Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И АППАРАТУРНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ ПРОЦЕССА ОБЖИГА КОЛЧЕДАНА



Колчедан в своём составе содержит As, Se, Te, Re. При высоких температурах эти соединения в виде оксидов переходят в газовую фазу. Соединения мышьяка являются контактными ядами и необратимо отравляют катализаторы окисления SO2 в SO3. Соединения селена и теллура являются ценными материалами для электронной промышленности. И сернокислая промышленность является одним из важнейших источников этих соединений. Поэтому при получении серной кислоты из колчедана необходимо тщательно очищать обжиговый газ от этих соединений и производство кислоты из колчедана осуществляется по длинной схеме(рисунок 2).

 

 

Рисунок 2 – Блок-схема производства кислоты из колчедана

 

Обжиг колчедана.

Горение пирита является сложным физико-химическим процессом, который проходит через ряд промежуточных стадий.

Ой фазой горения является её термическая диссоциация

2FeS2=2FeS+S2

При этом образуется газовая сера и пирротин FeS1,17-S1,08:

S+O2=SO2

2FeS+3,5O2=Fe2O3+2SO2

Или суммарная реакция

4FeS2+11O2=2 Fe2O3+8 SO2

При недостатке кислорода происходит:

3FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2

Поэтому при обжиге используют избыток кислорода =1,5 – 2,0

При обжиге за счет каталитического действия Fe2O3 (огарка) и стенок аппарата происходит окисление SO2 в SO3 и содержание SO3 в обжиговом газе достигает 0,1–0,5%. Присутствие SO3 в печном отделении нежелательно т.к. SO3 взаимодействует с соединениями Fe, которые способствуют спеканию колчедана и огарка. При этом происходит нарушение процесса горения и происходит потеря серы с огарком.

Процесс обжига типичный гетерогенный процесс в системе газ – твёрдое. Его можно описать моделью частицы с невзаимодействующим ядром.

Процесс складывается из 5 стадий:

1 – диффузия кислорода через пограничный слой газа

2 – внутренняя диффузия кислорода через слой образующихся продуктов реакции

3 – химическая реакция

4 - внутренняя диффузия диоксида серы (SO2) через слой продуктов реакции

5 – внешняя диффузия диоксида серы (SO2)

Скорость гетерогенного процесса можно в общем, виде выразить через кинетическое уравнение:

Для увеличения скорости необходимо увеличить одну из составляющих.

Для увеличения необходимо определить область протекания процесса (лимитирующую стадию).

Если лимитирующей стадией является химическая реакция, то процесс протекает в кинетической области и необходимо повысить температуру. Если лимитирующей стадией является внешняя или внутренняя диффузия, то процесс протекает в диффузионной области и её можно ускорить за счёт увеличения линейной скорости, турбулизации потока или (увеличения внутренней диффузии) за счёт измельчения.

Поверхность можно увеличить за счёт измельчения частиц и увеличения интенсивности перемешивания. Частицы колчедана измельчают до частиц с размерами не менее 0,01 мм. При более высокой степени измельчения частицы слипаются друг с другом, агломерируются, и поверхность контакта фаз уменьшается.

Движущую силу процесса можно увеличить за счёт увеличения концентрации серы в колчедане, за счёт её обогащения; за счёт повышения концентрации кислорода в воздухе (производить обогащение воздуха кислородом); за счёт применения избытка воздуха ( ).

При увеличении происходит понижение температуры в печи и уменьшение концентрации SO2 . При этом объём обжигового газа увеличивается. Процесс воспламенения колчедана зависит от гранулометрического состава колчедана. Частицы с размерами 0.1-0.01 мм воспламеняется при 500°С).

Наличие примесей в колчедане также влияет на температуру воспламенения колчедана. Содержание углерода понижает температуру, соединения SiO2 повышает температуру. Процесс горения колчедана происходит с высокой скоростью при температуре 800-1000°С.

Соединения мышьяка и селена, входящие в состав колчедана, окисляются с образованием оксидов.

За счёт каталитического действия огарка и стенок аппарата часть SO2 при сгорании колчедана окисляется до SO3 . Процесс окисления SO2 - нежелательный процесс, т.к. при наличии SO3 оксиды железа вступают во взаимодействие с SO3 с образованием сульфидов, что приводит к спеканию колчедана.

При наличии SO3 в печном отделении после охлаждения в котлах образуются пары серной кислоты, которые вызывают коррозию аппаратуры. Наличие SO3 приводит к образованию тумана серной кислоты. Наиболее интенсивно SO3 образуется при 600-650°С.

Высокая концентрация O2 также способствует образованию SO3 . Поэтому процесс проводят при небольшом избытке O2 и концентрация SO2 в газе составляет 14-15%, а теоретически можно достичь 16.5%.




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.