2.2.1.1. Печи производства серной кислоты. Общие сведения

Серная кислота H2SО4 является одним из важнейших продуктов химической промышленности. В технике ее получают из серы, сульфидов металлов и отходов различных промышленных производств, содержащих сернистый газ.

Сырье для получения сернистого газа. Сернистый газ получают, сжигая свободную или связанную (сульфидную) серу:

Основным сырьем для промышленного получения сернистого газа является природная сера и пирит FeS2.

В табл. 12 приведены некоторые физико-химические свойства серы, пирита и сульфида железа (FeS), продукта, который образуется при термическом разложении пирита:

Сера лучшее сырье, так как при ее сжигании не образуется побочных продуктов (окислов железа, огарков); оборудование оказывается более простым и компактным; легче регулируется содержание S02 в H2S04 в газе, что важно для дальнейшего получения H2S04.

Из сульфидов металлов используют, в основном, серный и медный колчеданы (халькопирит). Помимо основного компонента колчеданы содержат примеси соединений меди, цинка, свинца, мышьяка, никеля, кобальта, селена, висмута, теллура, кадмия, карбонаты и сульфаты кальция и магния, небольшие количества золота и серебра и т. п. Содержание серы в серном колчедане, пригодном для непосредственного использования, колеблется от 32 до 52%, в чистом FeS2 оно равно 53,5% (табл. 13).

Для увеличения концентрации серы в бедном колчедане его обогащают, чаще всего мокрым (флотационным) способом. Такой флотационный колчедан поступает на производство S02 в виде довольно мелкого порошка; это обстоятельство приходится учитывать при выборе типа печей для обжига. S02 получают в виде побочного продукта в цветной металлургии при обжиге цинковых, свинцовых, медных и других руд. Применяемое для этой цели оборудование сходна с применяемым для обжига колчедана, однако концентрации S02 в печных газах оказываются более низкими. Сернистый газ образуется также при сжигании топлива, содержащего серу, например, некоторых углей, сланцев и т. п.

В  табл. 14 приведены  данные, характеризующие содержание печных газов. Технические условия на серу даны в табл. 15. Технические и физико-химические свойства колчедана характеризуются. табл. 16.

Свойства колчеданов сильно зависят от гранулометрического состава и влажности.

Печи сернокислотного производства по технологическому назначению подразделяются на следующие типы:

1) печи для обжига колчедана;

2) печи для сжигания серы;

3) печи для сжигания сероводорода.

Все рассматриваемые печи являются печами непрерывного действия. По тепловому эффекту — экзотермические реакторы. Выделяющееся тепло перекрывает собственную потребность и поэтому его необходимо отводить. По конструктивным особенностям печи подразделяются на следующие типы.

Печи для обжига колчедана:

а) аэрофонтанные;

б) с кипящим слоем;

в) комбинированные (с верхней подачей и с кипящим слоем)

г) механические полочные.

Печи для сжигания серы:

а) циклонные

б) камерные.

Печи для сжигания сероводорода — камерные.