ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физико-химические основы сжигания серы из "Получение сернистого газа из элементарной серы" Теоретические положения, разработанные для объяснения механизма процессов, протекающих при горении топлива, справедливы и для горения элементарной серы. [c.69] В сернокислотном и других производствах, использующих двуокисъ серы, серу сжигают обычно в жидком распыленном состоянии. Кусковую серу сначала расплавляют в специальных плавилках (если она не доставляется в жидком виде), очищают от примесей и подают в пневматические или механические разбрызгивающие форсунки серной печи. Распыленная сера полностью сгорает в топочном пространстве печи с образованием сернистого газа. [c.69] Процесс сжигания твердой (кусковой) серы в конеч-но.м счете также сводится к горению жидкой серы. Для такого способа сжигания применяют в настоящее время печи старых (подовые, вращающиеся и др.) и новых (печи КС и др.) конструкций. [c.69] Процесс горения — слол ный комплекс химических и физических явленнй з. Сложность химических явлений заключается в том, что два вещества (сера и кислород воздуха), находясь первоначально в относительно устойчивом молекулярном состоянии, прежде чем образовать конечный продукт горения (двуокись серы), проходят многочисленные стадии разрушительных и рекомбинационных процессов. При этом образуются неустойчивые промел уточные структуры в виде атомов, радикалов и окислов, которые за небольшое время своего существования реагируют меледу собой и с поступающими в зону горения молекулами серы и воздуха, создавая последовательные и параллельные разветвляющиеся цепи промежуточных реакций. [c.69] Горение распыленной серы во многом зависит от условий взаимодействия и сгорания отдельных капель. Эффективность процесса горения определяется временем полного сгорания каждой отдельной частички серы. Поэтому в специальных работах, посвященных вопросам сжигания топлива, уделяется большое внимание горению единичной капли топлива . [c.70] Даже этот простейший случай весьма сложен из-за многообразия физико-химических процессов, происходящих при сжигании топлива. Горению серы, которое происходит только в газовой фазе, предшествует испарение серы, смешение ее паров с воздухом и прогрев смеси до температур, обеспечивающих необходимую скорость реакций. Поскольку интенсивное испарение с поверхности капли начинается лишь при определенной температуре, каждая капля жидкой серы должна быть нагрета до этой температуры. Очевидно, чем выше эта температура, тем больше времени (при прочих равных условиях) потребуется для прогрева капли. Когда над поверхностью капли образуется горючая смесь паров серы и воздуха предельной концентрации и температуры, происходит воспламенение. [c.70] Процесс горения капли серы зависит от условий обжига (температура и относительная скорость газового потока) и физико-химических свойств жидкой серы (наличие в сере твердых зольных примесей, битумов и др.) и состоит из отдельных последовательных стадий 1) смешение капель жидкой серы с воздухом 2) прогрев этих капель и испарение 3) термическое расщепление паров серы 4) образование газовой фазы и воспламенение ее 5) горение газовой фазы. [c.70] Молекулярная диффузия определяет спокойный, сравнительно медленный процесс горения, турбулентная — значительно ускоряет его. С уменьшением размера капель сокращается время их испарения. [c.71] Мелкое распыление частиц серы и равномерное их распределение в воздушном потоке увеличивает поверхность контакта, облегчает нагрев и испарение частиц. [c.71] Подвод всего количества воздуха (желательно подогретого), необходимого для горения, к серной форсунке также способствует быстрому и полному сгоранию серы. Таким образом, основными условиями эффективного горения жидкой серы являются подвод всего необходимого количества воздуха к устью факела, мелкое и равномерное распыливание жидкой серы, турбулентность потока, высокая температура. [c.71] Значения показателя п выбирают из соответствующих формул (1П-6) — (111-8). [c.73] Сравнение полученных значений интенсивности испарения жидкой серы и скорости горения [в г/ м -ч) показало, что интенсивность горения не может превысить интенсивность испарения прп температуре кипения серы. Это подтверждает правильность механизма горения, по которому сера сгорает только в парообразном состоянии. [c.73] Пользуясь уравнением (1П-15), можно определить значение константы скорости окисления серы для любой температуры (в пределах 650—1500 °С), а по уравнению (1П-14) —длительность процесса при заданных степени окисления и начальном составе газа. [c.74] При сжигании одного получают сернистый газ меньще объем печного газа и чем выще его температура. На рис. П1-2 (кривая 2) показана приближенная зависимость между температурой и концентрацией сернистого газа в печном газе, образующемся при адиабатическом сжигании серы в воздухе, имеющем температуру О С. На практике получение высококонцентрированного сернистого газа ограничивается тем, что при температуре выше 1300°С быстро разрушается футеровка печи и газоходов. Кроме того, в этих условиях могут происходить побочные реакции между кислородом и азотом воздуха с образованием окислов азота, которые являются нежелательной примесью в сернистом газе, идущем на дальнейшую переработку. Поэтому обычно в серных печах поддерживается температура 1000— 1200°С, а печные газы содержат 12—14% ЗОз. [c.75] Однако, как показали проведенные опыты, при сжигании серы в кислороде в определенных условиях образуется некоторое количество трехокиси серы. В работах М. Г. Элиашберга описывающих сжигание серы в кислороде для сульфит-целлюлозного производства, где трехокись серы является нежелательной примесью, в первую очередь обращали внимание на содержание SO3. Было установлено, что количество образующейся трехокиси серы зависнт от температуры в зоне горения при 350—400 °С содержание SO3 в газе составляет около 35% при 600—650°С — около 7% при 700—750°С — около 4% и при 900 °С и выше — SO3 в газе не обнаружено. [c.77] Вернуться к основной статье