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
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 α по по отношению к теоретически необходимому можно вычислить по формуле
α = 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 °Cs / CSO2
где: V — объем воздуха при нормальных условиях (при 0 °C и 760 мм рт. ст.), м3;
Cs — содержание выгорающей серы в сырье, %;
CSO2 — 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 CSO2, %, то объем всей газовой смеси составит
V0°; 760 мм = (0,70 / CSO2) 100 = 70 / CSO2 м3.
При крепости газа 14 % SO2 объем газовой смеси при сгорании 1 кг серы составит
V0°; 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
VH = (100 °Cs x 22,4 x 100) / 100 x 32 CSO2 = 70 °Cs / CSO2 м3,
VH — объем газа при 0° и 760 мм рт. ст., полученный при сжигании 1 т сырья, м3;
Cs — содержание выгорающей серы в сырье, %;
CSO2 = содержание SO2 в газе, объемных %.
Для определения объема газа при условиях, отличающиеся от нормальных, необходимо его объем пересчитать по формуле