42. Способы получения элементарной серы. Добыча серы. Требования к качеству серы.

Способы получения элементарной серы.

Методы извлечения серы из руд:

1) Геотехнологические: 1. подземная выплавка S перегретой водой (ПВС); 2. подземная выплавка S токами высокой частоты; 3. Подземная газификация S; 4. Подземная возгонка, экстракция S.

2) Наземные: а) Прямые (извлечение непосредственно из руды): 1. термический; 2. экстракционный. б) Комбинированные (с предварительным обогащением исходного сырья): 1. из обезвоженных концентратов; 2. фильтрационный; 3. метод фазового обмена. в) Флотационно-автоклавные.

Геотехнологические – перевод S в расплав или раствор с последовательным подъемом его на поверхность сжатым воздухом. Впервые ПВС был предложен в 1891 г.

Серу плавят при 113-119^оС в месте ее залегания перегретой водой, закачиваемой через скважину, а затем в жидком виде выдавливают на поверхность земли, где S собирается в емкость и подается на фильтр для чистки от минеральных примесей. Поскольку при t>160^оС вязкость серы увеличивается, вода подается в скважину при t 120-159^оС, Р = 0,5-0,7 МПа.

При высокочастотном методе сера плавится от теплоты, выделяемой переменным электромагнитным полем высокой частоты в пласте.

При подземной газификации используют теплоту, выделяющуюся от сжигания S непосредственно в пласте.

Геотехн-е методы достаточно экономичны при определенных условиях залегания S в земной толще, они исключают необходимость предварительной добычи руды и ее обогащения.

Наземные – карьерная добыча серной руды с последующей ее переработкой.

Термический мет. закл-ся в выплавке серной руды и возгонке серы в печах или автоклавах (в наст. время не примен-ся в виду значительной коррозии и аппаратурных трудностей).

Экстракционный способ основан на высокой растворимости серы в сероуглероде, нефтепрод-х, ароматических УВ, хлор-производных алифатических УВ. Измельченную руду обрабатывают растворителем и затем из раствора выделяют серу.

Комбинированный мет. включает флотационное обогащение серной руды и последующее извлечение серы из полученного концентрата. Мет. обеспечивает высокое качество S (99,9 %), но имеет существенный недостаток – высокое содержание серы в отходах производства (30-40 %).

Добыча серы. Требования к качеству серы.

Получение S из газов: Реально можно говорить об использовании S, находящейся в виде Н₂S в природных и попутных газах и газах, получающихся при химической переработке нефти и углей. Н₂S извлекают из этих газов сжигающихся до S О₂, если далее получают серную кислоту (СК) на месте. Если не получают СК – то перерабатывают в S.

Технологический проц. производства серы из Н₂S, содержащих газов включает: - очистка газов от вредных примесей (извлечение Н₂S); - переработка очищенного газа в S;

Для извлечения Н₂S из газов используют: активный уголь, селикогель, цеолиты (сухие методы) или абсорбенты, которыми могут быть растворы этанол-аминов, карбонатов и фосфатов Na и К, растворы NH₃(мокрые методы). Все методы дел. на физические, физико-хим-е и хим-е (окислительные).При сухих физич-х методах достигается высокая степень очистки. Но они громоздки, требуют большого количества сорбента и применяются для очистки газов с низким содержанием Н₂S (до 0,5 %).

Ф изико-химические методы основаны на обратимости процессов хемосорбции Н₂S из газов хим-ми веществами или их растворами. Включают физическое поглощение Н₂S из газов. Для получения S из газов используется вакуум-карбонатный метод, где в качестве абсорбента применяется 12-15 % раствор карбонатов Nф или К. (К₂СО₃ + Н₂S <-> КНСО₃ + КНS) В виду невысокой степени очистки этот метод прим. лишь для грубой очистки необходимых объемов газа.

Для дальнейшей переработки полученного Н₂S в элементарную S прим. процесс Клауса (прим. только при высоком содержании Н₂S в газе (>30 %)): Н₂S из установки сероочистки разделяют на 2 потока, большая его часть (82 %) поступает в топку раствора генератора, где окисляется при 900-1300^оС кислородом воздуха: 2Н₂S + О₂ = 2S + 2Н₂О;

2Н₂S + 3О₂ = 2SО₂ + 2Н₂О.

При низком содержании Н₂S количества выделяемой теплоты не достаточно для ведения автотермическго сжигания Н₂S. На установках Клауса получ. комовую и жидкую серу. На отдельных установках небольшой мощности серу получают в гранулированном виде с размером 2,5-5 мм. Содержание серы в продукте 99,9 %. Недостатком метода является многостадийность процесса, энергоемкость и наличие выхлопных газов, содержащих до 1 % сернистых соединений.

Мет. извлечения S из концентрированных серосодержащих газов (>7 % об. SО₂) основан на восстановлении серы различными восстановителями: С, СО, СН₄, Н₂, Н₂S. Процесс проводится либо при высоких t 1100-1300 ^оС, либо в присутствии катализатора, которым являются: сульфиды или оксиды Fe, активированный глинозем, силикогель.

Требования к качеству серы: ГОСТ 127.1 - 93

В зависимости от применяемого сырья S делят на природную и газовую и выполняют следующих видов: - жидкую; - комовую; - гранулированную.

Наименование показателя	Норма
	Сорт 9998	Сорт 9995	Сорт 9990	Сорт 9950	Сорт 9920
1 Массовая доля серы, %, не менее	99,98	99,95	99,90	99,50	99,20
2 Массовая доля золы, %, не более	0,02	0,03	0,05	0,2	0,4
3 Массовая доля органических веществ, %, не более	0,01	0,03	0,06	0,25	0,5
4 Массов. доля кислот в пересч. на СК %, не более	0,0015	0,003	0,004	0,01	0,02
5 Массовая доля мышьяка, %, не более	0,0000	0,0000	0,000	0,000	0,03
6 Массовая доля селена, %, не более	0,000	0,000	0,000	0,000	0,04
7 Массовая доля воды, %, не более	0,2	0,2	0,2	0,2	1,0
8 Механические загрязнения (бумага, дерево, песок)	Не допускается

Нормы к показателям 1 – 6 даны в пересчете на сухое вещество