3.6. Получение серной кислоты серы путём сжигания серы

В печном газе при сжигании серы отсутствуют пыль и каталитические яды, технологическая схема производства серной кислоты из серы не содержит отделения очистки газа, отличается простотой и получила название «короткой схемы».

Принципиальная схема производства серной кислоты из серы: плавление серы, сжигание серы в избыточном токе воздуха, охлаждение газа, контактирование, адсорбция триоксида серы (Рис. 3.9).

Лучшим сырьём для производства серной кислоты является природная сера, так как при её сжигании может быть получен газ с более высокой концентрацией, более чистый, не нуждающийся в специальной очистке, что имеет большое значение в контактном способе получения кислоты.

Рис. 3.9. Схема производств серной кислоты, сжиганием серы. 1 - плавильная камера, 2 - фильтр жидкой серы, 3 - печь для сжигания серы, 4 - котел-утилизатор, 5 - контактный аппарат, 6 - система абсорбции SO₃ , 7 - холодильники серной кислоты.

Технологический процесс производства серной кислоты из элементарной серы контактным способом, отличается от процесса производства из колчедана рядом особенностей.

К ним относятся:

1) особая конструкция печей для получения обжигового газа;

2) повышенное содержание оксида серы в обжиговом газе;

3) отсутствие стадии предварительной очистки обжигового газа.

Горение серы представляет собой гомогенную экзотермическую реакцию, которой предшествует процесс перехода серы в жидкое состояние и последующее испарение серы.

S_тв. → S_жидк. → S_пар

Таким образом, процесс горения протекает и газовой форме в потоке предварительно высушенного воздуха и описывается уравнением:

S + O₂ = SO₂ + Q

Перед подачей в печь серу предварительно расплавляют паром в плавильном котле и отфильтровывают от примесей. Так как температура плавления серы сравнительно низка, то путем отстаивания и последующей фильтрации от серы легко отделить механические примеси, не перешедшие в жидкую фазу, и получить исходное сырье достаточной степени чистоты.

Для сжигания чистой серы в настоящее время применяются циклонные печи (Рис. 3.11).

Печь представляет собой стальной цилиндр диаметром 1,5 метра, выложенный огнеупорным кирпичом.

Воздух и сера подаются в печь тангенциально, т. е. по касательной, что приводит к образованию завихрений в обоих потоках. Это позволяет обеспечить исключительно сильное перемешивание паров серы с воздухом и интенсивность сгорания серы увеличивается.

Рис. 3.10. Производство серной кислоты из серы по «короткой схеме»: 1 - печь для сжигания серы; 2 - котёл-утилизатор с пароперегревателем (2а); 3 - пятислойный контактный аппарат; 4 - наружный теплообменник.

Рис. 3.11. Циклонная печь для сжигания серы: 1 - форкамера с форсункой для подачи серы и тангенциальным вводом воздуха; 2,4 - камеры сжигания; 3 - пережимные кольца для турбулизации воздуха

Из печи обжиговый газ поступает в котел-утилизатор и далее в последующие аппараты. Концентрация диоксида серы в обжиговом газе зависит от соотношения серы и воздуха, которые подаются на сжигание. Как правило, воздух берут в избытке, так как в противном случае в печи будет слишком высокая температура. Обычно при сжигании серы получают обжиговый газ, содержащий до 16% SO₂.

Производство серной кислоты из сероводорода стр. 176 Соколов т.1