Циклонная печь для сжигания серы (рис. 5.2) состоит из двух  горизонтальных   цилиндров - форкамеры   1   и- двух камер дожигания 3 и 5. Пена имеет воздушный короб (рубашку) 2 дли снижения температуры наружной обшивки печи и предупреждения утечки сернистого ангидрида. В форкамеру через две группы сопл 7 тангенциально подастся воздух, через форсунку механического типа 8 также тангенциально подается расплавленная сера.

     Образующийся  при сжигании жидкой серы обжиговый газ вместе с парами серы поступает через пережимное кольцо 6 из форкамеры в первую камеру дожигания 5 (диаметр 1,5 м), в которой также расположены воздушные сопла 9 и форсунки для подачи серы 10. Из нерпой камеры дожигания газ через пережимные кольца 4 поступает во вторую камеру дожигания 3, где сгорают остатки серы (между пережимными кольцами 4 к газу добавляют воздух).

     Из  печи обжиговый газ поступает  в котел-утилизатор Н далее в последующую аппаратуру.

     Циклонная печь для сжигания серы разработана  в СССР и впервые была внедрена на отечественных заводах в нескольких вариантах, отличающихся числом камер, способом ввода вторичного воздуха, устройством пережимных колец и др. Общая особенность этил печен состоит в том, что как в форкамере, так и в камерах дожигания создастся вращательное движение газа, обеспечивающее хорошее перемешивание паров серы с воздухом и высокую скорость горения серы.

     

     Рис. 5.2. Циклонная печь:

     1-форкамера, 2 —воздушный короб, 3, 5—камеры дожигания, 4,6- пережимные кольца, 7, 9 — сопла для подачи воздуха. 8,10 — форсунки для подачи серы

     В последние годы создан серный энерготехнологический агрегат циклонного типа производительностью 100 т серы в сутки, включающий циклонную топку и котел-утилизатор. Этот агрегат назван СЭТА-Ц-100.

     Печи  дли сжигании серы экономически более  выгодны, чем печи для сжигания колчедана, так как проще ее конструкции. Кроме того, при сгорании серы не образуется огарка, удаление которого представляет трудоемкую операцию.

     Содержание  примесей в сере может привести к  ухудшению теплопередачи в плавилках и засорению форсунок, а также к засорению контактной массы (в случае, когда серная кислота получается, но короткой схеме). Поэтому расплавленная сера отстаивается и фильтруется. За границей иногда фильтруют не серу, а газ получаемый при ее сжигании. Для этого используют пористые газовые фильтры.

     В последние годы все более широко применяют очистку серы на месте ее добычи с последующей перевозкой жидкой серы (подогретой до 140° С) в цистернах и танкерах. Однако не достаточно освободиться только от твердых примесей в расплавленной сере. Содержание в сере органических примесей приводит к образованию воды при сгорании их в печи. При этом в короткой схеме, в которой газ перед контактным аппаратом не осушивается, в абсорбционном отделении образуется туман серной кислоты и абсорбция «газит». Иногда на фильтрующий слой наносятся специальные добавки, дающие возможность снизить в сере содержание органических веществ. Например, фильтрация серы через специальные вещества (палытарскит) позволяет снизить в абсорбционном отделении образование тумана[5]. 

 

  6. Экологическая оценка производства

 

       В производстве серной кислоты вредными веществами являются: серная кислота, оксиды серы, олеум. Серная кислота и олеум представляют собой агрессивные жидкости, которые действуют разрушающим образом на растительные, животные ткани и вещества, отнимая у них воду, вследствие чего они обугливаются.

       Аэрозоль серной кислоты. ПДК аэрозоля серной кислоты в воздухе:

       ПДКр.з. = 1,0 мг/м³ (рабочей зоны),

       ПДКм.р. = 0,3 мг/м³ (максимально разовая),

       ПДКс.с. = 0,1 мг/м³ (среднесуточная).

       Поражающая концентрация паров серной кислоты 0,008 мг/л (экспозиция 60 мин), смертельная 0,18 мг/л (60 мин). Класс опасности 2. Аэрозоль серной кислоты может образовываться в атмосфере в результате выбросов химических и металлургических производств, содержащих оксиды серы, и выпадать в виде кислотных дождей [10].

       Оксид серы (IV) и взвешенные частицы. Основной процесс, приводящий к образованию взвешенных частиц и диоксида серы, – это процесс горения, осуществляемый в печи сжигания серы. Диоксид серы – бесцветный газ. Источники те же, что и для взвешенных частиц. Вступает в каталитические или фотохимические реакции с другими загрязняющими веществами с образованием SO₃, серной кислоты и сульфатов [6].

       Класс опасности (токсичности) диоксида серы 3. ПДКр.з. = 10,0 мг/м³, ПДКм.р. = 0,5 мг/м³, ПДКс.с. = 0,03 мг/м³.

         Частицы, образующиеся в результате  сгорания – сажа, копоть, пыль, – обычно имеют размер менее 1 мкм, так что они могут легко приникать в легочные альвеолы. Они также могут содержать опасные вещества, такие как асбест, тяжелые металлы, мышьяк. Оксиды металлов являются основным классом неорганических частиц в атмосфере. Они образуются в любых процессах, связанных со сжиганием топлива, содержащего металлы.

       Класс опасности сажи 3. ПДКр.з. = 4,0 мг/м³, ПДКм.р. = 0,15 мг/м³, ПДКс.с. = 0,05 мг/м³.

       Класс опасности нетоксичной пыли 4. ПДКр.з. = 6,0 мг/м³, ПДКм.р. = 0,5 мг/м³, ПДКс.с. = 0,15 мг/м³.

       В промышленных районах концентрация диоксида серы обычно достигает 0,05-0,1 мг/м³; в сельских районах она в несколько раз меньше, а над океаном меньше в 10-100 раз. В сельской местности фоновая концентрация близка к 0,5 мкг/м³, а концентрация в городах в 50-100 раз выше. Из-за химических превращений время жизни диоксида серы в атмосфере невелико (порядка нескольких часов). В связи с этим возможность загрязнения и опасность воздействия непосредственно диоксида серы носят, как правило, локальный, а в отдельных случаях региональный характер.

       Термин  «взвешенные частицы» относится к ряду тонкодисперсных твердых веществ или жидкостей, диспергированных в воздухе в результате процессов горения, производственной деятельности и естественных источников. До 20 % общего количества взвешенных частиц может состоять из серной кислоты и сульфатов (частицы до 1 мкм в диаметре состоят из них на 80 %) [7].

       Влияние на окружающую среду. Высокие концентрации диоксида серы вызывают серьезное повреждение растительности. Острое повреждение, вызванное диоксидом серы, отражается в появлении белесых пятен на широколистных растениях или обесцвеченных некротических полос на листьях с продольным жилкованием. Хронический эффект проявляется как обесцвечивание хлорофилла, приводящее к пожелтению листьев, появлению красной или бурой окраски, которая в нормальных условиях маскируется зеленой. Независимо от формы проявления, результатом является снижение продуктивности и замедление роста. Лишайники особенно чувствительны к SO₂ и используются как биоиндикаторы при определении его избыточных количеств в воздухе. Однако диоксид серы не всегда вызывает повреждение: в сульфатдефицитных местностях дополнительные небольшие уровни SO₂ могут благотворно влиять на растения, однако происходящее параллельно некоторое подкисление почвы может потребовать дополнительного известкования [7].

       Предложения по уменьшению количества выбросов вредных  веществ в окружающую среду

       В процессе производства серной кислоты  некоторая часть серы уходит  в  атмосферу  в виде  диоксида серы SO₂. Неполное окисление SO приводит к выбросам диоксида серы в окружающую среду. Одной из мер является использования высоких (120-200 м) дымовых  труб, что позволяет дымовым газам рассеиваться на значительном расстоянии от земли. Снижение выбросов  SO можно достигнуть двумя путями:

       1. Более полное окисление диоксида серы в контактном аппарате, которое достигается использованием метода двойного контактирования.

       2. Очистка дымовых газов от вредных примесей.

       При промывке газа образуется загрязненная серная кислота, из которой извлекают  окислы селена, мышьяка, а затем реализуют как нестандартную продукцию. Сернокислые сточные воды, образующиеся в процессе очистки, можно использовать в качестве охлаждающего элемента в холодильных аппаратах.

       Для очистки печных газов от пыли, сернокислотного тумана, каталитических ядов предусмотрена общая и специальная очистка. Однако большие объёмы газов, подвергаемых  очистке, а также разнообразие компонентов (пыль, сажа, мышьяк, селен, оксид железа) обусловливают значительные трудности для создания достаточно экономичного метода очистки.

       В настоящее время загрязнения  воздуха обычно улавливают с помощью одного из следующих методов:

       1. Модификация технологического процесса с целью предотвращения или  минимизации образования загрязняющего продукта.

       2. Установка новых более эффективных аппаратов.

       3. Электрофильтры, циклоны, промывные  башни и т.д.

       4. Использование химических или  физических процессов, например  адсорбции, абсорбции, дожигания, двойного контактирования, каталитического обезвреживания и т.д.

       5. Конструктивные решения,  например двойные, а не одинарные затворы, закрытые вентильные системы, улавливающие выбросы.

       Конструкция установки должна обеспечивать надежную и безопасную работу аппаратов, возможность осмотра и очистки, промывки, продувки и ремонта, а также проведения необходимых испытаний [8].

       Трубопроводы, баллоны, цистерны окрашивают в цвета, соответствующие их содержимому, и  снабжают надписью с наименованием  хранимого или транспортируемого вещества. Для наблюдения за режимом процесса производства серной кислоты устанавливаются средства автоматического контроля. Государственный надзор за устройством и эксплуатацией установки осуществляет Госгортехнадзор РФ. 

 

Выводы

 

1. В курсовом проекте рассмотрены физические, химические свойства концентрированной и разбавленной серной кислоты.
2. Представлена принципиальная технологическая схема процесса получения серной кислоты обжигом серы. Данная схема включает: обжиг серы, контактное окисление сернистого ангидрида в серный и абсорбцию серного ангидрида с образованием олеума и серной кислоты.
3. По выбранной технологической схеме произведен расчет материального баланса получения серной кислоты обжигом серы, который показал, что суточная производительность 778,1кг серы, дает выход 2162,2кг серной кислоты. Процесс обжига серы производится в циклонной печи.
4. В разделе охране окружающей среды изучены основные вредные и опасные факторы производства, представлены их характеристики, изложены токсические свойства и ПДК получаемого продукта серной кислоты и вредных веществ, образующихся в процессе производства. Представлены мероприятия по охране окружающей среды.Изучены методы очистки и утилизации вредных выбросов с технологических установок производства серной кислоты.

 

 

Список  литературы

 

1. Амелин А.Г. Производство серной кислоты. – М.: Химия, 1964. – 247с.
2. Васильев Б. Т., Отвагина М. И., Технология серной кислоты. – М.:Химия, 1985. – 352с.
3. Малин К.М., Аркин И.А., Боресков Г.К., Слинько М.Г. Технология серной кислоты. – М.: Госхимиздат, 1984. –380с.
4. Соколов Р.С. Химическая технология. Учеб. пособие для вузов. Т.1. – М.: Гуманитарный издательский центр ВЛАДОС, 2000. – 368с.
5. Производство серной кислоты: Учебник для проф.-техн. учеб. заведений.—2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. школа, 1980. — 245 с, ил.
6. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России/  Учебн. и справочное пособие. – М.: Финансы и статистика. – 2001. – 672с.
7. Степеновских А.С. Охрана окружающей среды/ Учебник для вузов. – М.:Юнити-Дана,  2000. – 559с.
8. Малкин И.З./ ЭКиП//Утилизация сернокислых промышленных отходов. – 2003. – №6. – с. 10-14.