซด์ ซึ่งเป็นสิ่งเจือปนที่ไม่พึงประสงค์ใน SO 2 ดังนั้น t = 1,000-1200 จึงมักจะคงอยู่ในเตาเผากำมะถัน และก๊าซหุงต้มประกอบด้วย 12-14 vol% SO 2 . จากหนึ่งปริมาตรของ O 2 หนึ่งปริมาตรของ SO 2 จะเกิดขึ้น ดังนั้นเนื้อหาทางทฤษฎีสูงสุดของ SO 2 ในก๊าซเผาไหม้เมื่อเผาไหม้ S ในอากาศคือ 21% เมื่อเผา S ในอากาศ ให้ยิง O 2 เนื้อหาของ SO 2 ในส่วนผสมของแก๊สอาจเพิ่มขึ้นขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของ O 2 เนื้อหาทางทฤษฎีของ SO 2 เมื่อเผา S ใน O 2 บริสุทธิ์สามารถเข้าถึง 100% องค์ประกอบที่เป็นไปได้ของก๊าซย่างที่ได้จากการเผาไหม้ S ในอากาศและในส่วนผสมของออกซิเจนและไนโตรเจนต่างๆ แสดงในรูปภาพ:

เตาเผากำมะถัน

การเผาไหม้ของ S ในการผลิตกรดซัลฟิวริกนั้นดำเนินการในเตาเผาในสถานะเป็นละอองหรือโทรทัศน์ สำหรับการเผา S ที่หลอมเหลว ให้ใช้หัวฉีด ไซโคลน และเตาเผาแบบสั่นสะเทือน ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือไซโคลนและหัวฉีด เตาเผาเหล่านี้จำแนกตามสัญญาณ:- ตามประเภทของหัวฉีดที่ติดตั้ง (เครื่องกล, นิวแมติก, ไฮดรอลิก) และตำแหน่งของหัวฉีดในเตาเผา (เรเดียล, สัมผัส) - โดยการปรากฏตัวของตะแกรงภายในห้องเผาไหม้; - โดยการดำเนินการ (ขอบฟ้า, แนวดิ่ง); - ตามตำแหน่งของรูทางเข้าสำหรับการจ่ายอากาศ - สำหรับอุปกรณ์สำหรับผสมการไหลของอากาศกับไอระเหย S - สำหรับอุปกรณ์ที่ใช้ความร้อนจากการเผาไหม้ S - ตามจำนวนกล้อง

เตาอบหัวฉีด (ข้าว)

1 - กระบอกเหล็ก 2 - ซับใน 3 - ใยหิน 4 - พาร์ติชั่น 5 - หัวฉีดสำหรับฉีดเชื้อเพลิง, 6 หัวฉีดสำหรับพ่นกำมะถัน,

7 - กล่องสำหรับจ่ายอากาศไปยังเตาเผา

มีการออกแบบที่ค่อนข้างเรียบง่าย ดูแลรักษาง่าย มีรูปก๊าซ ความเข้มข้นของ SO 2 คงที่ ถึงข้อบกพร่องร้ายแรงรวมถึง: การทำลายพาร์ติชั่นอย่างค่อยเป็นค่อยไปเนื่องจาก t สูง; ความเครียดความร้อนต่ำของห้องเผาไหม้ ความยากลำบากในการได้รับก๊าซที่มีความเข้มข้นสูง tk ใช้อากาศมากเกินไป การพึ่งพาร้อยละของการเผาไหม้ต่อคุณภาพของการฉีดพ่น S; การบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิงอย่างมีนัยสำคัญในระหว่างการเริ่มต้นและความร้อนของเตาเผา ขนาดและน้ำหนักที่ค่อนข้างใหญ่ และเป็นผลให้การลงทุนที่สำคัญ พื้นที่การผลิต ต้นทุนการดำเนินงาน และการสูญเสียความร้อนจำนวนมากในสิ่งแวดล้อม

สมบูรณ์แบบยิ่งขึ้น เตาอบไซโคลน.

1 - prechamber, 2 - air box, 3, 5 - afterburning chamber, 4. 6 pinch rings, 7, 9 - หัวฉีดสำหรับการจ่ายอากาศ, 8, 10 - หัวฉีดสำหรับการจ่ายกำมะถัน

จัดส่ง:อินพุตอากาศสัมผัสและ S; ช่วยให้มั่นใจถึงการเผาไหม้ที่สม่ำเสมอของ S ในเตาเผาเนื่องจากความปั่นป่วนของการไหลที่ดีขึ้น ความเป็นไปได้ที่จะได้รับก๊าซในกระบวนการขั้นสุดท้ายสูงถึง 18% SO 2; ความเค้นทางความร้อนสูงของพื้นที่เตาเผา (4.6 10 6 W / m 3); ปริมาตรของอุปกรณ์ลดลง 30-40 เท่าเมื่อเทียบกับปริมาตรของเตาหัวฉีดที่มีความจุเท่ากัน ความเข้มข้นถาวร SO 2; ระเบียบง่าย ๆ ของกระบวนการเผาไหม้ S และระบบอัตโนมัติ เวลาต่ำและวัสดุที่ติดไฟได้เพื่อให้ความร้อนและสตาร์ทเตาหลังจากหยุดเป็นเวลานาน ปริมาณไนโตรเจนออกไซด์ที่ต่ำกว่าหลังเตาเผา สัปดาห์พื้นฐานเกี่ยวข้องกับ t สูงในกระบวนการเผาไหม้ การแตกร้าวของเยื่อบุและรอยเชื่อมที่เป็นไปได้ การฉีดพ่น S ที่ไม่น่าพอใจจะนำไปสู่การทะลุทะลวงของไอระเหยในอุปกรณ์ t / exchange หลังเตาหลอม และเป็นผลจากการกัดกร่อนของอุปกรณ์และความไม่คงที่ของ t ที่ทางเข้าไปยังอุปกรณ์ t / exchange

หลอมเหลว S สามารถเข้าสู่เตาเผาผ่านหัวฉีดแนวสัมผัสหรือแนวแกน. ด้วยตำแหน่งตามแนวแกนของหัวฉีด เขตการเผาไหม้จึงอยู่ใกล้กับขอบมากขึ้น ที่สัมผัสกัน - ใกล้กับจุดศูนย์กลางมากขึ้นเนื่องจากผลกระทบของ t สูงต่อซับในลดลง (ข้าว) อัตราการไหลของก๊าซคือ 100-120m / s - สิ่งนี้สร้างเงื่อนไขที่เอื้ออำนวยต่อการถ่ายเทมวลและการถ่ายเทความร้อนและอัตราการเผาไหม้เพิ่มขึ้น S

เตาอบสั่น (ข้าว).

1 – หัวเตาหัวเตา; 2 - วาล์วคืน; 3 - ช่องการสั่นสะเทือน

ในระหว่างการเผาไหม้แบบสั่น พารามิเตอร์ทั้งหมดของกระบวนการจะเปลี่ยนแปลงเป็นระยะ (ความดันในห้อง ความเร็ว และองค์ประกอบของส่วนผสมของแก๊ส t) อุปกรณ์สำหรับการสั่นสะเทือน การเผาไหม้ S เรียกว่าเตาเผา ก่อนเตาหลอม S และอากาศจะถูกผสมกัน และพวกมันจะไหลผ่านเช็ควาล์ว (2) ไปที่หัวของเตาเผา-เตา ซึ่งเป็นที่ที่ส่วนผสมจะถูกเผา การจัดหาวัตถุดิบดำเนินการเป็นส่วนๆ (กระบวนการเป็นวัฏจักร) ในเตาเผารุ่นนี้ ความร้อนที่ส่งออกและอัตราการเผาไหม้จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก แต่ก่อนที่จะจุดไฟส่วนผสม การผสมที่ดีของ S ที่เป็นอะตอมกับอากาศเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้กระบวนการดำเนินไปในทันที ในกรณีนี้ ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้จะเข้ากันได้ดี ฟิล์มก๊าซ SO 2 รอบอนุภาค S จะถูกทำลายและอำนวยความสะดวกในการเข้าถึงส่วนใหม่ของ O 2 ในเขตการเผาไหม้ ในเตาเผาดังกล่าว SO 2 ที่ได้นั้นไม่มีอนุภาคที่ไม่ถูกเผาไหม้และมีความเข้มข้นสูงที่ด้านบน

สำหรับเตาเผาแบบไซโคลน เมื่อเปรียบเทียบกับเตาแบบหัวฉีด จะมีความเค้นทางความร้อนมากกว่า 40-65 เท่า ความเป็นไปได้ที่จะได้รับก๊าซที่มีความเข้มข้นมากขึ้นและการผลิตไอน้ำที่มากขึ้น

อุปกรณ์ที่สำคัญที่สุดสำหรับเตาเผาสำหรับเผาของเหลว S คือหัวฉีด ซึ่งต้องแน่ใจว่าสเปรย์ของเหลว S ที่บางและสม่ำเสมอ การผสมที่ดีกับอากาศในหัวฉีดและด้านหลัง การปรับอัตราการไหลของของเหลว S อย่างรวดเร็วในขณะที่ รักษาอัตราส่วนที่จำเป็นกับอากาศ ความเสถียรของรูปร่างที่แน่นอน ความยาวของไฟฉาย และยังมีการออกแบบที่มั่นคง เชื่อถือได้ และใช้งานง่าย เพื่อการทำงานที่ราบรื่นของหัวฉีด สิ่งสำคัญคือ S จะต้องทำความสะอาดเถ้าและน้ำมันดินเป็นอย่างดี หัวฉีดเป็นแบบกลไก (ให้ผลผลิตภายใต้แรงดันของตัวเอง) และนิวแมติก (อากาศยังคงเกี่ยวข้องกับการฉีดพ่น)

การใช้ความร้อนจากการเผาไหม้ของกำมะถัน

ปฏิกิริยามีคายความร้อนสูงส่งผลให้มีการปล่อยความร้อนจำนวนมากและอุณหภูมิก๊าซที่ทางออกของเตาเผาคือ 1100-1300 0 C สำหรับการเกิดออกซิเดชันแบบสัมผัสของ SO 2 อุณหภูมิของแก๊สที่ทางเข้า 1 ชั้นของ cat-ra ไม่ควรเกิน 420 - 450 0 C ดังนั้นก่อนออกซิเดชั่น SO 2 จำเป็นต้องทำให้การไหลของก๊าซเย็นลงและใช้ความร้อนส่วนเกิน ในระบบกรดซัลฟิวริกที่ใช้กำมะถันสำหรับการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ หม้อไอน้ำนำความร้อนแบบท่อน้ำที่มีการหมุนเวียนความร้อนตามธรรมชาติมักใช้กันอย่างแพร่หลาย SETA - C (25 - 24); RKS 95 / 4.0 - 440.

หม้อต้มเทคโนโลยีพลังงาน RKS 95/4.0 - 440 เป็นท่อน้ำหมุนเวียนตามธรรมชาติ หม้อต้มก๊าซแบบแน่น ออกแบบมาเพื่อทำงานกับแรงดัน หม้อไอน้ำประกอบด้วยเครื่องระเหยระยะที่ 1 และ 2, เครื่องประหยัดระยะไกลระยะที่ 1.2, เครื่องทำความร้อนพิเศษระยะไกลระยะที่ 1.2, ดรัม, เตาเผากำมะถัน เตาเผาถูกออกแบบมาสำหรับการเผาไหม้ของเหลวได้มากถึง 650 ตัน กำมะถันต่อวัน เตาเผาประกอบด้วยพายุไซโคลนสองตัวที่เชื่อมต่อกันโดยสัมพันธ์กันที่มุม 110 0 และห้องเปลี่ยนผ่าน

ตัวเครื่องด้านในมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.6 ม. วางบนฐานรองได้อย่างอิสระ ปลอกด้านนอกมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 ม. ช่องว่างรูปวงแหวนที่เกิดจากปลอกด้านในและด้านนอกนั้นเต็มไปด้วยอากาศซึ่งจะเข้าสู่ห้องเผาไหม้ผ่านหัวฉีด กำมะถันถูกส่งไปยังเตาเผาโดยหัวฉีดกำมะถัน 8 หัว โดยแต่ละไซโคลนมี 4 หัว การเผาไหม้ของกำมะถันเกิดขึ้นในการไหลของก๊าซและอากาศที่หมุนวน การหมุนของกระแสทำได้โดยการใส่อากาศเข้าไปในไซโคลนการเผาไหม้ผ่านหัวฉีดอากาศในแนวสัมผัส 3 ในแต่ละไซโคลน ปริมาณอากาศถูกควบคุมโดยปีกนกแบบใช้มอเตอร์บนหัวฉีดลมแต่ละหัว ห้องทรานซิชันถูกออกแบบมาเพื่อควบคุมการไหลของก๊าซจากพายุไซโคลนแนวนอนไปยังท่อก๊าซแนวตั้งของเครื่องระเหย พื้นผิวด้านในของเรือนไฟปูด้วยอิฐคอรันดัมของแบรนด์ MKS-72 หนา 250 มม.

1 - ไซโคลน

2 - ห้องเปลี่ยนผ่าน

3 - อุปกรณ์ระเหย