Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Металлургия технология угля и неметаллических полезных ископаемых3

..pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
21.04 Mб
Скачать

т — отношение числа молей кислорода, вступающих в реакции,

к числу

молей двуокиси серы образующейся в результате

реакции;

%.

C so,— заданное

содержание в

обжиговом газе двуокиси

серы, об.

П р и м е ч а й и е.

Образующиеся

при обжиге колчедана

сравнительно не­

большие количества S03 (2—5%) можно не учитывать.

Колчедан

\

Огарон

Рис. 88.

Механическая полочная печь для обжига

серного колчедана:

/ — полый

вал;

2 — тарельчатый питатель;

3 — бункер для

колчедана; 4 — полки

(поды) печи;

5

— гребки;

6 — зубья

гребков;

7 — смотровые

окна;

8 — опора поло­

го вала;

9,

10— зубчатая

передача;

// — вал зубчатой передачи;

12 — редуктор;

 

 

 

 

13 — течка

для выпуска огарков

 

 

Для обжига серного колчедана применяются печи механиче­ ские полочные, печи для обжига во взвешенном состоянии, в ки­

пящем слое.

(Воскресенского хи­

М е х а н и ч е с к а я п о л о ч н а я печь

мического завода) (рис. 88) .предназначена

для обжига рядового

колчедана.

 

Печь представляет собой вертикальный цилиндрический сталь­ ной кожух, футерованный изнутри огнеупорным кирпичом, в ко­ тором выложены восемь полок ('подов) для подсушки (верхняя полка) и обжига (полки I—VII) колчедана. В полках имеются отверстия на периферии (полки I, III, V) и в центре (полки II, IV, VI) для пересыпания колчедана с верхних полок на нижние.

Через центр печи проходит полый вращающийся вал, к кото­ рому прикреплены гребки с зубьями, передвигающими колчедан, поступающий в печь через герметизированный тарельчатый пита­ тель, по полкам попеременно от центра к периферии и от пери­ ферии к центру. Колчедан, пересыпаясь с полки на полку, выхо­ дит в виде огарка из печи через течку. Обжиговый газ, противотоком движению колчедана, через общий газоход посту­ пает в систему очисткиПодача воздуха регулируется задвиж­

ками, имеющимися в кожухе печи.

8 м.

Общая поверхность по­

Диаметр печи около 6 м, высота

лок для обжига

колчедана

140 ж2.

Мощность

электродвигателя

для вращения вала с гребками 4,5 кет.

 

колчедана

225—

Интенсивность

пода

печи

 

по

 

обжигу

250 кг/ж2- сутки, что соответствует

производительности _печи 32—

35 т/сутки обжигаемого колчедана

(на

условный колчедан, содер­

жащий 45% S). Концентрация

S02 в

обжиговом газе 9—10%

Температура газа

с наиболее горячих полок (II—IV) 800—900°С.

Для нормальной

работы печей

требуется

равномерное

питание

печи колчеданом, воздухом, надежное охлаждение вала и греб­ ков, регулярная очистка пересыпных 'каналов и отверстий и рав­ номерное удаление огарков и пыли из газоходов.

Примерный материальный баланс при обжиге

серного колче­

дана в печи приведен

в табл. 27*.

Т а б л и ц а

27

 

 

 

Материальный баланс при обжиге серного колчедана в печи

на часовую

 

производительность печи

 

 

Приход

 

Расход

 

 

Колчедан сухой

1210

Огарок .

896

349

Влаг'а колчедана

42,5

Сернистый газ .

1000

Кислород

1126

Кислород

440

308

Азот

3790

Азот .

3790

2990

Влага воздуха

41,6

Водяной пар .

84,1

98,3

В с е г о

6210

В с е г о

6210

3745

Исходные данные: производительность печи по колчедану 30 т/сут ки; содержание серы и

сухом колчедане 42,4%; влажность колчедана 3%; коэффициент избытка воздуха а=1,6; выход сернистого газа 97,4^ , влагосодержание воздуха 1,37 мол. %.

* С. И. Вольфкович и др. Общая химическая технология. М., Госхимнздат,

1952.

232

Печь д л я о б ж и г а во в з в е ш е н н о м с о с т о я н и и (рис. 89) предназначена для флотационного колчедана. Она пред­ ставляет собой стальной цилиндр, футерованный огнеупорной кладкой, установленный на кольцевом фундаменте. Колчедан из бункера поступает со струей воз­ духа в питатель — форсунку, из которой распределяется равно­ мерно по сечению печи. Для бо­ лее полного выгорания серы в верхнюю часть печи через фурмы подается вторичный воздух. Там установлен экран из стальных

Рис. 89. Печь для обжига

колчеда-

Рис. 90. Печь для

обжига

на во

взвешенном состоянии:

колчедана в кипящем

слое

/ — кожух

печи;

2 — огнеупорная

футеров­

 

 

ка; 3 — бункер;

4 — форсунка;

5 — экран

 

 

труб, по которым циркулирует охлажденная вода, устраняющая налипание колчедана- н-а верхний свод. -Огарок выводится, через бункер, расположенный в нижней части печи, а обжиговые газы температурой 800—900° С поступают в котел —утилизатор теп­ ла, а затем в систему очистки через общий газоход, расположен­

ный в боковой части печи.

Диаметр

печи 4 ж, высота 10 ж.

Интенсивность объема печи

по обжигу

колчедана

(45%

S)

составляет .примерно

700кг/м3-сутки-

Вобжиговых газах печи содержится значительное количество пыли (до 100 г/ж3), для их очистки требуется мощное пылеочи­

стительное

отделение.

к и п я щ е м слое КС

(рис. 90)

предна­

Печь

о б ж и г а в

значена

для

мелкого

колчедана (дробленого

рядового

и

флота­

ционного).

 

собой цилиндрическую

камеру,

в

нижней

Печь

представляет

форсунки, расположенные в торцовой части печи, под давлением 12 ат. Через отверстия в стенке печи подается дополнительный воздух, а внутри лечи для лучшего смешения серы и воздуха устроены перегородкиРозжиг печи осуществляется нефтяной форсункой.

Для нормальной работы печи требуется высокая чистота серы (примеси, откладываясь на змеевиках и стенках печи, нарушают ее работу), поэтому перед подачей расплавленной серы в печь рекомендуется ее подвергать фильтрованию через слой диатоми­ та. В некоторых системах фильтрование серы не производят, а усиливают систему очистки газа.

Серу сжигают также в печах КС, в вертикальных цилиндрических и отра­ жательных печах, представляющих собой прямоугольную камеру с двумя кир­ пичными сводами с решетками. Нижний свод служит ванной для расплавлен­ ной серы, которая сгорает, проходя через отверстия раскаленных решеток.

Сжигание сероводорода

Печь для сжигания сероводорода представляет собой стальной футерованный изнутри огнеупором цилиндр, с размещенными в нем секциями парового котла. Сероводородный газ смешивается с воздухом и через горелку, расположенную в верхней части печи, поступает в камеру сжигания. Так как сероводородно-кислород­ ная газовая смесь взрывоопасна, то в нижней части печи у газоотвода устанавливают .предохранительный клапан, предотвращаю­ щий возможность разрушения печи при взрыве.

Процесс сжигания сероводорода ведут при незначительном из­

бытке

кислорода, а

при

наличии

в газе цианистого водорода —

даже

при некотором

его

недостатке (чтобы в газах получались

не окислы азота, а азот).

сероводорода газ направляется

Для более

полного сжигания

в специальные

камеры

дожигания.

Интенсивность сжигания сероводорода выражается количест­

вом тепла, выделяющегося в объеме

1 м3 камеры

сжигания

(топ­

ке)

в единицу

времени:

 

 

 

где

5— интенсивность

сжигания

примерно

150—200

тыс.

 

ккал/м3ч\

 

 

 

 

 

Q— количество тепла, выделяющегося в топке, ккал/ч\

 

 

V — объем

топки,

чж3.

 

 

 

Очистка обжиговых сернистых газов от огарковой пыли

Система очистки обжиговых газов зависит от их запыленно­ сти, а также от требований последующей переработки сернистого газа (контактный или нитрозный способы получения серной кис­

лоты).

Химический состав пыли аналогичен составу огарка. Круп­ ность пыли в обжиговых газах механических полочных печей на­ ходится в пределах 15—60 мк (<15 мк ^ 15%, а >60 мк ~ 6%);

в газах из печей обжига во взвешенном состоянии крупность пы­ ли колеблется в очень широких пределах; пыль из печей с кипя­

щим

слоем содержит около

50%

частиц

<15

мк и

около 50%

частиц крупностью

15—40

мк.

 

 

 

 

Первоначальная

очистка газов от пыли осуществляется обыч­

 

 

 

но

с

помощью механических методов, — в

 

Очищенный

камерах и циклонах, а окончательная очи­

 

газ

стка — в электрофильтрах.

 

 

 

 

к а м е р ы

 

 

 

 

П ы л е о с а д и т е л ь н ы е

 

 

 

имеют ограниченное применение, главным

 

 

 

образом для улавливания из газов крупной

 

 

 

пыли (>100 мк). Запыленный газ направ­

 

 

 

ляется в камеру, разделенную на ряд полок

 

 

 

для удлинения пути газа. Скорость движе­

 

 

 

ния его в камере значительно замедляется

 

 

 

и наиболее крупные частицы пыли выпа­

 

 

 

дают из потока газа под действием силы

 

 

 

тяжести.

 

 

 

 

 

 

 

от

Скорость осаждения w частиц пыли диаметром

 

 

 

1 до

100 мк в ламинарном газовом потоке выра­

 

 

 

жается уравнением:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

545d2 (рг — р2)

 

 

 

 

 

 

 

w = ----------------------

 

 

 

 

или для приближенных расчетов

 

 

 

 

 

 

 

545rf2p

 

 

 

 

 

 

 

 

w = -----------, см/сек,

 

 

 

 

где

d — диаметр частиц, см\

 

 

Рис. 92. Циклон:

 

Pi — плотность частиц, г\см3\

 

 

Р2— плотность газа, г/см3\

 

 

/ — цилиндрическая

часть

 

р — динамическая вязкость газа, н-сек/м2.

корпуса циклона; 2 — кони­

 

Ц и к л о н

(рис.

92)

предназначен так­

ческая

часть (бункер)

цик­

 

лона;

3 — выхлопная

труба.

же для улавливания

из газов сравнительно

 

 

 

крупной пыли (10—30 мк).

вращается

Тангенциально входящий

в циклон газовый

поток

вокруг оси центральной выхлопной трубы. Частицы пыли отбра­

сываются

к

стенке и собираются

в бункере, расположенном

в нижней

части

циклона.

 

 

 

 

Обычно газовый

поток

проходит

через ряд

последовательно

установленных

циклонов.

Коэффициент очистки — отношение

ко­

личества

пыли

в

очищенном и запыленном

газе — зависит

от

диаметра циклона и размера пылевых частиц. Для частиц диа­ метром порядка 5 мк он составляет от 50 до 83%, для частиц диаметром 10 мк — 85—95% и для частиц в 20 мк — 97—99,5%.

Скорость осаждения частиц пыли под действием центробежной силы рассчи­ тывается по формуле:

dov2

где d — диаметр частиц, см\

р — плотность частиц, г/см3\

v — окружная скорость потока, м/сек\ г — радиус вращения, м\

р. — динамическая вязкость газа, «• сек/м2.

Э л е к т р и ч е с к и е

ф и л ь т р ы

предназначены для улавли

вания из газов тонкой

пыли (до

1 мк).

Рис. 93.

Взаимное расположение

корониру-

ющего и

осадительного

электродов

и

сило­

 

 

вых линий:

 

 

/ — коронирующий

электрод:

2 — осадительный

элек­

 

трод

(труба,

пластины)

 

 

Принцип действия электрофильтров основан на ионизации по­ ступающего в электрофильтр запыленного газа электрическими коронными разрядами в неоднородном электрическом поле высо­ кой напряженности, заряжении в результате ионизации газа частиц пыли зарядами электричества и осаждении их на проти­ воположно заряженных электродах. Обычно коронирующими электродами являются отрицательные, а осадительными — поло­ жительно заряженные заземленные электроды.

Электроды присоединяются к источнику постоянного электри­ ческого тока с высокой разностью потенциалов (25—50 кв) на зажимах. Для создания неоднородного электрического поля в фильтре коронирующие электроды чаще всего выполняют в виде

проволок или стержней, а осадительные электроды — в виде труо либо пластин. Взаимное расположение электродов и силовых ли­

ний

электрического

поля

изображено

рис.

93.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В зависимости от формы осадитель­

 

 

 

 

 

 

 

 

ных электродов

различают

трубчатые

 

 

 

 

 

 

 

 

и пластинчатые электрофильтры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема трубчатого электрофильтра по­

 

 

 

 

 

 

 

 

казана на рис. 94.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При последовательной очистке в цик­

 

 

 

 

 

 

 

 

лонах и электрофильтре запыленного га­

 

 

 

 

 

 

 

 

за из печи с кипящим слоем, содержа­

 

 

 

 

 

 

 

 

щим пыли до 180 г/м3, конечное содер­

 

 

 

 

 

 

 

 

жание пыли в очищенном газе составляет

 

 

 

 

 

 

 

 

от 0,05 до 0,2

г/м3.

Расход электроэнер­

 

 

 

 

 

 

 

 

гии 0,75—0,97 квт-ч на очистку 100 мг

 

 

 

 

 

 

 

 

газа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§ 3. Производство серной кислоты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

контактным методом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Производство

серной

кислоты

кон­

 

 

 

 

 

 

 

 

тактным методом заключается в окисле­

 

 

 

 

 

 

 

 

нии двуокиси

серы

(сернистого газа) в

 

 

 

 

 

 

 

 

трехокись (серный ангидрид)

кислородом

 

 

 

 

 

 

 

 

воздуха

при соприкосновении

(контакте)

 

 

 

 

 

 

 

 

сернистого газа

с катализатором

(пяти-

 

 

 

 

 

 

 

 

окисью ванадия V2O5 или платимой), при

 

 

 

 

 

 

 

 

температуре около 450°С в контактном

 

 

 

 

 

 

 

 

аппарате.

сернистый

газ предвари­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обжиговый

Рис.

94.

Схема

трубчатого

тельно

подвергают

очистке

от вредных

 

 

электрофильтра:

 

для катализаторов примесей главным об­

1 — пылеосадительная

камера;

разом

летучих

соединений

мышьяка

2 — разгрузочный

бункер;

3

пылеосаднтельные

электроды

(AS2O3)

и селена

(SeC^),

а также

тума­

(трубы); 4 — рамы для

крепле­

нообразной серной кислоты, образующей­

ния

пылеосадптельных

электро­

дов;

5 — короннрующне электро­

ся в газе из трехокиси серы и конденси­

ды;

б— рамы

для

крепления

ко-

ронирующих

электродов;

7 —

рующихся водяных

паров,

оказывающих

изоляторы;

 

8 — встряхивающий

на

катализаторы

отравляющее действие.

механизм;

9 — входной

патрубок

для

запыленного газа;

10 — вы­

 

Трехокись серы, выходящую из кон­

хлопной патрубок

для

очищен­

 

 

 

 

ного газа

 

 

тактного аппарата, поглощают раствором

96—98%-ной серной кислоты и получают олеум. При поглощении трехокиси серы растворами слабой серной кислоты (пли водой) получают соответственно кислоту той или иной концентрации.

Т е х н о л о г и ч е с к а я с х е м а производства серной кислоты из обжигового сернистого газа контактным методом показана на рис. 95.

Обжиговый газ из электрофильтра 1, (После очистки от огар-

/(Зелота

Олеум

на с к Ш

"а сплад

Отходящие газы

Рис 95 Технологическая схема производства серной кислоты из обжигового сернистого газа контактным методом

новой пыли, подвергается промывке серной кислотой в промывных башнях 2, 3. Здесь газ освобождается от остатков пыли, а трехокись мышьяка при охлаждении переходит непосредственно в твердое состояние и частично улавливается в башнях. Здесь же происходит образование в газе туманообразной серной кислоты из трехокиси серы и конденсирующихся три охлаждении водяных паров. Последняя улавливается в двух электрофильтрах 4, через которые пропускается последовательно газ из промывных башен. Перед вторым электрофильтром газ увлажняется в башне 5 сер­ ной кислотой. При этом частицы тумана серной кислоты в газе укрупняются и полностью оседают в фильтре. Отсюда выходи! окончательно очищенный сернистый газ, направляемый на суш­ ку в сушильную башню 6.

Из этой башни газ проходит брызгоуловитель- 7 и газодувкой 8 (подается через теплообменник 9 в 'контактный аппарат 10, где происходит окисление двуокиси серы в трехокись (серный ангид­ рид). Последняя через теплообменник 9 и экономайзер 11 прохо­

дит последовательно две

поглотительные башни — абсорберы .12,

13, где орошается серной

кислотой. Здесь образуется в первой

башне олеум, а

во второй — концентрированная

серная кислота

(примерно 98%

H2S04),

используемая частично

для орошения

в поглотительных башнях.

Олеум и серная кислота натравляются в сборники 16 и после охлаждения в холодильниках 15 поступают на склад.

Вытекающая из промывных башен 2, 3 серная кислота охлаж­ дается в холодильниках 14 и вновь подается на орощение в баш­ ни, частично она направляется для извлечения из кислоты

мышьяка

и селена.

 

с х е ма

производства серной кислоты

Т е х н о л о г и ч е с к а я

контактным методом

из сернистых газов,

получаемых при

сжига­

нии чистой серы и сероводорода, упрощается.,

очистки

можно

Сернистый газ от сжигания чистой серы без

подавать

в контактный

аппарат.

При

сжигании

сероводорода

вместе с

сернистым

газом образуются

водяные

нары

 

2H2S + 302 = 2S02+ 2Н20.

В контактном аппарате эти пары конденсируются и, взаимо­ действуя с S03, образуют серную кислоту.

§ 4. Производство серной кислоты нитрозным методом

Производство серной кислоты нитрозным методом заключается в окислении двуокиси серы (сернистого газа) S02 высшими окис­

лами

азота

до S03 в присутствии

присоединяемой к S03 воды.

При

этом

происходят следующие

реакции:

SOo + N02-1- Н20 = H0SO44- NO;

S02+ N20 3+ H20 = H2S04+ 2NO.