Пособие кислотчику сульфитно-целлюлозного производства

Шамко В. Е.

Рис. 3. Бак для гидратации:

1 — штуцер для подачи магнезита, 2 — перелив, 3 — диффузор, 4 — мешалка, 5 — выход, 6 — грязевик, 7 — лаз, 8 — штуцер для разбавления, привод мешалки.

Склад соды. Существуют два способа хранения кальцинированной соды — сухой и мокрый. При сухом способе складом служат обычные бункера (как для извести и окиси магния). Более прогрессивным способом является мокрое хранение соды (рис. 4).

Рис. 4.

Схема мокрого хранения соды:

1 — мешалка для разводки соды; 2 — бак для мокрого хранения и растворения соды; 3 — смесители; 4 — бак для хранения раствора соды.

Сода из железнодорожных вагонов выгружается в мешалку, где происходит приготовление раствора концентрацией около 700 г/л. Собственно складом служит специальный бак; в нижней части его находится барботер для подачи перемешивающего воздуха и пара, при помощи которого поддерживается определенная температура. Температура 35° является оптимальной, так как при ней не происходит кристаллизации соды. Перед подачей в производство раствор разбавляется до концентрации 100–200 г/л.

Склад аммиачной воды. Аммиачная вода поступает на заводы в виде 25 %-ного раствора и при такой концентрации хранится в металлических (в черном исполнении) баках различной емкости.

Склад жидком двуокиси серы. Жидкая двуокись серы поступает на склад в железнодорожных цистернах и передавливается в танки сжатым воздухом (давление 8–12 кг/см²). Обычно устанавливаются три танка: приемный, расходный и резервный. Из танков SO₂ сухим сжатым воздухом передавливается в испаритель (змеевиковый подогреватель), где испаряется за счет тепла горячей воды. Подогрев воды до 50° ведется острым паром (с температурой 142,9° и давлением 3 ат), подаваемым в испаритель. Газообразная SO₂ после испарителя направляется в производство.

ТЕОРИЯ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФИТНОЙ КИСЛОТЫ

Сжигание серусодержащего сырья

Сжигание серы и состав газовой смеси

При горении серы происходит следующая основная реакция

S + O₂ = SO₂ + 70 900 кал.

Так как молекулярный вес серы и кислорода одинаков (32), то на 1 кг серы расходуется 1 кг кислорода и образуется 2 кг SO₂.

При сгорании 32 г серы выделяется 70 900 кал, следовательно, при сгорании 1 кг серы выделится тепла

(70 900 1000) / 32 = 2 210 000 кал.

Содержание кислорода в воздухе по объему составляет 21 %, остальные 79 % занимает азот; в случае полного расходования кислорода воздуха на горение максимальное содержание SO₂ в газовом смеси составит 21 %. Однако сжигание серы практически происходит с некоторым избытком воздуха, поэтому концентрация SO₂ меньше теоретически возможной и составляет 12–15 % (в печах новейшей конструкции до 18 %). Содержание SO₂ можно приблизить к теоретически возможному, сжигая серу в чистом кислороде.

Коэффициент избытка воздуха по по отношению к теоретически необходимому можно вычислить по формуле

= 21 / %SO₂ в газовой смеси.

Для вращающихся печей он составляет 1,25–1,5; для стационарных 1,1–1,2.

Объем воздуха, необходимый для горения 1 т серы, можно подсчитать по формуле

V = 70 °C_s / C_SO2

где: V — объем воздуха при нормальных условиях (при 0 °C и 760 мм рт. ст.), м³;

C_s — содержание выгорающей серы в сырье, %;

C_SO2 — содержание SO₂ в обжиговом газе, объемных %;

Объем газовой смеси, образующейся при сжигании 1 кг серы, можно подсчитать следующим образом.

Объем 1 кг SO₂ при 0° и 760 мм рт. ст. составляет 0,35 м³, следовательно, при сжигании 1 кг серы образуется около 0,7 м³ SO₂. Если содержание SO₂ в газовой смеси C_SO2, %, то объем всей газовой смеси составит

V_{0°; 760 мм} = (0,70 / C_SO2) 100 = 70 / C_SO2 м³.

При крепости газа 14 % SO₂ объем газовой смеси при сгорании 1 кг серы составит

V_{0°; 760 мм} = 70 / 14 = 5 м³.

Состав газовой смеси: 14 % SO₂; 79 % N₂; (21–14)=7 % O₂ или в объемном выражении:

SO₂ = 5 x 0,14 = 0,70 м³,

N₂ = 5 x 0,79 = 3,95 м³,

O₂ = 5 x 0,07 = 0,35 м³.

В весовом выражении 1 м³ SO₂ весит: 2,85 кг; 1 м³ N₂ — 1,257 кг; O₂ — 1,43 кг. Состав газовой смеси равен:

SO₂ = 0,70 x 2,85 = 2 кг, или 26,8 %;

N₂ = 3,95 x 1,257 = 4,96 кг, или 66,5 %;

O₂ = 0,35 x 1,43 = 0,50 кг, или 6,7 %;

Итого: 7,46 кг, или 100 %.

Для сжигания 1 кг серы при данных условиях потребуется 5 м³ воздуха или 5,0 x 1,293 = 6,46 кг (1 м³ воздуха при 0° и 760 мм рт. ст. весит 1,293 кг), т. е. вес полученной газовой смеси на 1 кг больше затраченного воздуха, так как к весу воздуха присоединяется 1 кг сгоревшей серы.

Объем полученного газа при сжигании 1 т серного сырья определяется по формуле

V_H = (100 °C_s x 22,4 x 100) / 100 x 32 C_SO2 = 70 °C_s / C_SO2 м³,

V_H — объем газа при 0° и 760 мм рт. ст., полученный при сжигании 1 т сырья, м³;

C_s — содержание выгорающей серы в сырье, %;

C_SO2 = содержание SO₂ в газе, объемных %.