Общая химическая технология. Брянкин К.В - 80 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

1
Флотационный
колчедан
2 3 4 5 6
7
Воздух
Пар
(побочный продукт)
Огарок
(побочный продукт)
Селеновый шлам
(побочный продукт)
H
2
SO
4
(целевой продукт)
H
2
O
Рис. 7.1. Принципиальная схема производства серной кислоты
контактным методом:
1 – обжиг флотационного колчедана и получение обжигового газа;
2 – охлаждение газа в котле-утилизаторе; 3 – очистка газа от пыли;
4 – промывка и осушка газа; 5 – подогрев газа; 6 – окисление сернистого
ангидрида в серный на катализаторе;
7 – абсорбция серного ангидрида и
образование серной кислоты
7.3.2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ
ОТДЕЛЬНЫХ СТАДИЙ ПРОИЗВОДСТВА
Из принципиальной схемы видно, что производство серной кислоты контактным методом из
флотационного колчедана можно разделить на четыре основные стадии: получение сернистого ан-
гидрида, очистка газа от примесей, окисление сернистого ангидрида на катализаторе, абсорбция
серного ангидрида.
Получение сернистого ангидрида. Флотационный колчедан содержит кроме пирита сульфи-
ды других металлов, небольшое количество мышьяка, селена и другие примеси.
При нагревании флотационного колчедана до 500 °С происходит диссоциация пирита на
сульфид железа (сернистое железо) и серу:
2FeS
2
→ 2FeS + S
2
. (7.4)
При этом сера быстро сгорает в газовой фазе:
S
2
+ 2O
2
→ 2SO
2
. (7.5)
При дальнейшем повышении температуры сульфид железа окисляется по уравнению
4FeS + 7O
2
→ 2Fe
2
O
3
+ 4SO
2
. (7.6)
При обжиге флотационного колчедана одновременно с окислением пирита происходит также окисление
содержащихся в нем сульфидов других металлов, а мышьяк и селен образуют газообразные окислы (As
2
O
3
и
SeO
2
), попадающие в состав обжигового газа; в состав этого газа входит также влага колчедана. Окислы железа,
неокисленное сернистое железо, а также инертные примеси флотационного колчедана составляют огарок. В
огарке остается от 0,5 до 2 % серы.
Для обжига флотационного колчедана применяются печи различных конструкций: механические печи, пе-
чи пылевидного обжига и печи со взвешенным (кипящим) слоем флотационного колчедана.
В механических печах пиритный концентрат находится на нескольких подах и сгорает по мере перемеще-
ния его гребками с одного пода на другой. В печах пылевидного обжига частицы пиритного концентрата сго-
рают во время падения в полой камере. В печах обжига в кипящем слое частицы пиритного концентрата под-
держиваются во взвешенном (псевдоожиженном) состоянии поступающим снизу воздухом и сгорают при ин-
тенсивном перемешивании.
Механические полочные печи и печи пылевидного обжига малоинтенсивны, поэтому в новых
сернокислотных цехах устанавливают, главным образом, печи кипящего слоя (КС). В связи с этим
приведем данные об обжиге флотационного колчедана в печах КС.
Обжиг пирита – гетерогенный процесс. Он может быть описан с достаточной степенью точности с помо-
щью модели частицы с невзаимодействующим ядром. В зависимости от условий обжига каждая из стадий, со-
ставляющих эту модель (кинетика, внешняя и внутренняя диффузии), могут лимитировать процесс. В соответ-
ствии с установленными ранее зависимостями процесс обжига ускоряется при повышении температуры, увели-
чении концентрации кислорода, уменьшении размера частиц и увеличении интенсивности перемешивания фло-
тационного колчедана с воздухом.
Скорость процесса обжига пирита FeS
2
определяется скоростью окисления односернистого железа FeS по
реакции (7.6), так как разложение пирита по реакции (7.4) и окисление серы по реакции (7.5) протекают со зна-
чительно большей скоростью, чем окисление FeS.
Поэтому влияние различных факторов на скорость горения пирита исследуют на реакции окисления FeS.
Результаты исследований, проведенных в условиях, близких к производственным, показывают, что при низкой
температуре процесс обжига пирита в кипящем слое протекает в кинетической области, а при высокой темпе-
ратуре – в диффузионной области (рис. 7.2).

Страницы