Пособие кислотчику сульфитно-целлюлозного производства

Шамко В. Е.

Для определения объема газа при условиях, отличающиеся от нормальных, необходимо его объем пересчитать по формуле

V_раб = (V_H x (273 — t)) / 273p м³,

V_раб — объем газа при заданной температуре t и заданном давлении p, мм рт. ст.;

V_H — объем газа при нормальных условиях (t=0° и p=760 мм рт. ст.). Количество газа, образующегося при сжигании 1 кг серы, показано в табл. 1.

Таблица 1

Объем

газовой смеси, образующейся при сжигании 1 кг серы, в зависимости от концентрации SO₂ и температуры

Сжигание колчедана и состав газовой смеси

Основная реакция горения колчедана следующая

4FeS₂ + 11O₂ = Fe₂O₃ + 8SO₂ + 815 200

Кроме того, происходит ряд побочных реакций с образованием Fe₃O; и FeO.

Вычисление объема обжигового газа на 1 т колчедана производится по тем же формулам, что и при сжигании серы.

При сжигании серусодержащего сырья наряду с SO₂ образуется и SO₃. Образование SO₃ в газе ведет к потерям серы (до 3–5 %), затруднениям при получении кислоты и осложнениям в процессе варки. Образованию серного газа способствует недостаточно высокая температура обжига (700–250°), каталитическое действие некоторых металлов и избыточное количество воздуха, подаваемого в печь.

Для снижения содержания SO₃ в газах на стадий обжига серусодержащего сырья необходимо, чтобы избыток воздуха составлял 25–30 % от теоретически необходимого для горения, а температура горения 800–900°, при которой содержание SO₃ не превышает 0,4–0,6 %.

Объем воздуха, необходимый для сжигания 1 т колчедана, можно определить по формуле

где:

V — объем воздуха, м ³ (при 0° и 760 мм рт. ст.);

C_SO2 — содержание SO₂ в обжиговом газе, объемных %;

C_S — содержание выгорающей серы в сырье, %.

Коэффициент избытка воздуха, т. е. отношение количества фактически затраченного воздуха к теоретически потребному, определяется по формуле

где:

n — содержание кислорода в воздухе, объемных %;

m — отношение числа молекул кислорода, вступающих в реакцию, к числу молекул образующегося SO₂ (при сжигании колчедана в среде воздуха m = 1,375);

C_SO2 — содержание SO₂

в обжиговом газе, объемных %. Для случая обжига колчедана в воздухе

Теоретически концентрация SO₂ в обжиговом газе при обжиге колчедана в воздухе (при а=1) составляет 16,2 объемных %.

Но опытным данным, наименьший коэффициент избытка воздуха при обжиге колчедана можно принять для флотационного колчедана равным 1,2, для рядового 1,4.

Очистка и охлаждение газа

Несмотря на то, что характер и количество загрязнений, а также температура печного газа зависят от вида и качества серусодержащего сырья и способа его сжигания, принципы охлаждения и очистки газа являются общими для различных условий. Основные требования к очистке газа заключаются в том, чтобы не допустить попадания в башенную кислоту примесей, вредно влияющих на качество целлюлозы. К таким примесям относятся серный ангидрид SO₃, селен, мышьяк, пыль, огарок и др.

Для обеспечения нормальных условий поглощения печной газ охлаждают до температуры 30–35°. Рассмотрим характер основных загрязнений.

SO₃ образуется уже в момент сжигания серусодержащего сырья за счет избытка кислорода воздуха. Кроме того, часть сернистого ангидрида под воздействием катализаторов — окислов железа, мышьяка и селена, которые присутствуют в газе, переходит в серный ангидрид. На образование SO₃ влияет также время воздействия критической температуры в печи и по тракту очистки и охлаждения газа (рис. 5).

При обжиге колчедана от 5 до 15 % SO₂ окисляется в серный ангидрид.

Рис. 5. Зависимость перехода SO₂ в SO₃.

1–19,5 % SO₂; 2–16,5 % SO₂; 3–14,0 % SO₃; 4–10,5 % SO₃.

При работе на кальциевом оснований SO₃ способствует образованию гипса CaSO₄ который засоряет аппараты приготовления кислоты.

Селен содержатся в печных газах в виде SeO₂.

Под действием сернистого ангидрида SeO₂ восстанавливается в металлический селен, мелкодисперсной пыли

SeO₂ + 2SO₂ = Se + 2SO₃.

Образующийся при этом серный ангидрид увеличивает потери серы. При обжиге колчедана образуется значительное количество огарковой пыли, которая выносится из печи вместе с газом (табл. 2). Пыль способствует образованию SO₃ и загрязняет кислоту.