Технология диоксида серы (стр. 2 из 3)
В печах кипящего слоя можно сжигать рядовой колчедан (размер кусков не более 5 мм), содержащий не менее 60% фракций от 0 до 1 мм. Такой гранулометрический состав сырья обеспечивается дроблением колчедана в короткоконусных дробилках.
Смерзшийся или слежавшийся колчедан дробят в однороторных молотковых дробилках с бронзовыми венцами (для предохранения от взрыва при дроблении серы).
Производительность дробилок при дроблении смерзшегося флотационного колчедана (без колосниковой решетки) составляет примерно 60 % производительности при работе на угле.
При наличии колосниковых решеток влажность колчедана не должна превышать 3-4 % , без них 50%. Если дробилки используются для измельчения катышей колчедана после барабанных сушилок, то проба колчедана должна проходить при просеве через сито с отверстиями 2 мм; остаток на сите не более 5%.
Грохоты.
Для предварительного просева кускового колчедана перед щековыми (конусными) дробилками устанавливают плоские качающиеся или вибрационные грохоты.
В размольных отделениях после вторичного дробления, а также на складах для просева флотационного колчедана перед подачей его а печи с кипящим слоем применяют вибрационные грохоты. На некоторых заводах с механическими печами еще эксплуатируются барабанные грохоты.
Просев рядового и флотационного колчедана производиться на сите с отверстиями 6 мм. В грохоте устанавливается одно сито.
Технология обжига серосодержащего сырья
Существуют несколько способов получения диоксида серы и соответственно применяются различные технологические схемы. Их отличие состоит в том, что для каждой технологической схемы применяется различное серосодержащее сырьё.
1. Обжиг колчедана
При обжиге колчедана протекает несколько реакций, вначале – промежуточная реакция термического разложения дисульфида железа FeS2 с образованием сульфида железа FeS и выделением парообразной серы:
2FeS2 = 2FeS + S2 + 103.9 кДж
Выделение серы начинается при температуре около 5000С и сильно ускоряется с дальнейшим её повышением. Пары серы сгорают с образованием двуокиси серы, эта же реакция протекает и при сжигании элементарной серы:
S(пар) + O2(газ) = SO2(газ) + 362.4 КДж
Температура обжига колчедана :Медленное окисление пирита с выделением сернистого ангидрида начинает проходить уже при 170-2600С, температура же воспламенения колчедана различных сортов колеблется от 375 до 4200С. При этом, чем тоньше измельчен колчедан, тем ниже температура его воспламенения. Примеси кремнезема к колчедану повышают температуру воспламенения, а примеси органических продуктов понижают её.
Печи для обжига колчедана
Для обжига колчедана применяются разнообразные печи. В механических печах измельченный колчедан находится на нескольких подах и сгорает по мере перемешивания его гребками с одного пода на другой. В печах пылевидного обжига частицы колчедана сгорают во время падения в полой камере. В печах обжига в кипящем слое колчедан поддерживается во взвешенном (псевдоожиженном) состоянии поступающим снизу воздухом и сгорает при интенсивном перемешивании. В циклонные печи колчедан вместе с горячим воздухом поступает с большой скоростью по касательной (тангенциально) и сгорает, вращаясь в печи вместе с воздухом; расплавленный огарок вытекает через специальное отверстие.
Более подробно хотелось бы остановиться на печах кипящего (КС) слоя, так как в данном случае достигается более высокая интенсивность обжига.
Печь КС для обжига колчедана представляет собой вертикальную цилиндрическую футерованную камеру, в нижнюю часть которой через решетку в днище поступает воздух. Скорость подачи воздуха регулируют так, чтобы поступающий в печь измельченный колчедан поддерживался во взвешенном состоянии, не проваривался через решетку и сразу не уносился из печи. В печи колчедан очень интенсивно перемешивался с воздухом, что обеспечивает высокую скорость процесса обжига. Бурное перемешивание материала напоминает кипение, чем обуславливается название процесса обжига в кипящем слое. Температура во всем объеме кипящего слоя почти одинакова (с разницей 5-100С в различных точках слоя).
На рис. 3-15 изображена схема установки для сжигания колчедана в кипящем слое, состоящей из бункера–питателя 1, печи 2, вентилятора 4, котла-утилизатора 7, циклонов 11, электрофильтра 12 и соответствующей вспомогательной аппаратуры.
Дробленный (рядовой или флотационный) колчедан из бункера питателя 1 равномерно поступает в приемную камеру печи 2 кипящего слоя и, попадая в слой «кипящего» материала, смешивается с ним и сгорает. Воздух, необходимый для горения колчедана, нагнетается в печь вентилятором 4 и приводит в состояние «кипения» находящуюся смесь огарка и горящего колчедана. Для поддержания требуемой температуры кипящего слоя в нижней части печи располагают охлаждающие элементы 3 (змеевики), находящиеся в кипящем материале. Из печи КС обжиговый газ поступает в котел – утилизатор 7, где охлаждается до 400-4500С. Котел – утилизатор снабжен барабаном – сепаратором 9, куда поступает паро-воздушная эмульсия их охлаждающих элементов 3 и из кипятильных труб 10. Пар из сепаратора направляется в пароперегреватель 8 и отсюда при температуре 430-4500С – подается циркуляционным насосом 16 в охлаждающие элементы 3 и кипятильные трубы 10. Таким образом, все избыточное тепло кипящего слоя и обжигового газа используется в котле – утилизаторе 7. При этом можно получить до 1,5 т пара на 1 т сжигаемого стандартного колчедана.
При выходе из котла обжиговый газ очищается от грубых частиц пыли в циклонах 11, тщательно обеспыливается в многопольном электрофильтре 12 и далее направляется на переработку в серную кислоту. Огарок из печи КС, пыль из бункера котла-утилизатора, циклонов и электрофильтра поступают на скребковый трансформе 15, затем увлажняются и охлаждаются в холодильном барабане 14 и удаляются из цеха ленточным транспортером 17.
Печь КС (рис. 3-16) представляет собой шахту, стальной кожух который футерован огнеупорным материалом. В нижней части печи расположена подовая плитка (решетка) с большим количеством отверстий, через которые подаваемый воздух равномерно распределяется по всему сечению печи. В зоне кипящего слоя помещены водяные охлаждающие элементы 7 (трубы из углеродистой стали), присоединенные к системе принудительной циркуляции парового котла – утилизатора. Охлаждающие элементы 5 находятся в загрузочной камере 9. Огарок через провальную решетку камеры 9 поступает в бункер 4. Розжиг печи осуществляется при помощи форсунки 8. Вторичный воздух подается через коллектор 10.
Печи КС имеют различную производительность. Так , по данным фирмы Лурги (ФРГ), монтируются печи Кс производительностью от 14 до 500 т/сутки сжигаемого сырья при интенсивности от 7,5 до 10 т\сутки на 1 м2 решетки. Давление пара, получаемого в таких печах, от 25-125 атм, температура пара до 5000С.Существенным достоинством метода обжига колчедана в кипящем слое является также получение концентрированного сернистого газа (12-15% SO2) с низким содержание SO3 при остатке серы в огарке менее 1 %.
2. Сжигание серы
Для сжигания серы в сернокислой и целлюлозно-бумажной промышленности применяются печи различных конструкций. Наиболее совершенны и производительны печи для сжигания серы в распыленном состоянии. Работа этих печей легко регулируется, сернистый газ получается равномерной концентрации.
Печь для сжигания серы в распыленном состоянии (рис. 3-20) представляет собой стальной горизонтальный цилиндр 1 (диаметр 3,4 м, длина 10,5 м), футерованный огнеупорным кирпичом 2. Расплавленная сера подается в две форсунки 5, расположенные в торцовой части печи. Основное количество воздуха, необходимого для горения серы, подается в короб 6, дополнительный (вторичный) воздух через отверстия в стенке цилиндра печи.
Для лучшего смешения продуктов горения с вторичным воздухом внутри печи имеются две перегородки 4. Розжиг печи производиться при помощи нефтяной или газовой форсунки 7, расположенной под форсунками для серы. При высокой температуре в печи сера загорается, при этом образуется факел горящей серы. Горение паров серы происходит во всем объеме печи и при ее нормальной работе заканчивается в камерах, образованных перегородками 4, куда также подается дополнительно воздух.
Сера, применяемая в производстве серной кислоты, должна быть достаточно чистой, так как загрязняющие примеси отлагается на поверхности змеевиков плавильника, ухудшая условия теплопередачи, и, кроме того, могут засорять форсунки. Следует также иметь в виду, что при сжигании серы в печи практически все твердые примеси (зола) переходят в состав обжигового газа в виде пыли.
3. Сжигание сероводорода
Печь для сжигания сероводорода
Печь представляет собой стальной цилиндрический котел, футерованный огнеупорным кирпичом. В печи имеется колосниковая насадка из шамотного кирпича. Сероводородный газ поступает в верхнюю часть печи через горелку 3, в которой смешивается с воздухом и затем сгорает в образующемся внутри печи факеле.
В нижней части печи, кроме патрубка для отвода газа, имеется предохранительный взрывной клапан 1, закрытый заглушкой из листовой стали толщиной 0,8 мм и листового асбеста. В случае воспламенения взрывоопасной газовоздушной смеси заглушка вырывается силой взрыва из фланца; таким путем предотвращается разрушение печи.
При внезапном прекращении подачи воздуха( что иногда возможно а производственных условиях) поступление сероводорода в печь прекращается автоматически при помощи мембранного клапана.