Для получения W,SO« уд. веса 1,615 (=70%) или 8 55°, на 1 килограммр. сжигаемой серы требуется воды:
1) для образования - -моногидрата (#2SO)
18
или. 0,5625 KFp.
2) для разбавления до 1,615 уд. веса
30.98 О,ПС
- - или. 1,3125 килограммр.
70.32 _
Итого: 1,875 килограммр.
Из итого количества воды надо выбросить то количество ее, кот. доставляется гло ор. башней ори ео работе ма упаривание от креоости 1,615 до крепости 1,73 (80%)
10.98 П .П-С
--, или. 0,43/5 килограммр.
70.32 _
Остается 1,4375 килограммр.
Итак, на 1 килограммр сжигармой серы надо в камеры вводить 1,4375 килограммр. воды в виде пара или в мелко раздробленном состоянии.
На производство пара, упаривапие С. к. от крепости 50—53° Б. до крепости в 6ФТ>., а также на механическую работу поднятия кислоты (при помощи сжатого воздуха) требуется топливо; количество его по Сорелю определяется так: для получевия 100 килограммр. С. к. в50—53°Б. расходуется 3,85 килограммр. угля, для сгущения этой кислоты и получения 100 килограммр. ое и 93 % расходуется 18,06 килограммр. угля. Так. обр., общий расход угля определяется в 27,9—28% но весу получаемой 93%-ной кислоты. По другим данным несколько меньше.
В состав камерной системы входят следующие аппараты :
1) Печи для сжигания серы, сернистых металлов
(колчеданов, цинк, обманки); они одновременно служат и для введения кислорода воздуха (вместе о азотом последнего) в камеры.
2) Приспособления, устраиваемые при печах или отдельно, для улавливания иыли, уносимой газами из ночей.
3) Прибор для введения азотной к. (нитрозы) и преобразования ео в окислы азота; таким прибором служит вбыкиовенно башня Гловера, или просто гловер.
4) Свинцовые камеры, в которых происходит окислевне сернистого газа в С. к.; последняя, крепостью 50—53‘, собирается на дне камер (наивысшая крепость, допускаемая в камерном производстве: 50 - 53° Б.).
5) Аппарат для улавливания отработавших окислов азота. Таким аппаратом служит башня Гей-Люесака (гей-люссак).
6) Свинцовые чрены для упаривапия камерной С. к. от крепости 50—53 до крепости 60—62°Б.
7) Аппараты для упаривания С. к. от 60—62°Б. до 66°Б.
8) Аппараты для усиления интенсивности реакций, в роде башни Люнге, тангенциального впуска газов в круглые камеры, волчков для распиливания нитрозы с камерной кислотой и смешивания с газами.
Рисунок 1 (смотрите ст.571/72) изображает завод для добывания камерп. кислоты в 50—53°Б.в схемат. виде. 1. ..I колчеданные печи, в которых проиеходит сжигание колчеданов (пиритов). Образующиеся печные газы (состав их смотрите выше) поступают в общий боров над печами (16) и из него при помощи чугунной трубы (2 ) входят в гловерову башню (гловер; на рисунке обозн. 3); гловерова башня спаивается из толстых свинцовых листов со свинцовым дном, представляющим таз, и свинцовой крышкой, служащей для распределения кислоты (камерной и нитрозной); изнутри по стенкам она выложена кислотоупорными кирпичами; внутренность ее заполнена кислотоупорным материалом; камерная и нитрозная кислота из сборного бака (19) поступает на крышку башни, распределяется на ней и через особые отверстия, закрываемые свинцовыми колпачками, заливается в башню, стекает по кислотоупорному материалу вниз; навстречу кислоте поднимаются печные газы из трубы (2); газы денитруют нитрозу, то есть раскисляют ее до окиси азота; в то же время своей теплотой уваривают ту кислоту, которая стекает им навстречу; уваренная кислота, до крепости в 62—60 Б., вытекает из гловера и поступает по свинцовой труба в холодильник (13), где она охлаждается до комнаткой температуры и собирается в свинцовый ящик (12) для расходования. Отработавшие печные газы температуры 70—80° Ц. из гловера поступают по свинцовой трубе (4) в свинцовые камеры (5, 6 и 7); здесь происходит главная реакция превращения сернистой к. в С. к. крепостью в 50—53® (в первой камере) и несколько слабев (во 2-й и 3-й камерах); свинцовые камеры представляют собою комнаты, сделанные из свинца; стенки их на свинцовых лоскутках подвешиваются к деревянным стойкам и балкам фонаря, который служит каркасом для камер; свинцовая крышка припаивается по сторонам к стенкам камер и для избежания прогиба подвешивается при помощи свинцовых лоскутков к верхним балкам фонаря; через крышу камер подается внутрь пар по трубам (21); дно камер не припаивается к стенкам, а образует таз; дно также делается из свинцовых листов; на дне собирается камерная кислота; чтобы газы, обращающиеся в камерах, но проникали наружу .нижние края стенок камер опущены в жидкость, скопляющуюся на дне, и таким образом для газов получается гидравлический эапор. Отработавшие в камерах газы, - состоящие из атмосферного азота, избытка кислорода (5—8 объёмн. %) и окислов азота,— по трубе (18) проходят в две гей-люосаковы башни (8 и 10): последние, подобно гловеровой, также делаются из свинцовых листов, подвешиваются для прочности в деревянных решетованнях (фонарях); внутри они заполняются иля кислотоупорным материалом, или коксом (на рисунке коксом); отработавшие газы вступают в низ башни и поднимаются вверх; навстречу им по коксу стекает С. к. в 60—62 Б., которая получается в гловеровой башне; отработавшие газы, увлекающие с собою цепные окислы азота при своем прохождении вверх, отдают в присутствии кислорода окислы азота С. к.; последняя стекает на дно башен крепостью на lh°B. слабее первоначальной кислоты, но аато с содержанием окислов азота; эта кислота носит название нитрозы; нз гей-люссаковых башен газы, состоящие из одного азота и избытка кислорода, по трубе (11) отводятся в вытяжную трубу, откуда выпускаются в атмосферу. Стекающая из гей-люссаковых башен нитроза (или нитрозная кислота) собирается в бакк (12), откуда перепускается в чугунный, выложенный свинцом котел, называемый килотоподьемником{новгжю) (15); кислота из этого котла сжатым воздухом подается наверх гловеровой башнп, вбак (19), откуда она перетекает на крышку последнейи снес внутрь самой башни на кислотоупорный материал. Гловерова кислота иа сборншаЦ2)
перепускается в чугунный, выложенный свинцом котел, км Автоподъемник (14); из пего сжатым воздухом кислота поднимается наверх гей-люссаковых башен —в бак, выло“ женный свинцом (20); из него стекает на крышку башен и внутрь их, на кокс. Свинцовые камеры, для наблюдения за температурой и крепостью образующейся в них С. к., снабжены по стенкам термометрами и кислотными столиками: на последних стоят цилиндры с опущспиыми в них ареометрами Боме; стекающая по стенкам кислота попадает в цилиндр, заполняет его; ареометр, плавающий а кислоте, показывает градусы крепости. 2-я и 3-я камеры снабжаются также фонарями (окнами) для наблюдения
Риг. 2 изображает ссрпуго печь в продольном азре.1в и рисунке 3—ту же парную серн, печь спереди и в iiuuepc ком разрезе: па под}, представляющем чугунный лоток [а) ожигается сера; печные газы через отверстие f поднимаи гоя в верхнюю часть печи,проходят обратный путь к капа; у t из него в сборный боров k. Сера на лоток забрасыва< тся (переди в отверстие; для этого дверка лриподиима<тся при помощи блока. Верхняя часть печи предназначав тся для лучшего перемешивания во главных паров <еры воздухом и окончательного сгорания их; у—дв<рка, служащая для установки на решетку горшков се. итры с С. к.; h—отверстие, обыкновенно закрыве-емое,
Рое. 1.
за цветом камер: цвет газов во 2-й камере должен быть желтым; в З-й камере—бурым. Такие же 4онари устраи- 1 ваются в соединительных трубах между гей-люссако-вымп башнями а трубе аа оосллним гей-люссаком. Газы, выходящие bj rea-оюсса.н1» яе должны быть окрашены е желтый цвет. В кавдле. отводящем печные газы из колчеааиаых печей, ввегда ставят чугунные горшки fn.iH корыта, 17 на рисунке); е «вх звсыпают селитру. ж через воропку эаливагот кислоту последняя действует на селитру; выделяющаяся азотная кислота уносится щечными газами в гловер. О количестве расходуемой селитры на 100 в ч. серы смотрите выше. Такова схема камерного производства.
для наблюдения за горепием серы в верхней половине 1 печи. Подобного типа печей дяя каждой камерной системы устраивается несколько, папр. 6, 8, 12.
Ри. 4 и 5 изображают колчеданную (ипритную) печь для сжигания крупных кусков колчедана: на колосниковую решетку через рабочее отверстие а забрасывается колчедан (пирит) в крупных кусках; слой его немного не доходит до рабочего отверстия; дверка е служит для 1 переворачивания колчедана во время ого горения; дверка 1 с ведет к колосникам для повертывания их, когда тро- буется удалить колчеданные огарки с решетки; d—дверь, ведущая в поддувало или эольник; через ряд отверстий в ней поступает нужный для горения колчедана воздух. Над печами, во всю их ширину, устраивается сборный канал для печных газов; в нем также осаждается увлекаемая из печей пыль. Ри. б изображает подвижные чугунные колосники для этой печи (Л и 13) и ключ для отвертывания их (С). Такие колчеданные печи для сжигания кускового пирита тепе, ь вышли из употребления. Для сжигапия колчеданной мелочи служат печи МалетрА и Герресгофа.
Рисунок 7 и 8 (смотрите ст.575,76) представляют полочную печь Малетра (рисунок 7—продольный; рис.8—поперечный разрез парной печи); на полках из кислотоупорпого материала с d, е, /, g засыпается слоем колчеданный порошок и сжигается; печные газы удаляются через отверстие m в общий канал над печами и, а из него в отводную трубу о. Воздух, необходимый для горения серного колчедана, подается в поддувало по трубке I. Над печами расположены упарныо коробки г (для упаривания 0. к.).
Механике кая печь Герре гофа, изобретенная и 90-х годах прошлого столетия, в замену печей Малетра, постепенно вытеснила печи других изобретателей и, особенно, печи, требующие ручной работы. В печи Горресгофа.
имеющей обычно диаметр 3/а м. и высоту цилиндрической части также 87 м., в течение суток можно «ночь до 3-х т. сорного колчедана, содержащего 45—50%S. Расход он и и па вращение вала печи не превышает Ч2 яош. силы. Наблюдение за такими печами несложно, и за границей есть ваводы, где за 20—30-ю печами наблюдает один рабочий. Печь Герресгофа (ри 9) представляет вертикальный железный цилиндр А, выложенный изнутри огнеупорным кирпичом. Печь имеет 6 сферических, сделанных из огнеупорных кирпичей сводов Е, Еи Е1л Ел, Еа и Е, образующих пять камер I, II, III, IV и V. В центре исчи помещается вращающийся вертикальный полый чугунный пал с карманами в которые вставляются гребки,
(руки) К1, Jfo, /Г0, и так далее Эти гребки снабжены зубьями, расположенными под углом в 45° (рисунок 10). При движении такого гребка по часовой стрелке, колчедан, находящийся на сводах, будет передвигаться от центра печи к периферии. При направлении зубьев гребка в другую сторону, при сом же направлении движения рис 3
гребка, последний б- дет передвигать колчедан от периферии печик ее центру. Колчедан в виде мелочи (кусочки около железа с небольшим остатком несгоревшей серы (1—1,5%), 2—6 миллиметров ) загружается в кармап В, откуда гребком (2) проваливается в отверстие на периферии и собирается е зубьями (3) передвигается к палу печи. Передвигаемый в вагонетку. Необходимый для процесса горения колче“ по этому верхнему своду Е колчедан не горит, ибо этот дана воздух поступает в печь через отверстия (5), нахо-
Рисунок 4. Гвс- 5
Свод по находится в замкнутом пространстве; здесь колчедан только подсушивается и поступает через кольцевое отверстие о—о на первый рабочий свод Е, в камеру J, где происходит горение и где колчедан движущимися греб
ками /Г,—Ко передвигается к периферии. Чрез ряд отверстий M, находящихся на первом рабочем своде Elf колчеданная мелочь проваливается в камору II па второй рабочий свод EJ} где гребками передвигается к валу. Вблизи вала имеются отверстия L—L, через которые колчедан проваливается на свод Еа, где передвигается грежами от центра печи к периферии, и так далее С нпжиого свода колчедан в виде огарка, состоящего из окисидлщиеся 1 камере V. Газы движутся в направления, обратном движению колчедана: именно, из нижней камеры V они поступают через кольцевое отверстие L;i в своде £, в камеру IV, откуда чероз ряд каналов (4), находящихся в футеровке печи, поступают в камеру III. Пз камеры III газы через кольцевое отверстие L, находящееся в своде Ео, поступают в камеру II и так далее Из 1-Л камеры газы выходят через канал Н в сборную трубу. Температура в иечи, в особенности во И-й камере, достигает 650—680°Ц. С пижней же полки (Е4) колчеданный огарок выходят ужо достаточно остывшим. Через полый чугунный вал, который вращается, вследствие естественной тяги протягивается воздух, который и охлаждает стспки вала и предохраняет его от коробления.
Рисунок И изображает расположение и устройство аппаратов для упаривания С. к. от 60 до 66° Б. С. к. в 60° Б. поступает самотеком в платиновую чашку аппарата а; дно этой чашки прогревается непосредственно пламенными газами, отходящими из топки; кислота на дне упаривается до 66° Б. и вытекает по трубке h и платиновому колону I в сборный стакан, в котором кислота охлаждается водою, циркулирующей по змеевику; пз сборного стакана по сифонной трубке она поступает в стакан т, а из него в бутыль. Пары разбавленной С. к. по трубе d отводятся в общий сборник е, охлаждаемый водою; собирающаяся С. к. незначительной концентрации отводится еоронкой и трубкой д в особый сборнпк.Трубки < и /I продн«>пачепы для притока холодной воды, служащей для охлаждения стенок свинцовой части аппарате
Ь со шлемом. Эти аппараты, вследствие дороговизны платины, теперь вышли вз употребления.
Одним из употребительных и совершенных аппаратов для концентрации С. к. в настоящее время является аппарат Кесслера. На рисунке 12 изображен продольный его разрез, а на рисунке 13—поперечный. Самый аппарат состоит из рекуператора Л и сатуратора В. Весь аппарат собирается из кислотоупорного материала, каковым является застывшая лава, залежи которой находятся во франции (Вольвик) и па Кавказе (близ Владикавказа). Но своему химия, составу лава есть но что иное, как застывшее непрозрачное (вследствие медленности охлаждения) стекло. Аппарат составлеп из лавовых отдельных частей, снаружи опаянных толстым свинцом. Камерная С. к., предназначенная для концентрации (упаривания), поступает в отверстие С, находящееся в крышке рекуператора А. Последний представляет собою колонну, в сечении квадратную, с 6 (5) горизонтальными полками Р____Я. Полки — толстые плиты из лавы
С овальными отверстиями, перекрытыми фарфоровыми колпачками о зазубренными нижними краями. Чрез »тн перекрытые колпачками отверстия проходят горячие продукты горения геиераторпого газа или нефти. Кислота, поступившая па верхнюю полку рекуператора А, стекаетденсируемые пары воды и С. к. удерживаются в ящике, отработавшие же продукты горения поступают в вентилятор, а из последнего в дымовую трубу. В аппарате Кесслера для приведения в движение продуктов горения и направления их по всей системе всегда перед дымовой трубой ставится вентилятор. Кроме того, перед самым аппаратом имеется полугенератор для сжигания кокса или антрацита для получения продуктов горения, необходимых для упаринаиия кислоты, или вместо полугепе“ ратора можно пользоваться нефтяной топкой. Так как очень важно, чтобы продукты горения не содержали копоти (сажи), то в канале, соединяющем полугенератор или нефтяную топку с аппаратом Кесслера, имеется ряд отверстий, через которые впускается дополнительный воздух для сгорания того, что не успело сгореть в полу“ генераторе или в нефтяной топко. В качестве топлива рекомендуется кокс, антрацит (но не дрова, торф, каменный уголь) ИЛИ нефть. Расход топлива составляет около 10—11% от веса получаемого купороспого масла.
Кроме аппарата Кесслера, для концентрация С. к, рекомендуется аппарат Гайяра (Gaillard), по принципу работы одинаковый с первым. В этом аппарате в верхней части башни, выложенной огнеупорным материалом, распиливается подлежащая концентрации С. к. Навстречу
Рисунок 7.
на нижележащую через особые отверстия (по одному) на полке, исключая последнюю, на которой всегда находится некоторый, небольшой высоты, слой С. к.; через нее у колпачков пробулькивает горячий газ. С самой нпжвей полки рекуператора кислота поступает в сатуратор В, разделенный поперечными вертикальными перегородками S (из лавы), не доходящп :и до дна ее. Кислота держится на несколько миллиметров выше этих перегородок. Горячие продукты горения (из генератора или же из нефтяной топки), имея температуру в 600—650®Ц., поступают в канал D и проходят пад слоем кислоты, а у перегородок S—через слой ее. Далее, продукты горения поступают в рекуператор А, где проходят через отверстия с колпачками. Концентрированная горячая С. к. (купоросное масло) стекает через сосок в холодильник, откуда поступает в сборники для хранения и последующей разливки в стеклянные бутыли, железные бочки или жо цистерны. В аппарате Кесслера горячие продукты горения непосредственно соприкасаются с концентрируемой С. к., причем движение продуктов горения и С. к., подлежащей концентрации, происходит по принципу противотока: слабая С. к. встречает наименее горячие продукты горения в рекуператоре, и, наоборот—горячие продукты горения в сатураторе встречают на своем пути достаточно концентрированную С. к. Из рекуператора (А) отработанные продукты горения вместе о парами воды, выделяющейся из С. к. при се концентрации, а также с увлекаемыми частипгми П SO«, SO, и SOgr-уходят в трубу Я, а ватем в кядейсатор для улавлнвавия С. к. о парами воды. Конденсатор есть не что иное, как деревянный опаянный свядцом изнутри ящик, ваполпепяый коксом; благодаря большой поверхности кусков последнего, код“
Рисунок 8.
ей снизу поднимаются горячие продудеть! горения, получаемые от сжигания кокса, антрацита или нефти. Встречая распыленную кислоту, опи увлекают содержащуюся, в ней воду; концентрированная С. к. стекает вниз башни и отводится отсюда особым стоком в холодильник, а кэ него в сборник.
Аппараты Кесслера и Гайяра в современных условиях считаются наиболее экономными по расходу топлива аппаратами для упарпвапня камерпой С. к. до конце н-трации купоросного масла (66° Б., или 94-5)5% H.SO).
2. Контактный способ добывания С. к. Задача’ полного превращения сернистой к. (SO.) печных газон в серный ангидрид разрешена была в 1888 г. Баденской анилиново-содовой фабрикой (после обстоятельных исследований Р. Книча). Такое превращение в ангидрид [SO,} в случае разбавленных печных газов при цомощп платинированного асбеста удалось настолько хорошо, что стало выгодно в большом масштабе добывать обыкновенную С. к. из получаемого контактным процессом ангидрида и таким образом обходиться без свинцовых камер. Процесс образования SO, — процесс обратимый, сопровождающийсявыделением теплоты (экзотермический): S02 + О
S03+22,6 кал., и подчиняется закопу действия маес. С платиной в виде контактной массы, оп начинается при 200®, достигает максимума при 400 — 430® и убывает при болео высоких температурах; при 1.000® он вполне обратим, то есть образующийся SO, вполне распадается па 602 и О. При избытке кислорода, папр., при молекулярном отношении 2S02: 302, как это имеет место в печвых колчеданных газах с 7%,S02 и 10% 01} почти вполне
образуется апгидгпд прп г.остатчно продолжительном соприкосновении с платиной прп 380—430е. Разбавление сазов большим количеством вовдуха пе имеет существенного значения. Если же возьмем смесь S02 и 02 в стехиометрическом отношении (280$ : О, ), то реакция пе доходит вполне до конца (ошибка К. Винклера). Пусть о, Ь и обозиач&ют количество молекул 03 и газо_ образного S0Jt содержащегося в 1 куб. м.; тогда имео“
ппачеиие сакоп: “=2Г, где и — фактор превращенияв зависимости от температуры и контактного вещества, Без коптактпого веществ», SO, вполне распадается прп 1200° на S03 и О, так что контактное вещество ускоряет во только образование SO„ ио и распад его.
}
Р««. 10.
1941 VT
вую печь Баденской апплнпово-содовой фабрики: оаа состоит из железной трубы R, содержащей насаженные па общий стержень дырчатые полочки с наложенным на них платинированным асбестом, так чтобы между отдельными полочками оставалось промежуточное пространство, а газы проходят через трубу, не претерпевая значительного сопротивления. Входящие в Е очищенные холодные печные газы при своем прохождении по кольцевому пространству SS обмывают контактную трубу R, прогреваются насчет реакционной теплоты и при СС попадают в контактную трубу. В последней происходит образование ангидрида (SO.,); с ним отработавшие газы оставляют трубу при D. Аппарат таких размеров, что весь процесс протекает самодеятельно; в наружном кожухе К К может циркулировать или холодный воздух, или подггрэтый горелкой h газ.
Для удачного применения способа существенно важно тщательное очищение печных газов; только тогда контактная масса действует продолжительное время; очищаются газы не только от летучей пыли, но и от всех
%
Рисунок 12.
> Энциклопедический словарь Гранат, страница > Серы колчедана обманки