Mga pisikal at kemikal na base ng proseso ng pagkasunog ng asupre.

Ang pagkasunog ng S ay nangyayari sa pagpapalabas ng isang malaking halaga ng init: 0.5S 2g + O 2g \u003d SO 2g, ΔH \u003d -362.43 kJ

Ang pagkasunog ay isang kumplikadong kemikal at pisikal na phenomena. Sa isang incinerator, kailangang harapin ng isang tao ang mga kumplikadong larangan ng bilis, konsentrasyon, at temperatura na mahirap ilarawan sa matematika.

Ang pagkasunog ng molten S ay nakasalalay sa mga kondisyon ng pakikipag-ugnayan at pagkasunog ng mga indibidwal na droplet. Ang kahusayan ng proseso ng pagkasunog ay tinutukoy ng oras ng kumpletong pagkasunog ng bawat particle ng asupre. Ang pagkasunog ng asupre, na nangyayari lamang sa bahagi ng gas, ay nauuna sa pagsingaw ng S, ang paghahalo ng mga singaw nito sa hangin, at ang pag-init ng pinaghalong sa t, na nagbibigay ng kinakailangang rate ng reaksyon. Dahil ang pagsingaw mula sa ibabaw ng patak ay nagsisimula nang mas masinsinan lamang sa isang tiyak na t, ang bawat patak ng likidong asupre ay dapat na pinainit hanggang sa t na ito. Ang mas mataas na t, mas matagal ang kinakailangan upang mapainit ang patak. Kapag ang isang nasusunog na halo ng mga singaw S at hangin na may pinakamataas na konsentrasyon at t ay nabuo sa ibabaw ng ibabaw ng patak, nangyayari ang pag-aapoy. Ang proseso ng pagkasunog ng isang drop S ay nakasalalay sa mga kondisyon ng pagkasunog: t at ang kamag-anak na bilis ng daloy ng gas, at ang mga katangian ng physicochemical ng likido S (halimbawa, ang pagkakaroon ng solid ash impurities sa S), at binubuo ng mga sumusunod na yugto : 1-paghahalo ng mga patak ng likidong S sa hangin; 2-pagpapainit ng mga patak na ito at pagsingaw; 3-thermal vapor splitting S; 4-formation ng gas phase at ang pag-aapoy nito; 5-pagkasunog ng bahagi ng gas.

Ang mga yugtong ito ay nangyayari halos sabay-sabay.

Bilang resulta ng pag-init, ang isang patak ng likidong S ay nagsisimulang mag-evaporate, ang mga singaw ng S ay kumakalat sa combustion zone, kung saan sa mataas na t nagsisimula silang aktibong tumugon sa O 2 ng hangin, ang proseso ng diffusion combustion ng S ay nangyayari kasama ang pagbuo ng SO 2.

Sa mataas na t, ang rate ng reaksyon ng oksihenasyon S ay mas malaki kaysa sa rate ng mga pisikal na proseso, kaya ang kabuuang rate ng proseso ng pagkasunog ay tinutukoy ng mga proseso ng paglipat ng masa at init.

Tinutukoy ng molecular diffusion ang isang mahinahon, medyo mabagal na proseso ng combustion, habang ang magulong diffusion ay nagpapabilis nito. Habang bumababa ang laki ng droplet, bumababa ang oras ng pagsingaw. Ang pinong atomization ng mga particle ng asupre at ang kanilang pare-parehong pamamahagi sa stream ng hangin ay nagpapataas ng contact surface, pinapadali ang pag-init at pagsingaw ng mga particle. Sa panahon ng pagkasunog ng bawat solong patak S sa komposisyon ng tanglaw, 3 mga panahon ay dapat makilala: ako- pagpapapisa ng itlog; II- matinding pagkasunog; III- panahon ng pagka-burnout.

Kapag ang isang patak ay nasusunog, ang mga apoy ay nagmumula sa ibabaw nito, na kahawig ng mga solar flare. Sa kaibahan sa maginoo na diffusion combustion na may pagbuga ng apoy mula sa ibabaw ng isang nasusunog na patak, tinawag itong "explosive combustion".

Ang pagkasunog ng S drop sa diffusion mode ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagsingaw ng mga molekula mula sa ibabaw ng drop. Ang rate ng pagsingaw ay nakasalalay sa mga pisikal na katangian ng likido at ang t ng kapaligiran, at tinutukoy ng katangian ng rate ng pagsingaw. Sa differential mode, nag-iilaw ang S sa mga yugto I at III. Ang paputok na pagkasunog ng isang patak ay sinusunod lamang sa panahon ng matinding pagkasunog sa panahon ng II. Ang tagal ng matinding panahon ng pagkasunog ay proporsyonal sa kubo ng paunang diameter ng droplet. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang paputok na pagkasunog ay bunga ng mga prosesong nagaganap sa dami ng drop. Katangian ng burning rate calc. ni f-le: Upang= /τ sg;

d n ay ang paunang diameter ng droplet, mm; τ ay ang oras ng kumpletong pagkasunog ng patak, s.

Ang katangian ng rate ng pagkasunog ng isang patak ay katumbas ng kabuuan ng mga katangian ng pagsasabog at pagsabog ng pagkasunog: Upang= K vz + K diff; kvz= 0.78∙exp(-(1.59∙p) 2.58); K diff= 1.21∙p +0.23; K T2\u003d K T1 ∙ exp (E a ​​​​ / R ∙ (1 / T 1 - 1 / T 2)); K T1 - pare-pareho ang rate ng pagsunog sa t 1 \u003d 1073 K. K T2 - const. rate ng pag-init sa t iba sa t 1 . Ang Еа ay ang activation energy (7850 kJ/mol).

TAPOS. Ang mga pangunahing kondisyon para sa mahusay na pagkasunog ng likido S ay: ang supply ng lahat ng kinakailangang dami ng hangin sa bibig ng tanglaw, pino at pare-parehong atomization ng likido S, daloy ng kaguluhan at mataas na t.

Ang pangkalahatang pag-asa ng intensity ng pagsingaw ng likido S sa bilis ng gas at t: K 1= a∙V/(b+V); a, b ay mga pare-pareho depende sa t. V - bilis gas, m/s. Sa mas mataas na t, ang dependence ng evaporation intensity S sa gas velocity ay ibinibigay ng: K 1= K o ∙ V n ;

t, o C	tungkol sa lgK	n
	4,975	0,58
	5,610	0,545
	6,332	0,8

Sa pagtaas ng t mula 120 hanggang 180 o C, ang intensity ng evaporation ng S ay tumataas ng 5-10 beses, at t 180 hanggang 440 o C ng 300-500 beses.

Ang rate ng pagsingaw sa bilis ng gas na 0.104 m/s ay tinutukoy ng: = 8.745 - 2600/T (sa 120-140 o C); = 7.346 -2025/T (sa 140-200 o C); = 10.415 - 3480 / T (sa 200-440 ° C).

Upang matukoy ang rate ng pagsingaw S sa anumang t mula 140 hanggang 440 ° C at isang bilis ng gas sa hanay na 0.026-0.26 m / s, ito ay unang natagpuan para sa isang bilis ng gas na 0.104 m / s at muling kinakalkula sa ibang bilis: lg = lg + n ∙ lgV `` /V ` ; Ang paghahambing ng halaga ng intensity ng evaporation ng liquid sulfur at ang rate ng combustion ay nagpapahiwatig na ang intensity ng combustion ay hindi maaaring lumampas sa intensity ng evaporation sa boiling point ng sulfur. Kinukumpirma nito ang kawastuhan ng mekanismo ng pagkasunog, ayon sa kung saan ang asupre ay nasusunog lamang sa estado ng singaw. Ang rate constant ng sulfur vapor oxidation (ang reaksyon ay nagpapatuloy ayon sa second-order equation) ay tinutukoy ng kinetic equation: -dС S /d = К∙С S ∙С О2 ; Ang C S ay ang konsentrasyon ng singaw S; C O2 - conc-I vapors O 2; K ay pare-pareho ang rate ng reaksyon. Ang kabuuang konsentrasyon ng mga singaw S at O ​​2 op-yut: C S= a(1-x); Sa O2= b - 2ax; a ay ang paunang konsentrasyon ng singaw S; b - paunang konsentrasyon ng O 2 vapors; Ang х ay ang antas ng oksihenasyon ng singaw S. Pagkatapos:

K∙τ= (2,3 /(b – 2a)) ∙ (lg(b – ax/b(1 - x)));

Ang rate constant ng oxidation reaction S hanggang SO 2: lgK\u003d B - A / T;

tungkol sa C	650 - 850	850 - 1100
AT	3,49	2,92
PERO

Mga patak ng asupre d< 100мкм сгорают в диффузионном режиме; d>100 µm sa paputok, sa lugar na 100-160 µm, ang oras ng pagsunog ng mga patak ay hindi tumataas.

yun. upang patindihin ang proseso ng pagkasunog, ipinapayong mag-spray ng asupre sa mga droplet na d = 130-200 µm, na nangangailangan ng karagdagang enerhiya. Kapag nasusunog ang parehong bilang ng S natanggap. Ang SO 2 ay mas puro, mas maliit ang volume ng furnace gas at mas mataas ang t nito.

1 - C O2; 2 - Sa SO2

Ang figure ay nagpapakita ng tinatayang relasyon sa pagitan ng t at ang SO 2 na konsentrasyon sa furnace gas na ginawa ng adiabatic combustion ng sulfur sa hangin. Sa pagsasagawa, ang mataas na puro SO 2 ay nakuha, na limitado sa pamamagitan ng katotohanan na sa t> 1300, ang lining ng pugon at mga gas duct ay mabilis na nawasak. Bilang karagdagan, sa ilalim ng mga kondisyong ito, ang mga side reaksyon sa pagitan ng O 2 at N 2 ng hangin ay maaaring mangyari sa pagbuo ng mga nitrogen oxide, na isang hindi kanais-nais na karumihan sa SO 2, samakatuwid, ang t = 1000-1200 ay karaniwang pinananatili sa mga sulfur furnace. At ang mga furnace gas ay naglalaman ng 12-14 vol% SO 2 . Mula sa isang dami ng O 2 isang dami ng SO 2 ay nabuo, samakatuwid ang maximum na teoretikal na nilalaman ng SO 2 sa combustion gas kapag nasusunog ang S sa hangin ay 21%. Kapag sinusunog ang S sa hangin, nagpapaputok. O 2 Ang nilalaman ng SO 2 sa pinaghalong gas ay maaaring tumaas depende sa konsentrasyon ng O 2 . Ang teoretikal na nilalaman ng SO 2 kapag sinusunog ang S sa purong O 2 ay maaaring umabot sa 100%. Ang posibleng komposisyon ng litson na gas na nakuha sa pamamagitan ng pagsunog ng S sa hangin at sa iba't ibang mga mixture ng oxygen-nitrogen ay ipinapakita sa figure:

Mga hurno para sa pagsunog ng asupre.

Ang pagkasunog ng S sa paggawa ng sulfuric acid ay isinasagawa sa mga hurno sa atomized o TV state. Para sa pagsunog ng natunaw na S, gumamit ng nozzle, cyclone at vibration furnaces. Ang pinakakaraniwang ginagamit ay cyclone at injector. Ang mga hurno na ito ay inuri ayon sa mga palatandaan:- ayon sa uri ng mga naka-install na nozzle (mechanical, pneumatic, hydraulic) at ang kanilang lokasyon sa pugon (radial, tangential); - sa pamamagitan ng pagkakaroon ng mga screen sa loob ng mga combustion chamber; - sa pamamagitan ng pagpapatupad (horizons, verticals); - ayon sa lokasyon ng mga butas ng pumapasok para sa suplay ng hangin; - para sa mga aparato para sa paghahalo ng mga daloy ng hangin sa S vapors; - para sa kagamitan para sa paggamit ng init ng pagkasunog S; - ayon sa bilang ng mga camera.

Nozzle oven (bigas)

1 - silindro ng bakal, 2 - lining. 3 - asbestos, 4 - mga partisyon. 5 - nozzle para sa pag-spray ng gasolina, 6 na nozzle para sa pag-spray ng asupre,

7 - isang kahon para sa pagbibigay ng hangin sa pugon.

Mayroon itong medyo simpleng disenyo, madaling mapanatili, mayroon itong imahe ng gas, isang pare-pareho na konsentrasyon ng SO 2. Sa mga seryosong pagkukulang isama ang: unti-unting pagkasira ng mga partisyon dahil sa mataas na t; mababang init ng stress ng combustion chamber; kahirapan sa pagkuha ng mataas na konsentrasyon ng gas, tk. gumamit ng malaking labis na hangin; pag-asa ng porsyento ng pagkasunog sa kalidad ng pag-spray ng S; makabuluhang pagkonsumo ng gasolina sa panahon ng pagsisimula at pag-init ng pugon; medyo malalaking sukat at timbang, at bilang resulta, makabuluhang pamumuhunan sa kapital, mga lugar ng produksyon, mga gastos sa pagpapatakbo at malaking pagkawala ng init sa kapaligiran.

Mas perpekto mga hurno ng bagyo.

1 - prechamber, 2 - air box, 3, 5 - afterburners, 4. 6 pinch rings, 7, 9 - nozzles para sa air supply, 8, 10 - nozzles para sa sulfur supply.

Paghahatid: tangential air input at S; tinitiyak ang pare-parehong pagkasunog ng S sa pugon dahil sa mas mahusay na daloy ng turbulence; ang posibilidad ng pagkuha ng panghuling proseso ng gas hanggang sa 18% SO 2; mataas na thermal stress ng puwang ng pugon (4.6 10 6 W / m 3); ang dami ng apparatus ay nabawasan ng isang kadahilanan na 30-40 kumpara sa dami ng isang nozzle furnace ng parehong kapasidad; permanenteng konsentrasyon SO 2; simpleng regulasyon ng proseso ng pagkasunog S at ang automation nito; mababang oras at nasusunog na materyal para sa pagpainit at pagsisimula ng pugon pagkatapos ng mahabang paghinto; mas mababang nilalaman ng nitrogen oxides pagkatapos ng pugon. Mga pangunahing linggo nauugnay sa mataas na t sa proseso ng pagkasunog; posibleng pag-crack ng lining at welds; Ang hindi kasiya-siyang pag-spray ng S ay humahantong sa isang pambihirang tagumpay ng mga singaw nito sa t / exchange equipment pagkatapos ng furnace, at dahil dito sa kaagnasan ng kagamitan at inconstancy ng t sa pumapasok sa t / exchange equipment.

Ang tunaw na S ay maaaring pumasok sa hurno sa pamamagitan ng tangential o axial nozzle. Gamit ang axial na lokasyon ng mga nozzle, ang combustion zone ay mas malapit sa periphery. Sa tangent - mas malapit sa gitna, dahil sa kung saan ang epekto ng mataas na t sa lining ay nabawasan. (bigas) Ang rate ng daloy ng gas ay 100-120 m / s - lumilikha ito ng isang kanais-nais na kondisyon para sa paglipat ng masa at init, at isang pagtaas sa rate ng pagkasunog S.

Vibrating oven (bigas).

1 – ulo ng hurno ng burner; 2 - mga balbula sa pagbabalik; 3 - channel ng panginginig ng boses.

Sa panahon ng vibrating combustion, ang lahat ng mga parameter ng proseso ay pana-panahong nagbabago (presyon sa silid, bilis at komposisyon ng pinaghalong gas, t). Device para sa vibrats. Ang combustion S ay tinatawag na furnace-burner. Bago ang hurno, pinaghalo ang S at hangin, at dumadaloy sila sa mga check valve (2) papunta sa ulo ng furnace-burner, kung saan sinusunog ang timpla. Ang supply ng mga hilaw na materyales ay isinasagawa sa mga bahagi (mga proseso ay paikot). Sa bersyong ito ng pugon, ang init ng stress at ang rate ng pagkasunog ay tumaas nang malaki, ngunit bago mag-apoy ang pinaghalong, isang mahusay na paghahalo ng sprayed S sa hangin ay kinakailangan upang ang proseso ay pumunta kaagad. Sa kasong ito, ang mga produkto ng pagkasunog ay mahusay na halo-halong, ang SO 2 gas film na nakapalibot sa mga particle ng S ay nawasak at pinapadali ang pag-access ng mga bagong bahagi ng O 2 sa combustion zone. Sa gayong pugon, ang nagresultang SO 2 ay hindi naglalaman ng mga hindi nasusunog na mga particle, ang konsentrasyon nito ay mataas sa tuktok.

Para sa isang cyclone furnace, kung ihahambing sa isang nozzle furnace, ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng 40-65 beses na mas mataas na thermal stress, ang posibilidad na makakuha ng mas puro gas at mas malaking produksyon ng singaw.

Ang pinakamahalagang kagamitan para sa mga hurno para sa pagsunog ng likido S ay ang nozzle, na dapat tiyakin ang isang manipis at pare-parehong spray ng likido S, mahusay na paghahalo nito sa hangin sa nozzle mismo at sa likod nito, mabilis na pagsasaayos ng daloy ng rate ng likido S habang pagpapanatili ng kinakailangang ratio nito sa hangin, ang katatagan ng isang tiyak na hugis, ang haba ng tanglaw, at mayroon ding matatag na disenyo, maaasahan at madaling gamitin. Para sa maayos na operasyon ng mga nozzle, mahalaga na ang S ay mahusay na nalinis ng abo at bitumen. Ang mga nozzle ay mekanikal (nagbubunga sa ilalim ng sarili nitong presyon) at pneumatic (kasangkot pa rin ang hangin sa pag-spray).

Paggamit ng init ng pagkasunog ng asupre.

Ang reaksyon ay lubos na exothermic, bilang isang resulta, ang isang malaking halaga ng init ay inilabas at ang temperatura ng gas sa labasan ng mga hurno ay 1100-1300 0 C. Para sa contact oxidation ng SO 2, ang temperatura ng gas sa pasukan sa 1st ang layer ng cat-ra ay hindi dapat lumampas sa 420 - 450 0 C. Samakatuwid, bago ang yugto ng oksihenasyon ng SO 2, kinakailangan na palamig ang daloy ng gas at gamitin ang labis na init. Sa mga sistema ng sulfuric acid na tumatakbo sa sulfur para sa pagbawi ng init, ang mga water-tube heat recovery boiler na may natural na sirkulasyon ng init ay pinaka-malawakang ginagamit. SETA - C (25 - 24); RKS 95 / 4.0 - 440.

Ang energy-technological boiler RKS 95/4.0 - 440 ay isang water-tube, natural na sirkulasyon, gas-tight boiler, na idinisenyo upang gumana sa pressure. Ang boiler ay binubuo ng 1st at 2nd stage evaporators, stage 1.2 remote economizers, stage 1.2 remote superheater, drum, sulfur combustion furnace. Ang hurno ay dinisenyo para sa pagsunog ng hanggang 650 tonelada ng likido. Sulfur kada araw. Ang furnace ay binubuo ng dalawang cyclone na konektado sa isa't isa sa isang anggulo na 110 0 at isang transition chamber.

Ang panloob na katawan na may diameter na 2.6 m, malayang nakasalalay sa mga suporta. Ang panlabas na pambalot ay may diameter na 3 m. Ang annulus na nabuo ng panloob at panlabas na mga pambalot ay puno ng hangin, na pagkatapos ay pumapasok sa silid ng pagkasunog sa pamamagitan ng mga nozzle. Ang sulfur ay ibinibigay sa hurno ng 8 sulfur nozzle, 4 sa bawat cyclone. Ang sulfur combustion ay nangyayari sa isang umiikot na gas-air flow. Ang pag-ikot ng daloy ay nakakamit sa pamamagitan ng tangentially na pagpapasok ng hangin sa combustion cyclone sa pamamagitan ng air nozzles, 3 sa bawat cyclone. Ang dami ng hangin ay kinokontrol ng motorized flaps sa bawat air nozzle. Ang transition chamber ay idinisenyo upang idirekta ang daloy ng gas mula sa mga pahalang na cyclone patungo sa patayong gas duct ng evaporator. Ang panloob na ibabaw ng hurno ay nilagyan ng mulite-corundum brick ng MKS-72 brand, 250 mm ang kapal.

1 - mga bagyo

2 - silid ng paglipat

3 - mga kagamitan sa pagsingaw

Kapag tumatanggap ng litson na gas sa pamamagitan ng pagsunog ng asupre, hindi na kailangang linisin ito mula sa mga dumi. Kasama lamang sa yugto ng paghahanda ang pagpapatuyo ng gas at pagtatapon ng acid. Kapag sinunog ang asupre, nangyayari ang isang hindi maibabalik na exothermic reaction:

S + O 2 = KAYA 2 (1)

na may pagpapalabas ng napakalaking halaga ng init: isang pagbabago sa H \u003d -362.4 kJ / mol, o sa mga tuntunin ng isang yunit ng masa 362.4 / 32 \u003d 11.325 kJ / t \u003d 11325 kJ / kg S.

Ang nilusaw na likidong asupre na ibinibigay para sa pagkasunog ay sumingaw (mga pigsa) sa temperaturang 444.6 *C; ang init ng singaw ay 288 kJ/kg. Tulad ng makikita mula sa data sa itaas, ang init ng reaksyon ng pagkasunog ng asupre ay sapat na upang sumingaw ang feedstock, kaya ang pakikipag-ugnayan ng asupre at oxygen ay nangyayari sa gas phase (homogeneous reaction).

Ang pagkasunog ng asupre sa industriya ay isinasagawa bilang mga sumusunod. Ang asupre ay pre-natunaw (para dito maaari mong gamitin ang singaw ng tubig na nakuha sa pamamagitan ng paggamit ng init ng pangunahing reaksyon ng pagkasunog ng asupre). Dahil ang punto ng pagkatunaw ng asupre ay medyo mababa, madaling paghiwalayin ang mga mekanikal na dumi na hindi naipasa sa likidong bahagi sa pamamagitan ng pag-aayos at kasunod na pagsasala mula sa asupre, at upang makakuha ng isang feedstock na may sapat na kadalisayan. Dalawang uri ng mga hurno ang ginagamit sa pagsunog ng tinunaw na asupre - nozzle at cyclone. Kinakailangan na magbigay para sa pag-spray ng likidong asupre sa kanila para sa mabilis na pagsingaw nito at pagtiyak ng maaasahang pakikipag-ugnay sa hangin sa lahat ng bahagi ng aparato.

Mula sa tapahan, ang litson na gas ay pumapasok sa waste heat boiler at pagkatapos ay sa kasunod na mga apparatus.

Ang konsentrasyon ng sulfur dioxide sa litson na gas ay nakasalalay sa ratio ng asupre at hangin na ibinibigay para sa pagkasunog. Kung ang hangin ay kinuha sa isang stoichiometric na halaga, i.e. para sa bawat nunal ng asupre 1 nunal ng oxygen, pagkatapos ay may kumpletong pagkasunog ng asupre, ang konsentrasyon ay magiging katumbas ng dami ng bahagi ng oxygen sa hangin C kaya 2. max \u003d 21%. Gayunpaman, ang hangin ay kadalasang kinukuha nang labis, kung hindi man ang temperatura ng pugon ay magiging masyadong mataas.

Sa adiabatic combustion ng sulfur, ang temperatura ng pagpapaputok para sa reaction mixture ng stoichiometric composition ay magiging ~ 1500*C. Sa praktikal na mga termino, ang posibilidad ng pagtaas ng temperatura sa pugon ay limitado sa pamamagitan ng katotohanan na sa itaas ng 1300*C ang lining ng pugon at mga gas duct ay mabilis na nawasak. Karaniwan, kapag nagsusunog ng asupre, ang isang litson na gas na naglalaman ng 13 - 14% SO 2 ay nakuha.

2. Kontakin ang oksihenasyon ng so2 hanggang so3

Ang contact oxidation ng sulfur dioxide ay isang tipikal na halimbawa ng heterogenous oxidative exothermic catalysis.

Ito ay isa sa mga pinaka pinag-aralan na catalytic syntheses. Sa USSR, ang pinaka masusing gawain sa pag-aaral ng oksihenasyon ng SO 2 hanggang SO 3 at ang pagbuo ng mga catalyst ay isinagawa ni G.K. Boreskov. Reaksyon ng oksihenasyon ng asupre dioxide

KAYA 2 + 0,5 O 2 = KAYA 3 (2)

ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang napakataas na halaga ng activation energy at samakatuwid ang praktikal na pagpapatupad nito ay posible lamang sa pagkakaroon ng isang katalista.

Sa industriya, ang pangunahing katalista para sa oksihenasyon ng SO 2 ay isang katalista batay sa vanadium oxide V 2 O 5 (vanadium contact mass). Ang aktibidad ng catalytic sa reaksyong ito ay ipinapakita din ng iba pang mga compound, pangunahin ang platinum. Gayunpaman, ang mga platinum catalyst ay lubhang sensitibo kahit na sa mga bakas ng arsenic, selenium, chlorine at iba pang mga impurities at samakatuwid ay unti-unting napalitan ng vanadium catalysts.

Ang rate ng reaksyon ay tumataas sa pagtaas ng konsentrasyon ng oxygen, kaya ang proseso sa industriya ay isinasagawa na may labis nito.

Dahil ang reaksyon ng oksihenasyon ng SO 2 ay kabilang sa uri ng exothermic, ang rehimen ng temperatura ng pagpapatupad nito ay dapat na lumapit sa linya ng pinakamainam na temperatura. Ang pagpili ng mode ng temperatura ay karagdagang ipinataw ng dalawang mga paghihigpit na nauugnay sa mga katangian ng katalista. Ang mas mababang limitasyon ng temperatura ay ang temperatura ng pag-aapoy ng mga vanadium catalyst, na, depende sa tiyak na uri ng catalyst at komposisyon ng gas, ay 400 - 440 * C. ang pinakamataas na limitasyon ng temperatura ay 600 - 650*C at natutukoy sa pamamagitan ng katotohanan na sa itaas ng mga temperaturang ito ang istruktura ng katalista ay muling inayos at nawawala ang aktibidad nito.

Sa hanay na 400 - 600 * C, ang proseso ay hinahangad na isagawa sa paraang habang tumataas ang antas ng conversion, bumababa ang temperatura.

Kadalasan sa industriya, ginagamit ang mga shelf contact device na may external heat exchange. Ipinapalagay ng scheme ng palitan ng init ang pinakamataas na paggamit ng init ng reaksyon para sa pagpainit ng source gas at sabay-sabay na paglamig ng gas sa pagitan ng mga istante.

Ang isa sa pinakamahalagang gawain na kinakaharap ng industriya ng sulfuric acid ay ang pagtaas ng conversion ng sulfur dioxide at bawasan ang mga emisyon nito sa atmospera. Ang problemang ito ay maaaring malutas sa maraming paraan.

Ang isa sa mga pinaka-makatwirang pamamaraan para sa paglutas ng problemang ito, na malawakang ginagamit sa industriya ng sulfuric acid, ay ang double contact at double absorption method (DKDA). Upang ilipat ang balanse sa kanan at dagdagan ang ani ng proseso, pati na rin upang madagdagan ang bilis ng proseso, ang proseso ay isinasagawa ayon sa pamamaraang ito. Ang kakanyahan nito ay nakasalalay sa katotohanan na ang pinaghalong reaksyon, kung saan ang antas ng conversion ng SO 2 ay 90 - 95%, ay pinalamig at ipinadala sa isang intermediate absorber upang paghiwalayin ang SO 3 . Sa natitirang reaksyon ng gas, ang ratio ng O 2 : SO 2 ay tumataas nang malaki, na humahantong sa paglipat ng balanse ng reaksyon sa kanan. Ang bagong pinainit na reaksyong gas ay muling ipinapasok sa contact apparatus, kung saan 95% ng conversion ng natitirang SO 2 ay naabot sa isa o dalawang catalyst layers. Ang kabuuang conversion ng SO 2 sa prosesong ito ay 99.5% - 99.8%.

Ang sulfur ay isang kemikal na elemento na nasa ikaanim na pangkat at ikatlong yugto ng periodic table. Sa artikulong ito, susuriin natin ang detalyadong pagtingin sa kemikal at produksyon nito, paggamit, at iba pa. Ang pisikal na katangian ay kinabibilangan ng mga katangian tulad ng kulay, antas ng kondaktibiti ng kuryente, sulfur boiling point, atbp. Inilalarawan ng kemikal ang pakikipag-ugnayan nito sa iba pang mga sangkap.

Sulfur sa mga tuntunin ng pisika

Ito ay isang marupok na sangkap. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ito ay nasa isang solidong estado ng pagsasama-sama. Ang asupre ay may kulay na dilaw na lemon.

At para sa karamihan, ang lahat ng mga compound nito ay may dilaw na tints. Hindi natutunaw sa tubig. Ito ay may mababang thermal at electrical conductivity. Ang mga tampok na ito ay nagpapakilala dito bilang isang tipikal na di-metal. Sa kabila ng katotohanan na ang kemikal na komposisyon ng asupre ay hindi lahat kumplikado, ang sangkap na ito ay maaaring magkaroon ng ilang mga pagkakaiba-iba. Ang lahat ay nakasalalay sa istraktura ng kristal na sala-sala, sa tulong ng kung saan ang mga atomo ay konektado, ngunit hindi sila bumubuo ng mga molekula.

Kaya, ang unang pagpipilian ay rhombic sulfur. Siya ang pinaka-stable. Ang kumukulo na punto ng ganitong uri ng asupre ay apat na raan at apatnapu't limang digri Celsius. Ngunit upang ang isang naibigay na sangkap ay pumasa sa isang gas na estado ng pagsasama-sama, dapat muna itong dumaan sa isang likidong estado. Kaya, ang pagkatunaw ng asupre ay nangyayari sa isang temperatura na isang daan at labintatlo degrees Celsius.

Ang pangalawang opsyon ay monoclinic sulfur. Ito ay isang kristal na hugis karayom ​​na may madilim na dilaw na kulay. Ang pagtunaw ng asupre ng unang uri, at pagkatapos ay ang mabagal na paglamig nito ay humahantong sa pagbuo ng ganitong uri. Ang iba't ibang ito ay may halos parehong pisikal na katangian. Halimbawa, ang kumukulong punto ng asupre ng ganitong uri ay pareho pa rin ng apat na raan at apatnapu't limang digri. Bilang karagdagan, mayroong iba't ibang sangkap na ito bilang plastik. Ito ay nakuha sa pamamagitan ng pagbuhos sa malamig na tubig na pinainit halos sa isang pigsa rhombic. Ang punto ng kumukulo ng asupre ng ganitong uri ay pareho. Ngunit ang sangkap ay may pag-aari ng pag-uunat tulad ng goma.

Ang isa pang bahagi ng pisikal na katangian na nais kong pag-usapan ay ang temperatura ng pag-aapoy ng asupre.

Ang tagapagpahiwatig na ito ay maaaring mag-iba depende sa uri ng materyal at pinagmulan nito. Halimbawa, ang temperatura ng pag-aapoy ng teknikal na asupre ay isang daan at siyamnapung degree. Ito ay isang medyo mababang figure. Sa ibang mga kaso, ang flash point ng asupre ay maaaring dalawang daan at apatnapu't walong digri at maging dalawang daan at limampu't anim. Ang lahat ay nakasalalay sa kung anong materyal ang mina mula sa, kung ano ang density nito. Ngunit maaari nating tapusin na ang temperatura ng pagkasunog ng asupre ay medyo mababa, kumpara sa iba pang mga elemento ng kemikal, ito ay isang nasusunog na sangkap. Bilang karagdagan, kung minsan ang asupre ay maaaring pagsamahin sa mga molekula na binubuo ng walo, anim, apat o dalawang atomo. Ngayon, na isinasaalang-alang ang asupre mula sa punto ng view ng pisika, lumipat tayo sa susunod na seksyon.

Kemikal na katangian ng asupre

Ang elementong ito ay may medyo mababang atomic mass, ito ay katumbas ng tatlumpu't dalawang gramo bawat taling. Ang katangian ng elemento ng asupre ay kinabibilangan ng isang tampok ng sangkap na ito bilang ang kakayahang magkaroon ng iba't ibang antas ng oksihenasyon. Ito ay naiiba sa, sabihin nating, hydrogen o oxygen. Isinasaalang-alang ang tanong kung ano ang kemikal na katangian ng elemento ng asupre, imposibleng hindi banggitin na, depende sa mga kondisyon, ito ay nagpapakita ng parehong pagbabawas at pag-oxidizing na mga katangian. Kaya, sa pagkakasunud-sunod, isaalang-alang ang pakikipag-ugnayan ng isang naibigay na sangkap na may iba't ibang mga compound ng kemikal.

Sulfur at mga simpleng sangkap

Ang mga simpleng substance ay mga substance na naglalaman lamang ng isang kemikal na elemento. Ang mga atomo nito ay maaaring magsama-sama sa mga molekula, tulad ng, halimbawa, sa kaso ng oxygen, o hindi sila maaaring pagsamahin, tulad ng kaso sa mga metal. Kaya, ang asupre ay maaaring tumugon sa mga metal, iba pang hindi metal at mga halogens.

Pakikipag-ugnayan sa mga metal

Ang isang mataas na temperatura ay kinakailangan upang maisagawa ang ganitong uri ng proseso. Sa ilalim ng mga kondisyong ito, nangyayari ang isang reaksyon ng karagdagan. Iyon ay, ang mga atomo ng metal ay pinagsama sa mga atomo ng asupre, kaya bumubuo ng mga kumplikadong sangkap na sulfide. Halimbawa, kung magpapainit ka ng dalawang mole ng potassium sa pamamagitan ng paghahalo ng mga ito sa isang mole ng sulfur, makakakuha ka ng isang nunal ng sulfide ng metal na ito. Ang equation ay maaaring isulat sa sumusunod na anyo: 2K + S = K 2 S.

Reaksyon sa oxygen

Ito ay sulfur burning. Bilang resulta ng prosesong ito, nabuo ang oksido nito. Ang huli ay maaaring may dalawang uri. Samakatuwid, ang pagkasunog ng asupre ay maaaring mangyari sa dalawang yugto. Ang una ay kapag ang isang mole ng sulfur at isang mole ng oxygen ay bumubuo ng isang mole ng sulfur dioxide. Maaari mong isulat ang equation para sa kemikal na reaksyong ito tulad ng sumusunod: S + O 2 \u003d SO 2. Ang ikalawang yugto ay ang pagdaragdag ng isa pang oxygen atom sa dioxide. Nangyayari ito kung magdagdag ka ng isang nunal ng oxygen sa dalawang moles sa mataas na temperatura. Ang resulta ay dalawang moles ng sulfur trioxide. Ang equation para sa chemical interaction na ito ay ganito ang hitsura: 2SO 2 + O 2 = 2SO 3. Bilang resulta ng reaksyong ito, nabuo ang sulfuric acid. Kaya, sa pamamagitan ng pagsasagawa ng dalawang proseso na inilarawan, posible na maipasa ang nagresultang trioxide sa pamamagitan ng isang jet ng singaw ng tubig. At nakuha namin Ang equation para sa naturang reaksyon ay nakasulat tulad ng sumusunod: SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4.

Pakikipag-ugnayan sa mga halogens

Ang kemikal tulad ng iba pang mga non-metal, ay nagpapahintulot na tumugon ito sa grupong ito ng mga sangkap. Kabilang dito ang mga compound tulad ng fluorine, bromine, chlorine, yodo. Ang asupre ay tumutugon sa alinman sa mga ito, maliban sa huli. Bilang halimbawa, maaari nating banggitin ang proseso ng fluorination ng elemento ng periodic table na ating isinasaalang-alang. Sa pamamagitan ng pag-init ng nabanggit na non-metal na may halogen, dalawang variation ng fluoride ang maaaring makuha. Ang unang kaso: kung kukuha tayo ng isang nunal ng asupre at tatlong moles ng fluorine, makakakuha tayo ng isang nunal ng fluoride, ang formula nito ay SF 6. Ang equation ay ganito ang hitsura: S + 3F 2 = SF 6. Bilang karagdagan, mayroong pangalawang opsyon: kung kukuha tayo ng isang nunal ng asupre at dalawang moles ng fluorine, makakakuha tayo ng isang nunal ng fluoride na may formula ng kemikal na SF 4 . Ang equation ay nakasulat sa sumusunod na anyo: S + 2F 2 = SF 4 . Tulad ng nakikita mo, ang lahat ay nakasalalay sa mga proporsyon kung saan ang mga sangkap ay halo-halong. Sa eksaktong parehong paraan, posible na isagawa ang proseso ng chlorination ng asupre (dalawang magkakaibang sangkap ay maaari ding mabuo) o bromination.

Pakikipag-ugnayan sa iba pang mga simpleng sangkap

Ang katangian ng elementong asupre ay hindi nagtatapos doon. Ang sangkap ay maaari ring pumasok sa isang kemikal na reaksyon na may hydrogen, phosphorus at carbon. Dahil sa pakikipag-ugnayan sa hydrogen, nabuo ang sulfide acid. Bilang resulta ng reaksyon nito sa mga metal, ang kanilang mga sulfide ay maaaring makuha, na, naman, ay nakuha din sa pamamagitan ng direktang reaksyon ng asupre na may parehong metal. Ang pagdaragdag ng mga atomo ng hydrogen sa mga atomo ng asupre ay nangyayari lamang sa ilalim ng mga kondisyon ng napakataas na temperatura. Kapag ang asupre ay tumutugon sa posporus, ang phosphide nito ay nabuo. Ito ay may sumusunod na formula: P 2 S 3. Upang makakuha ng isang nunal ng sangkap na ito, kailangan mong kumuha ng dalawang moles ng phosphorus at tatlong moles ng sulfur. Kapag ang sulfur ay nakikipag-ugnayan sa carbon, ang carbide ng itinuturing na hindi metal ay nabuo. Ang chemical formula nito ay ganito ang hitsura: CS 2. Upang makakuha ng isang nunal ng sangkap na ito, kailangan mong kumuha ng isang nunal ng carbon at dalawang nunal ng asupre. Ang lahat ng mga reaksyon sa karagdagan na inilarawan sa itaas ay nangyayari lamang kapag ang mga reactant ay pinainit sa mataas na temperatura. Isinaalang-alang namin ang pakikipag-ugnayan ng asupre sa mga simpleng sangkap, ngayon ay lumipat tayo sa susunod na punto.

Sulfur at kumplikadong mga compound

Ang mga compound ay ang mga sangkap na ang mga molekula ay binubuo ng dalawa (o higit pa) magkaibang elemento. Ang mga kemikal na katangian ng sulfur ay nagpapahintulot na ito ay tumugon sa mga compound tulad ng alkalis, pati na rin ang puro sulphate acid. Ang mga reaksyon nito sa mga sangkap na ito ay medyo kakaiba. Una, isaalang-alang kung ano ang mangyayari kapag ang non-metal na pinag-uusapan ay hinaluan ng alkali. Halimbawa, kung kukuha ka ng anim na moles at magdagdag ng tatlong moles ng sulfur sa kanila, makakakuha ka ng dalawang moles ng potassium sulfide, isang mole ng ibinigay na metal sulfite, at tatlong moles ng tubig. Ang ganitong uri ng reaksyon ay maaaring ipahayag sa pamamagitan ng sumusunod na equation: 6KOH + 3S \u003d 2K 2 S + K2SO 3 + 3H 2 O. Sa parehong prinsipyo, ang pakikipag-ugnayan ay nangyayari kung idagdag mo Susunod, isaalang-alang ang pag-uugali ng asupre kapag ang isang puro solusyon ng sulfate acid ay idinagdag dito. Kung kukuha kami ng isang nunal ng una at dalawang nunal ng pangalawang sangkap, nakukuha namin ang mga sumusunod na produkto: sulfur trioxide sa dami ng tatlong moles, at tubig din - dalawang moles. Ang reaksyong kemikal na ito ay maaari lamang maganap kapag ang mga reactant ay pinainit sa isang mataas na temperatura.

Pagkuha ng itinuturing na di-metal

Mayroong ilang mga pangunahing pamamaraan kung saan ang asupre ay maaaring makuha mula sa iba't ibang mga sangkap. Ang unang paraan ay upang ihiwalay ito mula sa pyrite. Ang chemical formula ng huli ay FeS 2 . Kapag ang sangkap na ito ay pinainit sa isang mataas na temperatura nang walang access sa oxygen, isa pang iron sulfide - FeS - at sulfur ay maaaring makuha. Ang equation ng reaksyon ay nakasulat tulad ng sumusunod: FeS 2 \u003d FeS + S. Ang pangalawang paraan ng pagkuha ng asupre, na kadalasang ginagamit sa industriya, ay ang pagkasunog ng sulfur sulfide sa ilalim ng kondisyon ng isang maliit na halaga ng oxygen. Sa kasong ito, maaari mong makuha ang itinuturing na hindi metal at tubig. Upang maisagawa ang reaksyon, kailangan mong kunin ang mga bahagi sa isang molar ratio na dalawa hanggang isa. Bilang resulta, nakukuha namin ang mga huling produkto sa mga proporsyon ng dalawa hanggang dalawa. Ang equation para sa reaksyong kemikal na ito ay maaaring isulat tulad ng sumusunod: 2H 2 S + O 2 \u003d 2S + 2H 2 O. Bilang karagdagan, ang asupre ay maaaring makuha sa panahon ng iba't ibang mga proseso ng metalurhiko, halimbawa, sa paggawa ng mga metal tulad ng nikel, tanso at iba pa.

Pang-industriya na gamit

Ang non-metal na aming isinasaalang-alang ay natagpuan ang pinakamalawak na aplikasyon nito sa industriya ng kemikal. Tulad ng nabanggit sa itaas, dito ito ay ginagamit upang makakuha ng sulfate acid mula dito. Bilang karagdagan, ang asupre ay ginagamit bilang isang bahagi para sa paggawa ng mga posporo, dahil sa ang katunayan na ito ay isang nasusunog na materyal. Ito rin ay kailangang-kailangan sa paggawa ng mga pampasabog, pulbura, mga sparkler, atbp. Bilang karagdagan, ang asupre ay ginagamit bilang isa sa mga sangkap sa mga produktong peste. Sa gamot, ginagamit ito bilang bahagi sa paggawa ng mga gamot para sa mga sakit sa balat. Gayundin, ang sangkap na pinag-uusapan ay ginagamit sa paggawa ng iba't ibang mga tina. Bilang karagdagan, ginagamit ito sa paggawa ng mga pospor.

Elektronikong istraktura ng asupre

Tulad ng alam mo, ang lahat ng mga atomo ay binubuo ng isang nucleus, kung saan mayroong mga proton - mga particle na positibong sisingilin - at mga neutron, i.e. mga particle na may zero charge. Ang mga electron ay umiikot sa nucleus na may negatibong singil. Para maging neutral ang isang atom, dapat itong magkaroon ng parehong bilang ng mga proton at electron sa istraktura nito. Kung marami pa sa huli, isa na itong negatibong ion - isang anion. Kung, sa kabaligtaran, ang bilang ng mga proton ay mas malaki kaysa sa bilang ng mga electron, ito ay isang positibong ion, o cation. Ang sulfur anion ay maaaring kumilos bilang isang acid residue. Ito ay bahagi ng mga molekula ng mga sangkap tulad ng sulfide acid (hydrogen sulfide) at metal sulfide. Ang isang anion ay nabuo sa panahon ng electrolytic dissociation, na nangyayari kapag ang isang sangkap ay natunaw sa tubig. Sa kasong ito, ang molekula ay nabubulok sa isang cation, na maaaring kinakatawan bilang isang metal o hydrogen ion, pati na rin isang cation - isang ion ng acid residue o isang hydroxyl group (OH-).

Dahil ang serial number ng sulfur sa periodic table ay labing-anim, maaari nating tapusin na ang eksaktong bilang ng mga proton ay nasa nucleus nito. Batay dito, masasabi natin na mayroon ding labing-anim na electron na umiikot sa paligid. Ang bilang ng mga neutron ay matatagpuan sa pamamagitan ng pagbabawas ng serial number ng elemento ng kemikal mula sa molar mass: 32 - 16 \u003d 16. Ang bawat elektron ay hindi umiikot nang random, ngunit kasama ang isang tiyak na orbit. Dahil ang sulfur ay isang kemikal na elemento na kabilang sa ikatlong yugto ng periodic table, mayroong tatlong orbit sa paligid ng nucleus. Ang una ay may dalawang electron, ang pangalawa ay may walo, at ang pangatlo ay may anim. Ang electronic formula ng sulfur atom ay nakasulat tulad ng sumusunod: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4.

Prevalence sa kalikasan

Karaniwan, ang itinuturing na elemento ng kemikal ay matatagpuan sa komposisyon ng mga mineral, na mga sulfide ng iba't ibang mga metal. Una sa lahat, ito ay pyrite - iron salt; ito rin ay lead, silver, copper luster, zinc blende, cinnabar - mercury sulfide. Bilang karagdagan, ang asupre ay maaari ding isama sa komposisyon ng mga mineral, ang istraktura na kinakatawan ng tatlo o higit pang mga elemento ng kemikal.

Halimbawa, chalcopyrite, mirabilite, kieserite, dyipsum. Maaari mong isaalang-alang ang bawat isa sa kanila nang mas detalyado. Ang pyrite ay isang ferrum sulfide, o FeS 2 . Mayroon itong mapusyaw na dilaw na kulay na may ginintuang ningning. Ang mineral na ito ay madalas na matatagpuan bilang isang karumihan sa lapis lazuli, na malawakang ginagamit sa paggawa ng alahas. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang dalawang mineral na ito ay madalas na may isang karaniwang deposito. Ang copper shine - chalcosite, o chalcosine - ay isang mala-bughaw na kulay-abo na sangkap, katulad ng metal. at ang silver luster (argentite) ay may magkatulad na katangian: pareho silang mukhang metal, may kulay abong kulay. Ang Cinnabar ay isang brownish-red dull mineral na may gray patches. Ang chalcopyrite, na ang chemical formula ay CuFeS 2 , ay ginintuang dilaw, tinatawag din itong golden blende. Ang zinc blende (sphalerite) ay maaaring magkaroon ng kulay mula sa amber hanggang sa maapoy na kahel. Mirabilite - Na 2 SO 4 x10H 2 O - transparent o puting kristal. Tinatawag din itong ginagamit sa medisina. Ang chemical formula ng kieserite ay MgSO 4 xH 2 O. Parang puti o walang kulay na pulbos. Ang kemikal na formula ng gypsum ay CaSO 4 x2H 2 O. Bilang karagdagan, ang elementong kemikal na ito ay bahagi ng mga selula ng mga buhay na organismo at isang mahalagang trace element.