मास्को राज्य अकादमी

ललित रासायनिक प्रौद्योगिकी

एमवी के नाम पर लोमोनोसोव

कोर्स वर्क

अनुशासन द्वारा: रासायनिक प्रौद्योगिकी के मूल सिद्धांत

के विषय पर:

सल्फर से सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन।

शिक्षक:इगुमनोव मिखाइल स्टेपानोविच

विद्यार्थी: ट्रॉयन नताल्या सर्गेवना

ग्रुप एम-32

मास्को.1999

परिचय ……………………………। ……………………………………… 3

कच्चा माल ................................................ .........................................................7

लक्ष्य उत्पाद के लक्षण …………………………… 8

प्रक्रिया की रासायनिक योजना …………………………… .. 10

1. सल्फर जलना। ......................................................................... 10

2. SO2 से SO3 का संपर्क ऑक्सीकरण ............................................ 11

3. सल्फर ट्राइऑक्साइड का अवशोषण। ..................................................... 12

गणना कार्य …………………………… ........................... 14

गणना करना …………………………… ...............................15

.................................. 15

............................. 16

3. सामग्री संतुलन। ............................................................. 19

ग्रंथ सूची………………………….. …………… बीस

परिचय।

सल्फ्यूरिक एसिड सबसे मजबूत और सस्ता एसिड है। रासायनिक उद्योग द्वारा उत्पादित खनिज अम्लों में सल्फ्यूरिक अम्ल उत्पादन और उपभोग की दृष्टि से प्रथम स्थान पर है। सल्फ्यूरिक एसिड धूम्रपान नहीं करता है, केंद्रित रूप में लौह धातुओं को नष्ट नहीं करता है, साथ ही यह एक विस्तृत तापमान सीमा में (-40 ... -20 से 260 - 336.5 * सी) में सबसे मजबूत एसिड में से एक है। एक तरल अवस्था। यह व्यापक रूप से खनिज उर्वरकों, विभिन्न लवणों और अम्लों, सभी प्रकार के जैविक उत्पादों, रंगों, धुएं और विस्फोटकों आदि के उत्पादन में उपयोग किया जाता है। सल्फ्यूरिक एसिड पेट्रोलियम, धातु विज्ञान, धातु, कपड़ा, चमड़ा और अन्य उद्योगों में विभिन्न अनुप्रयोगों का पता लगाता है, इसका उपयोग जल विकर्षक और सुखाने वाले एजेंट के रूप में किया जाता है, जिसका उपयोग बेअसर, अचार बनाने आदि प्रक्रियाओं में किया जाता है। सल्फ्यूरिक एसिड के सबसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों को आरेख में दिखाया गया है।

13 वीं शताब्दी में, फेरस सल्फेट FeSO4 के थर्मल अपघटन द्वारा सल्फ्यूरिक एसिड कम मात्रा में प्राप्त किया गया था, इसलिए, अब भी सल्फ्यूरिक एसिड की किस्मों में से एक को विट्रियल तेल कहा जाता है, हालांकि लंबे समय तक विट्रियल से सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन नहीं किया गया है। समय।

वर्तमान में, सल्फ्यूरिक एसिड दो तरीकों से निर्मित होता है: नाइट्रस, जो 200 से अधिक वर्षों से अस्तित्व में है, और संपर्क, 19 वीं सदी के अंत और 20 वीं शताब्दी की शुरुआत में उद्योग में महारत हासिल है। संपर्क विधि नाइट्रस (टॉवर) विधि को विस्थापित करती है। किसी भी विधि से सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन का पहला चरण सल्फरस कच्चे माल को जलाने से सल्फर डाइऑक्साइड का उत्पादन होता है। सल्फर डाइऑक्साइड (विशेष रूप से संपर्क विधि में) के शुद्धिकरण के बाद, इसे सल्फर ट्राइऑक्साइड में ऑक्सीकृत किया जाता है, जिसे सल्फ्यूरिक एसिड प्राप्त करने के लिए पानी के साथ जोड़ा जाता है। सामान्य परिस्थितियों में SO 2 से SO 3 का ऑक्सीकरण अत्यंत धीमी गति से होता है। उत्प्रेरक का उपयोग प्रक्रिया को गति देने के लिए किया जाता है।

वर्तमान में सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल, ओलियम तथा 100% सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड संपर्क विधि द्वारा प्राप्त किए जाते हैं।

इसके साथ ही सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन में वृद्धि के साथ, सल्फ्यूरिक एसिड पौधों के उत्पादों की श्रेणी का विस्तार हो रहा है, उच्च शुद्धता वाले एसिड, 100% SO 2, उच्च गुणवत्ता वाले ओलियम और एसिड का उत्पादन व्यवस्थित किया जा रहा है, और नए उत्पादन का उत्पादन किया जा रहा है। SO 2 पर आधारित उत्पाद भी बढ़ रहे हैं। ओलियम, सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड और बैटरी एसिड के अलावा, घरेलू कारखाने भी बेहतर गुणवत्ता (कृत्रिम फाइबर, टाइटेनियम सफेद, आदि के उत्पादन के लिए), शुद्ध ओलियम और रासायनिक रूप से शुद्ध और प्रतिक्रियाशील सल्फ्यूरिक एसिड के अधिक शुद्ध संपर्क एसिड का उत्पादन करते हैं।

हाल के वर्षों में सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन में महत्वपूर्ण सुधार हुए हैं। एक द्रवित बिस्तर में पाइराइट जलने और चक्रवात भट्टी में सल्फर जलाने का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, कच्चे माल के जलने के दौरान और सल्फ्यूरिक एसिड उत्पादन के अन्य चरणों में निकलने वाली गर्मी का उपयोग काफी बढ़ जाता है। अनुसंधान के आधार पर विकसित इष्टतम तकनीकी व्यवस्था को बनाए रखने के परिणामस्वरूप सल्फ्यूरिक एसिड टावर सिस्टम की उत्पादकता लगातार बढ़ रही है; टॉवर सिस्टम की तीव्रता प्रति दिन 250 किग्रा / मी 3 तक पहुँच जाती है। सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के लिए एक संपर्क-टॉवर प्रक्रिया में महारत हासिल की गई है, जिसमें एचएनओ 3 की खपत एच 2 एसओ 4 के प्रति 1 टन 6-7 किलोग्राम है।

संपर्क मेंसल्फ्यूरिक एसिड उत्पादन विधि में, सल्फर डाइऑक्साइड का ट्राइऑक्साइड में ऑक्सीकरण ठोस संपर्क द्रव्यमान पर किया जाता है। उत्पादन की संपर्क विधि में सुधार के लिए धन्यवाद, शुद्ध और अत्यधिक केंद्रित संपर्क सल्फ्यूरिक एसिड की लागत टावर एसिड की तुलना में केवल थोड़ी अधिक है। वर्तमान में, सभी एसिड का 90% से अधिक संपर्क विधि द्वारा उत्पादित किया जाता है।

कम प्रज्वलन तापमान के साथ थर्मली स्थिर वैनेडियम संपर्क द्रव्यमान (कणिकाओं और छल्ले के रूप में) अब संपर्क प्रक्रिया उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किया जाता है। द्रवीकृत उत्प्रेरक बिस्तर में SO 2 ऑक्सीकरण की प्रक्रिया में महारत हासिल करने के लिए काम किया गया है। एक महत्वपूर्ण सुधार दोहरा संपर्क है, जो उत्प्रेरक (99.8% तक) पर SO 2 का उच्च स्तर का ऑक्सीकरण प्रदान करता है और इसलिए निकास गैसों की अतिरिक्त स्वच्छता सफाई की आवश्यकता को समाप्त करता है।

सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड के अवशोषण की जगह, एच 2 एसओ 4 के संक्षेपण की प्रक्रिया शुरू की गई है।

इसके अलावा सल्फ्यूरिक एसिड एनहाइड्राइड या निर्जल कैल्शियम सल्फेट CaSO 4, जिप्सम या डाइहाइड्रेट CaSO 4 * 2H 2 O और फॉस्फोजिप्सम के उत्पादन के लिए, जो कि केंद्रित फास्फोरस उर्वरकों (जिप्सम, फ्लोरीन यौगिकों, फास्फोरस ऑक्साइड का मिश्रण) के उत्पादन से अपशिष्ट है। SO2 और अन्य अशुद्धियों) का उपयोग किया जाता है।

नाइट्रस मेंनाइट्रोजन ऑक्साइड उत्प्रेरक का काम करते हैं। SO2 का ऑक्सीकरण मुख्यतः द्रव अवस्था में होता है और पैक्ड टावरों में होता है। इसलिए, हार्डवेयर विशेषता के अनुसार नाइट्रस विधि को कहा जाता है मीनार. नाइट्रस विधि का सार यह है कि रोस्टिंग गैस को सल्फ्यूरिक एसिड से उपचारित किया जाता है, जिसमें नाइट्रोजन ऑक्साइड घुल जाते हैं। रोस्टिंग गैस के सल्फरस एनहाइड्राइड को नाइट्रोस द्वारा अवशोषित किया जाता है, और फिर प्रतिक्रिया के अनुसार नाइट्रोजन ऑक्साइड द्वारा ऑक्सीकृत किया जाता है: SO 2 + N 2 O 3 + H 2 O = H 2 SO 4 + 2NO। परिणामी NO नाइट्रोस में खराब घुलनशील है और इसे छोड़ा जाता है और फिर आंशिक रूप से ऑक्सीजन द्वारा NO 2 में ऑक्सीकृत किया जाता है। NO और NO 2 का मिश्रण H 2 SO 4 द्वारा पुन: अवशोषित हो जाता है।

उद्योग तीन प्रकार के वाणिज्यिक सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन करता है:

टावर एसिड: C=75%, t क्राइस्ट = -29.5*C

संपर्क एसिड: सी = 92.5%, टी क्रिस्ट = -22.0 * सी

ओलियम: सी = 20% मुक्त SO 3, टी क्रिस्ट = +2*C

सल्फ्यूरिक एसिड के उपयोग की योजना

प्रारंभिक कच्चा माल।

परंपरागत रूप से, कच्चे माल के मुख्य स्रोत सल्फर और आयरन (सल्फर) पाइराइट हैं। यूएसएसआर में लगभग आधा सल्फ्यूरिक एसिड सल्फर से प्राप्त किया गया था, एक तिहाई पाइराइट्स से। कच्चे माल के संतुलन में एक महत्वपूर्ण स्थान अलौह धातु विज्ञान से ऑफ-गैसों द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, जिसमें सल्फर डाइऑक्साइड होता है।

दुनिया भर में पर्यावरण की रक्षा के लिए सल्फर युक्त औद्योगिक कचरे का उपयोग करने के उपाय किए जा रहे हैं। सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के लिए उपयोग किए जाने वाले थर्मल पावर प्लांटों और धातुकर्म संयंत्रों की निकास गैसों के साथ वातावरण में बहुत अधिक सल्फर डाइऑक्साइड उत्सर्जित होता है। ऐसी अपशिष्ट गैसों में SO2 की कम सांद्रता के कारण, उनका प्रसंस्करण हमेशा संभव नहीं होता है।

इसी समय, निकास गैसें सबसे सस्ता कच्चा माल हैं, पाइराइट्स के थोक मूल्य भी कम हैं, जबकि सल्फर सबसे महंगा कच्चा माल है। इसलिए, सल्फर से सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन आर्थिक रूप से व्यवहार्य होने के लिए, एक ऐसी योजना विकसित की जानी चाहिए जिसमें इसके प्रसंस्करण की लागत पाइराइट या अपशिष्ट गैसों के प्रसंस्करण की लागत से काफी कम हो।

लक्ष्य उत्पाद की विशेषताएं।

सल्फ्यूरिक एसिड एक स्वतंत्र रासायनिक यौगिक एच 2 एसओ 4 के साथ-साथ पानी एच 2 एसओ 4 * 2 एच 2 ओ, एच 2 एसओ 4 * एच 2 ओ, एच 2 एसओ 4 * 4 एच 2 ओ के यौगिकों के रूप में मौजूद हो सकता है। और सल्फर ट्राइऑक्साइड एच 2 एसओ 4 * एसओ 3, एच 2 एसओ 4 * 2 एसओ 3 के साथ।

प्रौद्योगिकी में, सल्फ्यूरिक एसिड को निर्जल एच 2 एसओ 4 और इसके जलीय घोल भी कहा जाता है (वास्तव में, यह एच 2 ओ, एसओ 2 और एच 2 एसओ 4 * एनएच 2 ओ यौगिकों का मिश्रण है) और निर्जल में सल्फर ट्राइऑक्साइड के समाधान एच 2 एसओ 4 - ओलियम (एच 2 एसओ 4 और यौगिकों एच 2 एसओ 4 * एनएसओ 3) का मिश्रण।

निर्जल सल्फ्यूरिक एसिड एक भारी, तैलीय, रंगहीन तरल है, जो किसी भी अनुपात में पानी और सल्फर ट्राइऑक्साइड के साथ गलत है। सल्फ्यूरिक एसिड के भौतिक गुण, जैसे घनत्व, क्रिस्टलीकरण तापमान, क्वथनांक, इसकी संरचना पर निर्भर करते हैं।

निर्जल 100% एसिड में अपेक्षाकृत उच्च क्रिस्टलीकरण तापमान 10.7 * C होता है। परिवहन और भंडारण के दौरान एक वाणिज्यिक उत्पाद के जमने की संभावना को कम करने के लिए, तकनीकी सल्फ्यूरिक एसिड की एकाग्रता को इस तरह चुना जाता है कि इसमें पर्याप्त रूप से कम क्रिस्टलीकरण तापमान हो। उद्योग तीन प्रकार के वाणिज्यिक सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन करता है।

सल्फ्यूरिक एसिड और पानी अधिकतम क्वथनांक (336.5 * C) के साथ 98.3% H 2 SO 4 और 1.7% H 2 O का एज़ोट्रोपिक मिश्रण बनाते हैं। एज़ोट्रोपिक एकाग्रता के एसिड के लिए संतुलन में तरल और वाष्प चरणों की संरचना समान होती है; अधिक तनु अम्ल विलयनों में, वाष्प चरण में जल वाष्प प्रबल होता है; वाष्प चरण में, SO3 की संतुलन सांद्रता ओलियम से अधिक होती है।

सल्फ्यूरिक एसिड बहुत सक्रिय है। यह धातु के आक्साइड और सबसे शुद्ध धातुओं को घोलता है, ऊंचे तापमान पर लवण से अन्य सभी एसिड को विस्थापित करता है। विशेष रूप से लालच से सल्फ्यूरिक एसिड हाइड्रेट देने की क्षमता के कारण पानी के साथ जुड़ जाता है। यह अन्य एसिड से, लवण के क्रिस्टल हाइड्रेट्स और यहां तक ​​कि हाइड्रोकार्बन के ऑक्सीजन डेरिवेटिव से पानी लेता है, जिसमें पानी नहीं होता है, लेकिन एच: ओ = 2 के संयोजन में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन होता है। लकड़ी और अन्य पौधों और जानवरों के ऊतकों में सेल्यूलोज (सी 6 एच 10 ओ 5), स्टार्च और चीनी केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड में नष्ट हो जाते हैं; पानी अम्ल से बंध जाता है और ऊतक से केवल सूक्ष्म रूप से परिक्षिप्त कार्बन ही बचता है। तनु अम्ल में, सेल्यूलोज और स्टार्च शर्करा बनाने के लिए टूट जाते हैं। यदि यह मानव त्वचा के संपर्क में आता है, तो केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड जलने का कारण बनता है।

प्रक्रिया की रासायनिक योजना

1. सल्फर जलना।

गंधक को जलाकर रोस्टिंग गैस प्राप्त करते समय उसे अशुद्धियों से साफ करने की आवश्यकता नहीं होती है। तैयारी के चरण में केवल गैस सुखाने और एसिड निपटान शामिल होगा। जब सल्फर को जलाया जाता है, तो एक अपरिवर्तनीय एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया होती है:

एस + ओ 2 \u003d एसओ 2 (1)

बहुत बड़ी मात्रा में गर्मी की रिहाई के साथ: एच \u003d -362.4 kJ / mol में परिवर्तन, या द्रव्यमान की एक इकाई के संदर्भ में 362.4 / 32 \u003d 11.325 kJ / t \u003d 11325 kJ / kg S।

दहन के लिए आपूर्ति किया गया पिघला हुआ तरल सल्फर 444.6 *C के तापमान पर वाष्पित हो जाता है (उबाल जाता है); वाष्पीकरण की ऊष्मा 288 kJ/kg है। जैसा कि उपरोक्त आंकड़ों से देखा जा सकता है, सल्फर की दहन प्रतिक्रिया की गर्मी फीडस्टॉक को वाष्पित करने के लिए पर्याप्त है, इसलिए गैस चरण (सजातीय प्रतिक्रिया) में सल्फर और ऑक्सीजन की बातचीत होती है।

उद्योग में सल्फर का दहन निम्न प्रकार से किया जाता है। सल्फर पहले से पिघलाया जाता है (इसके लिए आप सल्फर की मुख्य दहन प्रतिक्रिया की गर्मी का उपयोग करके प्राप्त जल वाष्प का उपयोग कर सकते हैं)। चूंकि सल्फर का गलनांक अपेक्षाकृत कम होता है, इसलिए सल्फर से यांत्रिक अशुद्धियों को अलग करना और बाद में सल्फर से निस्पंदन जो तरल चरण में नहीं गए हैं, और पर्याप्त शुद्धता का फीडस्टॉक प्राप्त करना आसान है। गलित गंधक को जलाने के लिए दो प्रकार की भट्टियों का प्रयोग किया जाता है - नोक और चक्रवात।इसके तेजी से वाष्पीकरण और तंत्र के सभी हिस्सों में हवा के साथ विश्वसनीय संपर्क सुनिश्चित करने के लिए उनमें तरल सल्फर के छिड़काव के लिए प्रदान करना आवश्यक है।

भट्ठा से, बरस रही गैस अपशिष्ट ताप बॉयलर में और फिर बाद के उपकरणों में प्रवेश करती है।

रोस्टिंग गैस में सल्फर डाइऑक्साइड की सांद्रता सल्फर और दहन के लिए आपूर्ति की गई हवा के अनुपात पर निर्भर करती है। यदि वायु को स्टोइकोमेट्रिक मात्रा में लिया जाता है, अर्थात सल्फर के प्रत्येक मोल के लिए, ऑक्सीजन का 1 मोल, फिर सल्फर के पूर्ण दहन के साथ, सांद्रता हवा में ऑक्सीजन के आयतन अंश के बराबर होगी C so2.max = 21%। हालांकि, हवा आमतौर पर अधिक मात्रा में ली जाती है, अन्यथा भट्ठी का तापमान बहुत अधिक होगा।

सल्फर के रुद्धोष्म दहन के साथ, स्टोइकोमेट्रिक संरचना के प्रतिक्रिया मिश्रण के लिए फायरिंग तापमान ~ 1500*C होगा। व्यावहारिक रूप से, भट्ठी में तापमान बढ़ने की संभावना इस तथ्य से सीमित है कि 1300*C से ऊपर भट्ठी और गैस नलिकाओं की परत जल्दी नष्ट हो जाती है। आमतौर पर, सल्फर को जलाने पर, 13 - 14% SO 2 युक्त रोस्टिंग गैस प्राप्त होती है।

2. SO 2 . का संपर्क ऑक्सीकरण वी एसओ 3

सल्फर डाइऑक्साइड का संपर्क ऑक्सीकरण विषम ऑक्सीडेटिव एक्ज़ोथिर्मिक कटैलिसीस का एक विशिष्ट उदाहरण है।

यह सबसे अधिक अध्ययन किए गए उत्प्रेरक संश्लेषणों में से एक है। यूएसएसआर में, एसओ 2 से एसओ 3 के ऑक्सीकरण के अध्ययन और उत्प्रेरक के विकास पर सबसे गहन काम जी.के. बोर्सकोव। सल्फर डाइऑक्साइड ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया

एसओ 2 + 0.5 ओ 2 \u003d एसओ 3 (2)

सक्रियण ऊर्जा के बहुत उच्च मूल्य की विशेषता है और इसलिए इसका व्यावहारिक कार्यान्वयन केवल उत्प्रेरक की उपस्थिति में ही संभव है।

उद्योग में, SO 2 के ऑक्सीकरण के लिए मुख्य उत्प्रेरक वैनेडियम ऑक्साइड V 2 O 5 (वैनेडियम संपर्क द्रव्यमान) पर आधारित उत्प्रेरक है। इस प्रतिक्रिया में उत्प्रेरक गतिविधि अन्य यौगिकों, मुख्य रूप से प्लैटिनम द्वारा भी दिखाई जाती है। हालांकि, प्लैटिनम उत्प्रेरक आर्सेनिक, सेलेनियम, क्लोरीन और अन्य अशुद्धियों के निशान के प्रति भी बेहद संवेदनशील हैं, और इसलिए धीरे-धीरे वैनेडियम उत्प्रेरक द्वारा प्रतिस्थापित किया गया।

ऑक्सीजन सांद्रता में वृद्धि के साथ प्रतिक्रिया दर बढ़ जाती है, इसलिए उद्योग में प्रक्रिया को इसकी अधिकता के साथ किया जाता है।

चूंकि SO 2 ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया एक्ज़ोथिर्मिक प्रकार से संबंधित है, इसलिए इसके कार्यान्वयन के तापमान शासन को इष्टतम तापमान की रेखा तक पहुंचना चाहिए। उत्प्रेरक के गुणों से जुड़े दो प्रतिबंधों द्वारा तापमान मोड का विकल्प अतिरिक्त रूप से लगाया जाता है। निम्न तापमान सीमा वैनेडियम उत्प्रेरक का प्रज्वलन तापमान है, जो विशिष्ट प्रकार के उत्प्रेरक और गैस संरचना के आधार पर 400 - 440 * C है। ऊपरी तापमान सीमा 600 - 650*C है और यह इस तथ्य से निर्धारित होता है कि इन तापमानों से ऊपर उत्प्रेरक संरचना को पुनर्व्यवस्थित किया जाता है और यह अपनी गतिविधि खो देता है।

400 - 600 * C की सीमा में, प्रक्रिया को इस तरह से अंजाम देने की कोशिश की जाती है कि जैसे-जैसे रूपांतरण की डिग्री बढ़ती है, तापमान कम होता जाता है।

अक्सर उद्योग में, बाहरी ताप विनिमय वाले शेल्फ संपर्क उपकरणों का उपयोग किया जाता है। ऊष्मा विनिमय योजना स्रोत गैस को गर्म करने और अलमारियों के बीच गैस को एक साथ ठंडा करने के लिए प्रतिक्रिया की गर्मी का अधिकतम उपयोग मानती है।

सल्फ्यूरिक एसिड उद्योग के सामने सबसे महत्वपूर्ण कार्यों में से एक सल्फर डाइऑक्साइड के रूपांतरण को बढ़ाना और वातावरण में इसके उत्सर्जन को कम करना है। इस समस्या को कई तरह से हल किया जा सकता है।

इस समस्या को हल करने के लिए सबसे तर्कसंगत तरीकों में से एक, जिसका व्यापक रूप से सल्फ्यूरिक एसिड उद्योग में उपयोग किया जाता है, डबल संपर्क और डबल अवशोषण विधि (डीकेडीए) है। संतुलन को दाईं ओर स्थानांतरित करने और प्रक्रिया की उपज बढ़ाने के लिए, साथ ही प्रक्रिया की गति को बढ़ाने के लिए, इस विधि के अनुसार प्रक्रिया की जाती है। इसका सार इस तथ्य में निहित है कि प्रतिक्रिया मिश्रण, जिसमें SO 2 के रूपांतरण की डिग्री 90 - 95% है, को ठंडा किया जाता है और SO 3 को अलग करने के लिए एक मध्यवर्ती अवशोषक को भेजा जाता है। शेष प्रतिक्रिया गैस में, O2:SO2 का अनुपात काफी बढ़ जाता है, जिससे प्रतिक्रिया संतुलन दाईं ओर शिफ्ट हो जाता है। नई गर्म प्रतिक्रिया गैस को फिर से संपर्क तंत्र में डाला जाता है, जहां शेष SO 2 के रूपांतरण का 95% एक या दो उत्प्रेरक परतों पर पहुंच जाता है। इस प्रक्रिया में SO 2 का कुल रूपांतरण 99.5% - 99.8% है।

3. सल्फर ट्राइऑक्साइड का अवशोषण।

सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के लिए संपर्क प्रक्रिया में अंतिम चरण गैस मिश्रण से सल्फर ट्राइऑक्साइड का अवशोषण और इसे सल्फ्यूरिक एसिड में परिवर्तित करना है।

एनएसओ 3 + एच 2 ओ \u003d एच 2 एसओ 4 + (n-1)SO 3 +Q………(3)

यदि n>1, तो ओलियम प्राप्त होता है (H2 SO4 में SO3 का विलयन)

यदि n=1, तो एक मोनोहाइड्रेट प्राप्त होता है (98.3% H2SO4)

अगर नहीं<1, то получается разбавленная серная кислота

अवशोषण के चरण को पूरा करने के लिए एक शोषक और शर्तों का चयन करते समय, गैस चरण से SO 3 का लगभग 100% निष्कर्षण सुनिश्चित करना आवश्यक है। SO 3 के पूर्ण निष्कर्षण के लिए यह आवश्यक है कि विलायक के ऊपर SO 2 का संतुलन आंशिक दबाव नगण्य हो, क्योंकि इस मामले में अवशोषण प्रक्रिया की प्रेरक शक्ति बड़ी होगी। हालाँकि, ऐसे समाधानों का उपयोग शोषक के रूप में नहीं किया जा सकता है, जिसकी सतह के ऊपर जल वाष्प का संतुलन आंशिक दबाव अधिक होता है। इस मामले में, अभी तक भंग नहीं SO 3 अणु गैस चरण में पानी के अणुओं के साथ सल्फ्यूरिक एसिड वाष्प बनाने के लिए प्रतिक्रिया करेंगे और एक अक्रिय गैसीय माध्यम - नाइट्रोजन, यानी नाइट्रोजन में छितरी हुई सल्फ्यूरिक एसिड की छोटी बूंदों के गठन के साथ मात्रा में जल्दी से संघनित होंगे। सल्फ्यूरिक एसिड धुंध के गठन के साथ:

एसओ 3 (जी) + एच 2 ओ (जी) एच 2 एसओ 4 (जी) एच 2 एसओ 4 (कोहरा); प्रश्न> 0

कोहरे को पारंपरिक अवशोषण उपकरणों में खराब तरीके से पकड़ लिया जाता है और मुख्य रूप से पर्यावरण को प्रदूषित करते हुए और सल्फ्यूरिक एसिड के नुकसान को बढ़ाते हुए, निकास गैसों के साथ वातावरण में ले जाया जाता है।

उपरोक्त विचार एक शोषक चुनने के मुद्दे को हल करना संभव बनाते हैं। इष्टतम शोषक 98.3% सल्फ्यूरिक एसिड (तकनीकी नाम - मोनोहाइड्रेट) है, जो एज़ोट्रोपिक संरचना के अनुरूप है। वास्तव में, इस अम्ल के ऊपर व्यावहारिक रूप से कोई जल वाष्प या SO 3 वाष्प नहीं होता है। इस मामले में होने वाली प्रक्रिया को प्रतिक्रिया समीकरण द्वारा सशर्त रूप से वर्णित किया जा सकता है:

एसओ 3 + एनएच 2 एसओ 4 + एच 2 ओ \u003d (एन + 1) एच 2 एसओ 4

एक शोषक के रूप में कम केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड के उपयोग से सल्फ्यूरिक एसिड कोहरे का निर्माण हो सकता है, और वाष्प चरण में 100% से अधिक सल्फ्यूरिक एसिड या ओलियम, SO 3 का संतुलन आंशिक दबाव काफी अधिक होता है, इसलिए यह पूरी तरह से नहीं होगा को अवशोषित। हालांकि, अगर ओलियम को प्रक्रिया के उत्पादों में से एक के रूप में प्राप्त किया जाना है, तो ओलियम (पहला अवशोषक) के साथ अवशोषण और 98.3% एसिड (द्वितीय अवशोषक) के साथ अवशोषण को जोड़ा जा सकता है।

सिद्धांत रूप में, 98.3% एसिड से अधिक के उच्च तापमान पर, एसिड का आंशिक वाष्प दबाव ही महत्वपूर्ण हो सकता है, जो SO 3 के अवशोषण की डिग्री को भी कम कर देगा। 100*C से नीचे, H 2 SO 4 का संतुलन वाष्प दाब बहुत कम है और इसलिए लगभग 100% अवशोषण प्राप्त किया जा सकता है।

इस प्रकार, उच्च स्तर के अवशोषण को सुनिश्चित करने के लिए, अवशोषक में सल्फ्यूरिक एसिड की एकाग्रता 98.3% के करीब और 100 * C से नीचे के तापमान को बनाए रखना आवश्यक है। हालांकि, SO3 के अवशोषण की प्रक्रिया में, एसिड स्थिर होता है (इसकी सांद्रता बढ़ जाती है) और प्रतिक्रिया की ऊष्माक्षेपीता के कारण तापमान बढ़ जाता है। इन घटनाओं के निरोधात्मक प्रभाव को कम करने के लिए, अवशोषण किया जाता है ताकि अवशोषक के एकल मार्ग के दौरान एच 2 एसओ 4 की एकाग्रता केवल 1-1.5% बढ़ जाए, निश्चित सल्फ्यूरिक एसिड कलेक्टर में एकाग्रता में पतला होता है। 98.3%, एक बाहरी रेफ्रिजरेटर में ठंडा किया गया और अवशोषण के लिए फिर से परोसा गया, एक उच्च परिसंचरण दर प्रदान करता है।

गणना के लिए कार्य

विकल्प संख्या 3

सल्फ्यूरिक एसिड उत्पादन कदम:

1. कच्चे माल की तैयारी : सल्फर की शुद्धि और पिघलने; सफाई, सुखाने और हवा की खुराक;

2. गंधक का दहन : एस + ओ 2 \u003d एसओ 2 (1)। प्रक्रिया अतिरिक्त हवा के साथ की जाती है;

3. संपर्क ऑक्सीकरण SO2 वी एसओ 3: SO 2 + 0.5O 2 \u003d SO 3 (2)। प्रक्रिया वैनेडियम उत्प्रेरक पर 420-550 * C के तापमान पर होती है;

4. अवशोषण एसओ 3 : एसओ 3 + एच 2 ओ \u003d एच 2 एसओ 4 (3)। अवशोषण कॉलम 98.3% एच 2 एसओ 4 के साथ रिफ्लक्स किया जाता है। गोदाम में भेजे जाने से पहले, एसिड GOST की आवश्यकताओं के अनुसार ~93% H 2 SO 4 तक पतला होता है।

गणना के लिए प्रारंभिक डेटा

गणना करते हुए।

1. हम उत्पादन का एक फ़्लोचार्ट बनाते हैं।

गंधक	वायु

011 - तरल सल्फर

012 - वायु

12 - SO 2 सामग्री। गैस

23 - SO 3 सामग्री। गैस

301 - निकास गैसें

302 - सल्फ्यूरिक अम्ल

2. प्रत्येक नोड के लिए समीकरण बनाना।

1. हम पहले नोड के लिए समीकरण बनाते हैं:

0.92*N 011 =N 12 SO2

एन 12 एसओ2 \u003d एन 12 * 0.08 एन 011 \u003d एक्स 1

0.92*N011=N12 *0.08N12=X3

0.92*X 1 =X 3 *0.08 (1)

2 . हम दूसरे नोड के लिए समीकरण बनाते हैं:

क) 0.99 * एन 12 एसओ2 \u003d एन 23 एसओ3

0.99*N 12 *0.08=N 23 SO3 N 23 SO3 =X 4

0.99*X 3 *0.08=X 4 (2)

बी) एन 12 *(0.21-0.08)=2एन 23 एसओ3

एक्स*(0.21-0.08)=2X 4 (3)

3 .तीसरे नोड के लिए समीकरण लिखें:

क) जी 302 *0.925=2000 मूल समीकरण जी 302 =एक्स 7

एक्स 7 *0.925=2000 (4)

बी) 0.998 * एन 23 एसओ3 \u003d 2000 / श्री (एच 2 एसओ 4)

0.998*X 4 =2000/98 (5)

ग) एन 301 \u003d एन 301 एसओ2 + एन 301 एन2 + एन 301 एसओ3 + एन 301 ओ2

एन 301 SO2 =N 12 SO2 *(1-0.99)=N 12 SO2 *0.01=N 12 *0.08*0.01

एन 301 एन2 = 0.79*एन 012

एन 301 SO3 =एन 23 SO3 *(1-0.998)=0.002*N 23 SO3

एन 301 ओ 2 \u003d एन 12 * (0.21-0.08) -1/2 * एन 12 * (0.21-0.08) \u003d एन 12 * 0.13 * (1-

1/2) = 0.13/2*एन 12

एन 301 =एन 12 *0.08*0.01+0.79*एन 012 +0.002*एन 23 SO3 +0.065*N 12

एन 301 \u003d 0.0658 * एन 12 + 0.79 * एन 012 + 0.002 * एन 23 एसओ3

एक्स 6 = 0.0658 * एक्स 3 +0.79 * एक्स 2 +0.002 * एक्स 1 (6)

लेकिन हमें इस बात का ध्यान रखना चाहिए कि N 12 \u003d N 012, यानी। एक्स 2 \u003d एक्स 3 (7)

6 अज्ञात और 7 समीकरण। समीकरण (3) को हटा दें और समीकरणों की प्रणाली प्राप्त करें:

0.92*X 1 = 0.08*X 3

0.99*0.08*X3=X4

0.998*X4=20.41

एक्स 6 = 0.0658 * एक्स 3 +0.79 * एक्स 2 +0.002 * एक्स 4

0.92*X 1 -0.08*X 3 =0

0.0792*एक्स 3-एक्स 4 =0

0.8558*एक्स 3 +0.002*एक्स 4 - एक्स 6 =0

0.92*X 1 -0.08*X 3 =0

0.0792*X 3 -20.45=0

0.8558*X 3 +0.002*20.45-X 6 =0

0.92*X 1 -0.08*X 3 =0

0.8558*एक्स 3 +0.041-एक्स 6 =0

0.92*X 1=0.08*257.23

0.8558*257.23+0.041-एक्स 6 =0

एक्स 1 \u003d 22.37 \u003d एन 011

एक्स 3 \u003d 257.23 \u003d एक्स 2 \u003d एन 12 \u003d एन 012

एक्स 7 \u003d 2162.2 \u003d जी 301

एक्स 4 \u003d 20.45 \u003d एन 23 SO3

एक्स 6 \u003d 220.18 \u003d एन 301

1. लक्ष्य उत्पाद की मात्रा:

एक्स 7 \u003d जी 301 \u003d 2162.2 किग्रा 92.5% सल्फ्यूरिक एसिड

2. सल्फर की खपत:

एक्स 1 \u003d एन 011 \u003d 22.37 किमी

एम एस =एन एस *एम एस =22.37*32=715.84 किलो

जी एस प्रारंभिक =715.84/0.92=778.1 किग्रा प्रणाली में पेश किया गया था

3. वायु प्रवाह:

एक्स 2 \u003d एक्स 3 \u003d एन 012 \u003d 257.23 किमी

जी वायु \u003d एन वायु * एम वायु \u003d 257.23 * 29 \u003d 7459.67 किग्रा

4. ऑक्सीजन और नाइट्रोजन की खपत का निर्धारण

जी ओ 2 \u003d 7459.67 * 0.21 \u003d 1566.7 किग्रा

जी एन 2 \u003d 7459.67 * 0.79 \u003d 5893.1 किग्रा

5. गैस में निहित SO2 की मात्रा निर्धारित करें:

एक्स 3 \u003d एन 12 \u003d 257.23 किमी

एन 12 SO2 \u003d 257.23 * 0.08 \u003d 20.58 किमी

जी SO2 =N SO2 *M SO2 =20.58*64=1317 किग्रा

6. गैस में निहित SO 3 का निर्धारण:

एक्स 4 \u003d एन 23 एसओ3 \u003d 20.45 किमी

जी SO3 =N SO3 *M SO3 =20.45*80=1636 किग्रा

7. अवशोषण के लिए पानी की खपत:

जी 03 \u003d जी 301 * एम एच 2 ओ / एम एच 2 एसओ 4 \u003d 2162.2 * 18/98 \u003d 397 किलो

8. ट्रैफ़िक का धुआं:

एक्स 6 \u003d एन 301 \u003d 220.18 किमी

जी 301 \u003d जी 301 एसओ2 + जी 301 एन 2 + जी 301 एसओ3 + जी 301 ओ 2 \u003d 1317 * 0.01 + 5893.1 +

0.002*1636+0.065*7459.67=13.17+5893.1+3.27+484.88=

3. सामग्री संतुलन।

शुरू की			प्राप्त
अभिकर्मकों	किलोग्राम	% द्रव्यमान	उत्पादों	किलोग्राम	%द्रव्यमान
गंधक	778,1	9	गंधक का तेजाब:	2162,2	25
पानी	397	4,6	H2SO4	2000	23,2
वायु:	7459,67	86,4	H2O	162,2	1,8
21% हे 2	1566,7	18,1	ट्रैफ़िक का धुआं:	6394,42	74,1
79% एन 2	5893,1	69,3	SO2	13,17	0,15
एन 2	5893,1	68,25
एसओ 3	3,27	0,06
O2	484,88	5,64
विसंगति	78,15	0,9
कुल	8634,77	100	कुल	8634,77	100

ग्रंथ सूची।

1. जी.एन. कोनोनोवा, वी.वी. सफोनोव, एन.जी. चरवाहा। एक एल्गोरिथम का विकास और एक रासायनिक-तकनीकी प्रणाली के भौतिक संतुलन की गणना। मास्को। 1995.

2. विश्वविद्यालयों की रासायनिक और तकनीकी विशिष्टताओं के लिए पाठ्यपुस्तक, प्रोफेसर द्वारा संपादित। आई.पी. मुखलेनोव। सामान्य रासायनिक प्रौद्योगिकी। भाग 2 "सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक उत्पादन"। मास्को "हायर स्कूल" 1984।

3 AM। कुटेपोव, टी.आई. बोंदरेवा, एम.जी. बेरेनगार्टन। सामान्य रासायनिक प्रौद्योगिकी। दूसरा संस्करण, सुधारा और बड़ा किया गया। मास्को "हाई स्कूल" 1990।

4. व्याख्यान नोट्स (व्याख्याता: जी.एन. कोनोनोवा)

ओवरपास से कलेक्टर तक एक गर्म पाइपलाइन के माध्यम से शुद्ध सल्फर की आपूर्ति की जाती है। रोस्टिंग विभाग में तरल सल्फर का स्रोत गांठ सल्फर को पिघलाने और छानने की इकाई और रेलवे टैंकों से तरल सल्फर को निकालने और भंडारण के लिए इकाई दोनों हो सकता है। कलेक्टर से 32 एम 3 की क्षमता वाले एक मध्यवर्ती कलेक्टर के माध्यम से, सल्फर को एक सूखी हवा की धारा में दहन के लिए एक रिंग सल्फर पाइपलाइन के माध्यम से बॉयलर इकाई में पंप किया जाता है।

जब सल्फर को जलाया जाता है, तो प्रतिक्रिया द्वारा सल्फर डाइऑक्साइड का निर्माण होता है:

एस (तरल) + ओ 2 (गैस) = एसओ 2 (गैस) + 362.4 केजे।

यह प्रतिक्रिया गर्मी की रिहाई के साथ आगे बढ़ती है।

वायु वातावरण में तरल सल्फर की दहन प्रक्रिया फायरिंग की स्थिति (तापमान, गैस प्रवाह दर), भौतिक और रासायनिक गुणों (इसमें राख और बिटुमिनस अशुद्धियों की उपस्थिति, आदि) पर निर्भर करती है और इसमें अलग-अलग क्रमिक चरण होते हैं:

तरल सल्फर की बूंदों को हवा के साथ मिलाना;

बूंदों का ताप और वाष्पीकरण;

गैस चरण का गठन और गैसीय सल्फर का प्रज्वलन;

गैस चरण में वाष्प का दहन।

ये चरण एक दूसरे से अविभाज्य हैं और एक साथ और समानांतर में आगे बढ़ते हैं। सल्फर डाइऑक्साइड के निर्माण के साथ सल्फर के विसरण दहन की प्रक्रिया होती है, सल्फर डाइऑक्साइड की एक छोटी मात्रा को ट्राइऑक्साइड में ऑक्सीकृत किया जाता है। सल्फर के दहन के दौरान, गैस के तापमान में वृद्धि के साथ, तापमान के अनुपात में SO2 की सांद्रता बढ़ जाती है। जब सल्फर को जलाया जाता है, तो नाइट्रोजन ऑक्साइड भी बनते हैं, जो उत्पादन एसिड को प्रदूषित करते हैं और हानिकारक उत्सर्जन को प्रदूषित कर रहे हैं। बनने वाले नाइट्रोजन ऑक्साइड की मात्रा सल्फर के दहन के तरीके, अतिरिक्त हवा और प्रक्रिया के तापमान पर निर्भर करती है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, बनने वाले नाइट्रोजन ऑक्साइड की मात्रा बढ़ती जाती है। अतिरिक्त वायु गुणांक में वृद्धि के साथ, गठित नाइट्रोजन ऑक्साइड की मात्रा बढ़ जाती है, अधिकतम वायु गुणांक 1.20 से 1.25 तक पहुंच जाती है, फिर गिर जाती है।

सल्फर दहन प्रक्रिया को 1200ºC से अधिक के डिज़ाइन तापमान पर चक्रवात भट्टियों को अतिरिक्त वायु आपूर्ति के साथ किया जाता है।

जब तरल सल्फर को जलाया जाता है, तो थोड़ी मात्रा में SO3 बनता है। बॉयलर के बाद प्रोसेस गैस में सल्फर डाइऑक्साइड और ट्राईऑक्साइड का कुल आयतन अंश 12.8% तक होता है।

संपर्क तंत्र के सामने गैस वाहिनी में ठंडी सूखी हवा को उड़ाने से, प्रक्रिया गैस को अतिरिक्त रूप से ठंडा किया जाता है और ऑपरेटिंग मानकों को पतला किया जाता है (सल्फर डाइऑक्साइड और ट्राइऑक्साइड का कुल आयतन अंश 11.0% से अधिक नहीं है, तापमान 390 ° C से है। 420 डिग्री सेल्सियस)।

तरल सल्फर को दो सबमर्सिबल पंपों द्वारा दहन इकाई के चक्रवात भट्टियों के नोजल में आपूर्ति की जाती है, जिनमें से एक स्टैंडबाय है।

ब्लोअर (एक-कार्यशील, एक-रिजर्व) द्वारा सुखाने वाले टॉवर में सुखाई गई हवा को सल्फर जलाने और गैस को परिचालन मानकों के अनुसार पतला करने के लिए इकाई को आपूर्ति की जाती है।

5 से 15 m 3 / h (9 से 27 t/h तक) की मात्रा में तरल सल्फर का जलना 110 डिग्री के कोण पर एक दूसरे के सापेक्ष स्थित 2 चक्रवात भट्टियों में किया जाता है। और एक कनेक्टिंग चैंबर द्वारा बॉयलर से जुड़ा हुआ है।

दहन के लिए 135 o C से 145 o C के तापमान के साथ तरल फ़िल्टर्ड सल्फर की आपूर्ति की जाती है। प्रत्येक भट्टी में स्टीम जैकेट और एक स्टार्टिंग गैस बर्नर के साथ सल्फर के लिए 4 नोजल होते हैं।

ऊर्जा तकनीकी बॉयलर के आउटलेट पर गैस का तापमान गर्म बाईपास पर एक थ्रॉटल वाल्व द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जो चक्रवात भट्टियों के आफ्टरबर्निंग कक्ष से गैस को पास करता है, साथ ही एक ठंडा बाईपास, जो बॉयलर इकाई के पिछले हिस्से से हवा का हिस्सा गुजरता है। बॉयलर के बाद ग्रिप में।

प्राकृतिक परिसंचरण के साथ जल-ट्यूब ऊर्जा प्रौद्योगिकी इकाई, गैस के लिए सिंगल-पास को सल्फरस गैसों को ठंडा करने के लिए डिज़ाइन किया गया है जब तरल सल्फर को जलाया जाता है और 3.5 से 3.9 एमपीए के दबाव में 420 डिग्री सेल्सियस से 440 डिग्री सेल्सियस के तापमान के साथ सुपरहिट भाप उत्पन्न होती है।

ऊर्जा तकनीकी इकाई में निम्नलिखित मुख्य इकाइयाँ होती हैं: एक इंट्रा-ड्रम डिवाइस के साथ एक ड्रम, एक संवहन बीम के साथ एक बाष्पीकरण उपकरण, एक ट्यूबलर कूल्ड फ्रेम, एक भट्टी जिसमें दो चक्रवात होते हैं और एक संक्रमण कक्ष, एक पोर्टल, एक फ्रेम होता है। ढोल। पहले चरण के सुपरहीटर और पहले चरण के अर्थशास्त्री को एक दूरस्थ इकाई में संयोजित किया जाता है, दूसरे चरण के सुपरहीटर और दूसरे चरण के अर्थशास्त्री को अलग-अलग दूरस्थ इकाइयों में स्थित किया जाता है।

वाष्पीकरण इकाई के सामने भट्टियों के बाद गैस का तापमान 1170 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाता है। बॉयलर के वाष्पीकरण भाग में, प्रक्रिया गैस को 450 डिग्री सेल्सियस से 480 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा किया जाता है, ठंडे बाईपास के बाद, गैस का तापमान 390 ° C से घटकर 420 ° C हो जाता है। कूल्ड प्रोसेस गैस को सल्फ्यूरिक एसिड उत्पादन के बाद के चरण में भेजा जाता है - एक संपर्क तंत्र में सल्फर डाइऑक्साइड का सल्फर ट्राइऑक्साइड में ऑक्सीकरण।

सल्फर एक रासायनिक तत्व है जो आवर्त सारणी के छठे समूह और तीसरे आवर्त में है। इस लेख में, हम इसके रासायनिक और उत्पादन, उपयोग, आदि पर एक विस्तृत नज़र डालेंगे। भौतिक विशेषता में रंग, विद्युत चालकता स्तर, सल्फर क्वथनांक आदि जैसी विशेषताएं शामिल हैं। रासायनिक अन्य पदार्थों के साथ इसकी बातचीत का वर्णन करता है।

भौतिकी के संदर्भ में सल्फर

यह एक नाजुक पदार्थ है। सामान्य परिस्थितियों में, यह एकत्रीकरण की एक ठोस स्थिति में है। सल्फर में नींबू पीला रंग होता है।

और अधिकांश भाग के लिए, इसके सभी यौगिकों में पीले रंग के टिंट होते हैं। पानी में नहीं घुलता। इसमें कम तापीय और विद्युत चालकता है। ये विशेषताएं इसे एक विशिष्ट गैर-धातु के रूप में चिह्नित करती हैं। इस तथ्य के बावजूद कि सल्फर की रासायनिक संरचना बिल्कुल भी जटिल नहीं है, इस पदार्थ के कई रूप हो सकते हैं। यह सब क्रिस्टल जाली की संरचना पर निर्भर करता है, जिसकी मदद से परमाणु जुड़े होते हैं, लेकिन वे अणु नहीं बनाते हैं।

तो, पहला विकल्प समचतुर्भुज सल्फर है। वह सबसे स्थिर है। इस प्रकार के सल्फर का क्वथनांक चार सौ पैंतालीस डिग्री सेल्सियस होता है। लेकिन किसी दिए गए पदार्थ को एकत्रीकरण की गैसीय अवस्था में जाने के लिए, उसे पहले एक तरल अवस्था से गुजरना होगा। तो, सल्फर का पिघलना एक सौ तेरह डिग्री सेल्सियस के तापमान पर होता है।

दूसरा विकल्प मोनोक्लिनिक सल्फर है। यह गहरे पीले रंग के साथ एक सुई के आकार का क्रिस्टल है। पहले प्रकार के सल्फर के पिघलने और फिर इसके धीमी गति से ठंडा होने से इस प्रकार का निर्माण होता है। इस किस्म में लगभग समान भौतिक विशेषताएं हैं। उदाहरण के लिए, इस प्रकार के सल्फर का क्वथनांक अभी भी वही चार सौ पैंतालीस डिग्री है। इसके अलावा, इस पदार्थ की एक ऐसी विविधता है जैसे प्लास्टिक। इसे ठंडे पानी में डालकर लगभग उबालने वाले रोम्बिक तक गर्म किया जाता है। इस प्रकार के सल्फर का क्वथनांक समान होता है। लेकिन पदार्थ में रबर की तरह खींचने का गुण होता है।

भौतिक विशेषता का एक अन्य घटक जिसके बारे में मैं बात करना चाहूंगा वह है सल्फर का प्रज्वलन तापमान।

यह संकेतक सामग्री के प्रकार और इसकी उत्पत्ति के आधार पर भिन्न हो सकता है। उदाहरण के लिए, तकनीकी सल्फर का प्रज्वलन तापमान एक सौ नब्बे डिग्री है। यह काफी कम आंकड़ा है। अन्य मामलों में, सल्फर का फ्लैश प्वाइंट दो सौ अड़तालीस डिग्री और यहां तक ​​कि दो सौ छप्पन भी हो सकता है। यह सब इस बात पर निर्भर करता है कि इसका खनन किस सामग्री से किया गया था, इसका घनत्व कितना है। लेकिन हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि सल्फर का दहन तापमान अन्य रासायनिक तत्वों की तुलना में काफी कम है, यह एक ज्वलनशील पदार्थ है। इसके अलावा, कभी-कभी सल्फर आठ, छह, चार या दो परमाणुओं वाले अणुओं में संयोजित हो सकता है। अब, भौतिकी के दृष्टिकोण से सल्फर पर विचार करने के बाद, अगले भाग पर चलते हैं।

सल्फर का रासायनिक लक्षण वर्णन

इस तत्व का परमाणु द्रव्यमान अपेक्षाकृत कम है, यह बत्तीस ग्राम प्रति तिल के बराबर है। सल्फर तत्व की विशेषता में इस पदार्थ की ऐसी विशेषता शामिल है जिसमें ऑक्सीकरण की विभिन्न डिग्री होने की क्षमता है। इसमें यह हाइड्रोजन या ऑक्सीजन से भिन्न है। सल्फर तत्व की रासायनिक विशेषता क्या है, इस प्रश्न को ध्यान में रखते हुए, यह उल्लेख करना असंभव नहीं है कि, परिस्थितियों के आधार पर, यह दोनों को कम करने और ऑक्सीकरण करने वाले गुणों को प्रदर्शित करता है। तो, क्रम में, विभिन्न रासायनिक यौगिकों के साथ दिए गए पदार्थ की बातचीत पर विचार करें।

सल्फर और सरल पदार्थ

साधारण पदार्थ ऐसे पदार्थ होते हैं जिनमें केवल एक रासायनिक तत्व होता है। इसके परमाणु अणुओं में संयोजित हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन के मामले में, या वे संयोजित नहीं हो सकते हैं, जैसा कि धातुओं के मामले में होता है। तो, सल्फर धातुओं, अन्य अधातुओं और हैलोजन के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है।

धातुओं के साथ बातचीत

इस तरह की प्रक्रिया को अंजाम देने के लिए उच्च तापमान की आवश्यकता होती है। इन शर्तों के तहत, एक अतिरिक्त प्रतिक्रिया होती है। अर्थात्, धातु के परमाणु सल्फर परमाणुओं के साथ मिलकर जटिल पदार्थ सल्फाइड बनाते हैं। उदाहरण के लिए, यदि आप दो मोल पोटैशियम को एक मोल सल्फर के साथ मिलाकर गर्म करते हैं, तो आपको इस धातु के सल्फाइड का एक मोल मिलता है। समीकरण को निम्नलिखित रूप में लिखा जा सकता है: 2K + S = K 2 S।

ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया

यह सल्फर बर्निंग है। इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप इसका ऑक्साइड बनता है। उत्तरार्द्ध दो प्रकार का हो सकता है। इसलिए, सल्फर का दहन दो चरणों में हो सकता है। पहला तब होता है जब एक मोल सल्फर और एक मोल ऑक्सीजन एक मोल सल्फर डाइऑक्साइड बनाते हैं। आप इस रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए समीकरण इस प्रकार लिख सकते हैं: S + O 2 \u003d SO 2। दूसरा चरण डाइऑक्साइड में एक और ऑक्सीजन परमाणु का जोड़ है। ऐसा तब होता है जब आप उच्च तापमान पर दो मोल में एक मोल ऑक्सीजन मिलाते हैं। परिणाम सल्फर ट्राइऑक्साइड के दो मोल है। इस रासायनिक संपर्क का समीकरण इस तरह दिखता है: 2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3। इस प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, सल्फ्यूरिक एसिड बनता है। तो, वर्णित दो प्रक्रियाओं को पूरा करके, परिणामी ट्राइऑक्साइड को जल वाष्प के एक जेट के माध्यम से पारित करना संभव है। और हमें मिलता है इस तरह की प्रतिक्रिया के लिए समीकरण निम्नानुसार लिखा गया है: SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4।

हलोजन के साथ बातचीत

अन्य अधातुओं की तरह रासायनिक, इसे पदार्थों के इस समूह के साथ प्रतिक्रिया करने की अनुमति देते हैं। इसमें फ्लोरीन, ब्रोमीन, क्लोरीन, आयोडीन जैसे यौगिक शामिल हैं। सल्फर उनमें से किसी के साथ प्रतिक्रिया करता है, अंतिम को छोड़कर। एक उदाहरण के रूप में, हम उस आवर्त सारणी के तत्व के फ्लोरीनेशन की प्रक्रिया का हवाला दे सकते हैं जिस पर हम विचार कर रहे हैं। उल्लिखित अधातु को हैलोजन से गर्म करने पर फ्लोराइड के दो रूप प्राप्त हो सकते हैं। पहला मामला: यदि हम एक मोल सल्फर और तीन मोल फ्लोरीन लेते हैं, तो हमें फ्लोराइड का एक मोल मिलता है, जिसका सूत्र SF 6 है। समीकरण इस तरह दिखता है: एस + 3 एफ 2 = एसएफ 6। इसके अलावा, एक दूसरा विकल्प है: यदि हम एक मोल सल्फर और दो मोल फ्लोरीन लेते हैं, तो हमें रासायनिक सूत्र SF 4 के साथ फ्लोराइड का एक मोल मिलता है। समीकरण निम्नलिखित रूप में लिखा गया है: S + 2F 2 = SF 4। जैसा कि आप देख सकते हैं, यह सब उस अनुपात पर निर्भर करता है जिसमें घटक मिश्रित होते हैं। ठीक उसी तरह, सल्फर के क्लोरीनीकरण (दो अलग-अलग पदार्थ भी बन सकते हैं) या ब्रोमिनेशन की प्रक्रिया को अंजाम देना संभव है।

अन्य सरल पदार्थों के साथ बातचीत

सल्फर तत्व की विशेषता यहीं समाप्त नहीं होती है। पदार्थ हाइड्रोजन, फास्फोरस और कार्बन के साथ रासायनिक प्रतिक्रिया में भी प्रवेश कर सकता है। हाइड्रोजन के साथ परस्पर क्रिया के कारण सल्फाइड अम्ल बनता है। धातुओं के साथ इसकी प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, उनके सल्फाइड प्राप्त किए जा सकते हैं, जो बदले में, उसी धातु के साथ सल्फर की सीधी प्रतिक्रिया से भी प्राप्त होते हैं। सल्फर परमाणुओं में हाइड्रोजन परमाणुओं का योग अत्यधिक उच्च तापमान की स्थितियों में ही होता है। जब सल्फर फास्फोरस के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो इसका फॉस्फाइड बनता है। इसका निम्न सूत्र है: पी 2 एस 3. इस पदार्थ का एक मोल प्राप्त करने के लिए, आपको दो मोल फॉस्फोरस और तीन मोल सल्फर लेने की आवश्यकता है। जब सल्फर कार्बन के साथ परस्पर क्रिया करता है, तो गैर-धातु का कार्बाइड बनता है। इसका रासायनिक सूत्र इस तरह दिखता है: CS 2. इस पदार्थ का एक मोल प्राप्त करने के लिए, आपको एक मोल कार्बन और दो मोल सल्फर लेने की आवश्यकता है। ऊपर वर्णित सभी जोड़ प्रतिक्रियाएं तभी होती हैं जब अभिकारकों को उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है। हमने सरल पदार्थों के साथ सल्फर की परस्पर क्रिया पर विचार किया है, अब अगले बिंदु पर चलते हैं।

सल्फर और जटिल यौगिक

यौगिक वे पदार्थ होते हैं जिनके अणुओं में दो (या अधिक) विभिन्न तत्व होते हैं। सल्फर के रासायनिक गुण इसे क्षार जैसे यौगिकों के साथ-साथ केंद्रित सल्फेट एसिड के साथ प्रतिक्रिया करने की अनुमति देते हैं। इन पदार्थों के साथ इसकी प्रतिक्रियाएँ अजीबोगरीब हैं। सबसे पहले, विचार करें कि क्या होता है जब प्रश्न में अधातु को क्षार के साथ मिलाया जाता है। उदाहरण के लिए, यदि आप छह मोल लेते हैं और उनमें तीन मोल सल्फर मिलाते हैं, तो आपको पोटेशियम सल्फाइड के दो मोल, दिए गए धातु सल्फाइट का एक मोल और तीन मोल पानी मिलता है। इस तरह की प्रतिक्रिया को निम्नलिखित समीकरण द्वारा व्यक्त किया जा सकता है: 6KOH + 3S \u003d 2K 2 S + K2SO 3 + 3H 2 O। उसी सिद्धांत से, यदि आप अगला जोड़ते हैं, तो बातचीत होती है, एक केंद्रित समाधान होने पर सल्फर के व्यवहार पर विचार करें। इसमें सल्फेट एसिड मिलाया जाता है। यदि हम पहले पदार्थ का एक मोल और दूसरे पदार्थ का दो मोल लेते हैं, तो हमें निम्नलिखित उत्पाद मिलते हैं: सल्फर ट्राइऑक्साइड तीन मोल की मात्रा में, और पानी भी - दो मोल। यह रासायनिक प्रतिक्रिया तभी हो सकती है जब अभिकारकों को उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है।

माना अधातु प्राप्त करना

कई मुख्य तरीके हैं जिनके द्वारा विभिन्न पदार्थों से सल्फर निकाला जा सकता है। पहली विधि इसे पाइराइट से अलग करना है। उत्तरार्द्ध का रासायनिक सूत्र FeS 2 है। जब इस पदार्थ को ऑक्सीजन की पहुंच के बिना उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है, तो एक और लौह सल्फाइड - FeS - और सल्फर प्राप्त किया जा सकता है। प्रतिक्रिया समीकरण निम्नानुसार लिखा गया है: FeS 2 \u003d FeS + S। सल्फर प्राप्त करने की दूसरी विधि, जिसका उपयोग अक्सर उद्योग में किया जाता है, ऑक्सीजन की थोड़ी मात्रा की स्थिति में सल्फर सल्फाइड का दहन है। इस मामले में, आप अधातु और पानी माना जा सकता है। प्रतिक्रिया करने के लिए, आपको घटकों को दो से एक के दाढ़ अनुपात में लेना होगा। नतीजतन, हमें दो से दो के अनुपात में अंतिम उत्पाद मिलते हैं। इस रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए समीकरण निम्नानुसार लिखा जा सकता है: 2H 2 S + O 2 \u003d 2S + 2H 2 O। इसके अलावा, विभिन्न धातुकर्म प्रक्रियाओं के दौरान सल्फर प्राप्त किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, निकल जैसे धातुओं के उत्पादन में, तांबा और अन्य।

औद्योगिक उपयोग

हम जिस गैर-धातु पर विचार कर रहे हैं, उसे रासायनिक उद्योग में इसका व्यापक अनुप्रयोग मिला है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, यहाँ इसका उपयोग सल्फेट एसिड प्राप्त करने के लिए किया जाता है। इसके अलावा, सल्फर का उपयोग माचिस के निर्माण के लिए एक घटक के रूप में किया जाता है, क्योंकि यह एक ज्वलनशील पदार्थ है। यह विस्फोटक, बारूद, फुलझड़ी आदि के उत्पादन में भी अपरिहार्य है। इसके अलावा, सल्फर का उपयोग कीट नियंत्रण उत्पादों में एक सामग्री के रूप में किया जाता है। चिकित्सा में, इसका उपयोग त्वचा रोगों के लिए दवाओं के निर्माण में एक घटक के रूप में किया जाता है। साथ ही, विचाराधीन पदार्थ का उपयोग विभिन्न रंगों के उत्पादन में किया जाता है। इसके अलावा, इसका उपयोग फास्फोरस के निर्माण में किया जाता है।

सल्फर की इलेक्ट्रॉनिक संरचना

जैसा कि आप जानते हैं, सभी परमाणुओं में एक नाभिक होता है, जिसमें प्रोटॉन - धनात्मक आवेशित कण - और न्यूट्रॉन होते हैं, अर्थात कण जिनका आवेश शून्य होता है। इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर ऋणात्मक आवेश के साथ चक्कर लगाते हैं। एक परमाणु के तटस्थ होने के लिए, इसकी संरचना में प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान होनी चाहिए। यदि उत्तरार्द्ध अधिक हैं, तो यह पहले से ही एक नकारात्मक आयन है - एक आयन। यदि, इसके विपरीत, प्रोटॉन की संख्या इलेक्ट्रॉनों की संख्या से अधिक है, तो यह एक सकारात्मक आयन या धनायन है। सल्फर आयन एक एसिड अवशेष के रूप में कार्य कर सकता है। यह सल्फाइड एसिड (हाइड्रोजन सल्फाइड) और धातु सल्फाइड जैसे पदार्थों के अणुओं का हिस्सा है। इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण के दौरान एक आयन बनता है, जो तब होता है जब कोई पदार्थ पानी में घुल जाता है। इस मामले में, अणु एक धनायन में विघटित हो जाता है, जिसे धातु या हाइड्रोजन आयन के साथ-साथ एक धनायन - एक एसिड अवशेष या एक हाइड्रॉक्सिल समूह (OH-) का एक आयन के रूप में दर्शाया जा सकता है।

चूँकि आवर्त सारणी में सल्फर की क्रम संख्या सोलह है, इसलिए हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि वास्तव में इसके नाभिक में प्रोटॉनों की संख्या है। इसके आधार पर हम कह सकते हैं कि सोलह इलेक्ट्रॉन भी घूमते हैं। दाढ़ द्रव्यमान से रासायनिक तत्व की क्रम संख्या घटाकर न्यूट्रॉन की संख्या पाई जा सकती है: 32 - 16 \u003d 16. प्रत्येक इलेक्ट्रॉन यादृच्छिक रूप से नहीं, बल्कि एक निश्चित कक्षा के साथ घूमता है। चूँकि सल्फर एक रासायनिक तत्व है जो आवर्त सारणी के तीसरे आवर्त से संबंधित है, नाभिक के चारों ओर तीन परिक्रमाएँ होती हैं। पहले वाले में दो इलेक्ट्रॉन होते हैं, दूसरे में आठ और तीसरे में छह होते हैं। सल्फर परमाणु का इलेक्ट्रॉनिक सूत्र इस प्रकार लिखा गया है: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4।

प्रकृति में व्यापकता

मूल रूप से माना गया रासायनिक तत्व खनिजों की संरचना में पाया जाता है, जो विभिन्न धातुओं के सल्फाइड होते हैं। सबसे पहले, यह पाइराइट है - लौह नमक; यह सीसा, चांदी, तांबे की चमक, जस्ता मिश्रण, सिनाबार - पारा सल्फाइड भी है। इसके अलावा, सल्फर को खनिजों की संरचना में भी शामिल किया जा सकता है, जिसकी संरचना तीन या अधिक रासायनिक तत्वों द्वारा दर्शायी जाती है।

उदाहरण के लिए, चाल्कोपीराइट, मिराबिलिट, कीसेराइट, जिप्सम। आप उनमें से प्रत्येक पर अधिक विस्तार से विचार कर सकते हैं। पाइराइट एक फेरम सल्फाइड या FeS 2 है। इसमें सुनहरे रंग की चमक के साथ हल्का पीला रंग होता है। यह खनिज अक्सर लैपिस लाजुली में अशुद्धता के रूप में पाया जा सकता है, जिसका व्यापक रूप से गहने बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। यह इस तथ्य के कारण है कि इन दो खनिजों में अक्सर एक सामान्य जमा होता है। तांबे की चमक - चाल्कोसाइट, या चाकोसिन - धातु के समान एक नीला-ग्रे पदार्थ है। और चांदी की चमक (अर्जेंटीना) में समान गुण होते हैं: वे दोनों धातुओं की तरह दिखते हैं, उनका रंग ग्रे होता है। सिनाबार भूरे-लाल रंग का सुस्त खनिज है जिसमें भूरे धब्बे होते हैं। चाल्कोपीराइट, जिसका रासायनिक सूत्र CuFeS 2 है, सुनहरे पीले रंग का होता है, इसे सुनहरा सम्मिश्रण भी कहा जाता है। जिंक ब्लेंड (स्फलेराइट) का रंग एम्बर से लेकर उग्र नारंगी तक हो सकता है। मिराबिलाइट - ना 2 SO 4 x10H 2 O - पारदर्शी या सफेद क्रिस्टल। इसे चिकित्सा में प्रयुक्त भी कहा जाता है। कीसेराइट का रासायनिक सूत्र MgSO 4 xH 2 O है। यह सफेद या रंगहीन पाउडर जैसा दिखता है। जिप्सम का रासायनिक सूत्र CaSO 4 x2H 2 O है। इसके अलावा, यह रासायनिक तत्व जीवित जीवों की कोशिकाओं का हिस्सा है और एक महत्वपूर्ण ट्रेस तत्व है।

सल्फर दहन प्रक्रिया के भौतिक और रासायनिक आधार।

एस का दहन बड़ी मात्रा में गर्मी की रिहाई के साथ होता है: 0.5S 2g + O 2g \u003d SO 2g, H \u003d -362.43 kJ

दहन रासायनिक और भौतिक घटनाओं का एक जटिल है। एक भस्मक में, किसी को वेग, सांद्रता और तापमान के जटिल क्षेत्रों से निपटना पड़ता है जिनका गणितीय रूप से वर्णन करना मुश्किल है।

पिघले हुए S का दहन व्यक्तिगत बूंदों के परस्पर क्रिया और दहन की स्थितियों पर निर्भर करता है। दहन प्रक्रिया की दक्षता सल्फर के प्रत्येक कण के पूर्ण दहन के समय से निर्धारित होती है। सल्फर का दहन, जो केवल गैस चरण में होता है, एस के वाष्पीकरण से पहले होता है, हवा के साथ इसके वाष्पों का मिश्रण होता है, और मिश्रण को टी तक गर्म किया जाता है, जो आवश्यक प्रतिक्रिया दर प्रदान करता है। चूंकि बूंद की सतह से वाष्पीकरण केवल एक निश्चित टी पर अधिक तीव्रता से शुरू होता है, तरल सल्फर की प्रत्येक बूंद को इस टी तक गर्म किया जाना चाहिए। t जितना अधिक होगा, बूंद को गर्म करने में उतना ही अधिक समय लगेगा। जब वाष्प S और अधिकतम सांद्रता वाली वायु और t का दहनशील मिश्रण बूंद की सतह के ऊपर बनता है, तो प्रज्वलन होता है। एक बूंद एस की दहन प्रक्रिया दहन की स्थिति पर निर्भर करती है: टी और गैस प्रवाह के सापेक्ष वेग, और तरल एस के भौतिक रासायनिक गुण (उदाहरण के लिए, एस में ठोस राख अशुद्धियों की उपस्थिति), और इसमें निम्नलिखित चरण होते हैं : हवा के साथ तरल एस की 1-मिश्रण बूँदें; 2-इन बूंदों और वाष्पीकरण को गर्म करना; 3-थर्मल वाष्प विभाजन एस; 4-गैस चरण का गठन और उसका प्रज्वलन; 5-गैस चरण का दहन।

ये चरण लगभग एक साथ होते हैं।

हीटिंग के परिणामस्वरूप, तरल एस की एक बूंद वाष्पित होने लगती है, एस के वाष्प दहन क्षेत्र में फैल जाते हैं, जहां उच्च टी पर वे हवा के ओ 2 के साथ सक्रिय रूप से प्रतिक्रिया करना शुरू कर देते हैं, एस के प्रसार दहन की प्रक्रिया होती है SO2 का गठन।

उच्च टी पर, ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया एस की दर भौतिक प्रक्रियाओं की दर से अधिक है, इसलिए दहन प्रक्रिया की समग्र दर द्रव्यमान और गर्मी हस्तांतरण की प्रक्रियाओं द्वारा निर्धारित की जाती है।

आणविक प्रसार एक शांत, अपेक्षाकृत धीमी दहन प्रक्रिया को निर्धारित करता है, जबकि अशांत प्रसार इसे तेज करता है। जैसे-जैसे छोटी बूंद का आकार घटता है, वाष्पीकरण का समय कम होता जाता है। सल्फर कणों का सूक्ष्म परमाणुकरण और वायु प्रवाह में उनका समान वितरण संपर्क सतह को बढ़ाता है, कणों के ताप और वाष्पीकरण की सुविधा प्रदान करता है। मशाल की संरचना में प्रत्येक बूंद एस के दहन के दौरान, 3 अवधियों को प्रतिष्ठित किया जाना चाहिए: मैं- ऊष्मायन; द्वितीय- तीव्र जलन; तृतीय- बर्नआउट अवधि।

जब एक बूंद जलती है, तो उसकी सतह से आग की लपटें निकलती हैं, जो सौर ज्वाला के समान होती हैं। एक जलती हुई बूंद की सतह से आग की लपटों की अस्वीकृति के साथ पारंपरिक प्रसार दहन के विपरीत, इसे "विस्फोटक दहन" कहा जाता था।

प्रसार मोड में एस ड्रॉप का दहन बूंदों की सतह से अणुओं के वाष्पीकरण द्वारा किया जाता है। वाष्पीकरण दर तरल के भौतिक गुणों और पर्यावरण के टी पर निर्भर करती है, और वाष्पीकरण दर की विशेषता से निर्धारित होती है। डिफरेंशियल मोड में, S पीरियड्स I और III में रोशनी करता है। एक बूंद का विस्फोटक दहन केवल द्वितीय अवधि में तीव्र दहन की अवधि में देखा जाता है। तीव्र जलने की अवधि प्रारंभिक छोटी बूंद के व्यास के घन के समानुपाती होती है। यह इस तथ्य के कारण है कि विस्फोटक दहन बूंद की मात्रा में होने वाली प्रक्रियाओं का परिणाम है। जलने की दर विशेषता कैल्क। एफ-ले द्वारा: प्रति= / एसजी;

डी एन प्रारंभिक छोटी बूंद व्यास है, मिमी; बूंद के पूर्ण दहन का समय है, s.

एक बूंद के जलने की दर की विशेषता प्रसार और विस्फोटक दहन की विशेषताओं के योग के बराबर है: प्रति= के वीजेड + के अंतर; केवीजेड= 0.78∙exp(-(1.59∙p) 2.58); कश्मीर अंतर= 1.21∙p +0.23; कश्मीर टी2\u003d के टी 1 क्स्प (ई ए / आर (1 / टी 1 - 1 / टी 2)); K T1 - जलने की दर t 1 \u003d 1073 K. K T2 - const पर स्थिर है। टी 1 से अलग टी पर हीटिंग दर। Еа सक्रियण ऊर्जा (7850 kJ/mol) है।

फिर। तरल एस के कुशल दहन के लिए मुख्य शर्तें हैं: मशाल के मुंह में हवा की सभी आवश्यक मात्रा की आपूर्ति, तरल एस का ठीक और समान छिड़काव, प्रवाह अशांति और उच्च टी।

गैस वेग और टी पर तरल एस के वाष्पीकरण की तीव्रता की सामान्य निर्भरता: कश्मीर 1= ए∙वी/(बी+वी); a, b, t के आधार पर अचर हैं। वी - गति गैस, एम / एस। उच्च t पर, गैस वेग पर वाष्पीकरण तीव्रता S की निर्भरता निम्न द्वारा दी जाती है: कश्मीर 1= के ओ ∙ वी एन;

टी, ओ सी	एलजीके के बारे में	एन
	4,975	0,58
	5,610	0,545
	6,332	0,8

t में 120 से 180 o C की वृद्धि के साथ, S के वाष्पीकरण की तीव्रता 5-10 गुना बढ़ जाती है, और t 180 से 440 o C 300-500 गुना बढ़ जाती है।

0.104 m/s के गैस वेग पर वाष्पीकरण दर द्वारा निर्धारित किया जाता है: = 8.745 - 2600/T (120-140 o C पर); = 7.346 -2025 / टी (140-200 ओ सी पर); = 10.415 - 3480 / टी (200-440 डिग्री सेल्सियस पर)।

140 से 440 डिग्री सेल्सियस तक किसी भी टी पर वाष्पीकरण दर एस और 0.026-0.26 मीटर / सेकेंड की सीमा में गैस वेग निर्धारित करने के लिए, इसे पहले 0.104 मीटर / सेकेंड के गैस वेग के लिए पाया जाता है और दूसरी गति के लिए पुनर्गणना किया जाता है: एलजी = एलजी + एन ∙ एलजीवी `` / वी `; तरल सल्फर के वाष्पीकरण की तीव्रता के मूल्य और दहन की दर की तुलना से पता चलता है कि दहन की तीव्रता सल्फर के क्वथनांक पर वाष्पीकरण की तीव्रता से अधिक नहीं हो सकती है। यह दहन तंत्र की शुद्धता की पुष्टि करता है, जिसके अनुसार सल्फर केवल वाष्प अवस्था में जलता है। सल्फर वाष्प ऑक्सीकरण की दर स्थिरांक (प्रतिक्रिया दूसरे क्रम के समीकरण के अनुसार आगे बढ़ती है) गतिज समीकरण द्वारा निर्धारित की जाती है: -dС S /d = К∙С S ∙С О2; सी एस वाष्प एकाग्रता एस है; C O2 - संक्षिप्त-I वाष्प O 2; K प्रतिक्रिया दर स्थिरांक है। वाष्प S और O 2 op-yut की कुल सांद्रता: सी= ए (1-एक्स); O2 . के साथ= बी - 2ax; a प्रारंभिक वाष्प सांद्रता S है; बी - ओ 2 वाष्प की प्रारंभिक एकाग्रता; х वाष्प ऑक्सीकरण एस की डिग्री है। तब:

कू= (2,3 /(बी - 2ए)) ∙ (एलजी(बी - कुल्हाड़ी/बी(1 - एक्स)));

ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया S से SO 2 की दर स्थिरांक: एलजीके\u003d बी - ए / टी;

C . के बारे में	650 - 850	850 - 1100
वी	3,49	2,92
ए

सल्फर की बूँदें d< 100мкм сгорают в диффузионном режиме; d>विस्फोटक में 100 µm, 100-160 µm के क्षेत्र में, बूंदों के जलने का समय नहीं बढ़ता है।

वह। दहन प्रक्रिया को तेज करने के लिए, सल्फर को बूंदों में स्प्रे करने की सलाह दी जाती है d = 130-200 µm, जिसके लिए अतिरिक्त ऊर्जा की आवश्यकता होती है। जलने पर उतनी ही संख्या में S प्राप्त होता है। SO 2 जितना अधिक सांद्रित होता है, फर्नेस गैस का आयतन उतना ही छोटा होता है और उसका t जितना अधिक होता है।

1 - सी ओ 2; 2 - SO2 . के साथ

यह आंकड़ा हवा में सल्फर के रुद्धोष्म दहन द्वारा उत्पादित फर्नेस गैस में t और SO 2 सांद्रता के बीच एक अनुमानित संबंध को दर्शाता है। व्यवहार में, अत्यधिक केंद्रित SO 2 प्राप्त किया जाता है, इस तथ्य से सीमित है कि t> 1300 पर, भट्ठी और गैस नलिकाओं की परत जल्दी से नष्ट हो जाती है। इसके अलावा, इन स्थितियों के तहत, नाइट्रोजन ऑक्साइड के गठन के साथ हवा के ओ 2 और एन 2 के बीच साइड प्रतिक्रियाएं हो सकती हैं, जो एसओ 2 में एक अवांछनीय अशुद्धता है, इसलिए, आमतौर पर सल्फर भट्टियों में टी = 1000-1200 बनाए रखा जाता है। और फर्नेस गैसों में 12-14 वोल्ट% SO2 होता है। O 2 के एक आयतन से SO 2 का एक आयतन बनता है, इसलिए S को हवा में जलाने पर दहन गैस में SO 2 की अधिकतम सैद्धांतिक सामग्री 21% होती है। हवा में S को जलाने पर फायरिंग। O 2 गैस मिश्रण में SO 2 की मात्रा O 2 की सांद्रता के आधार पर बढ़ सकती है। शुद्ध O 2 में S को जलाने पर SO 2 की सैद्धांतिक सामग्री 100% तक पहुँच सकती है। हवा में और विभिन्न ऑक्सीजन-नाइट्रोजन मिश्रणों में S को जलाने से प्राप्त रोस्टिंग गैस की संभावित संरचना को चित्र में दिखाया गया है:

सल्फर जलाने के लिए भट्टियां।

सल्फ्यूरिक एसिड उत्पादन में एस का दहन एटमाइज्ड या टीवी अवस्था में भट्टियों में किया जाता है। पिघले हुए एस को जलाने के लिए नोजल, साइक्लोन और वाइब्रेशन फर्नेस का इस्तेमाल करें। सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले चक्रवात और इंजेक्टर हैं। इन भट्टियों को संकेतों के अनुसार वर्गीकृत किया गया है:- स्थापित नलिका के प्रकार (यांत्रिक, वायवीय, हाइड्रोलिक) और भट्ठी में उनके स्थान (रेडियल, स्पर्शरेखा) के अनुसार; - दहन कक्षों के अंदर स्क्रीन की उपस्थिति से; - निष्पादन द्वारा (क्षितिज, लंबवत); - वायु आपूर्ति के लिए इनलेट छेद के स्थान के अनुसार; - एस वाष्प के साथ वायु प्रवाह को मिलाने वाले उपकरणों के लिए; - दहन एस की गर्मी का उपयोग करने के लिए उपकरणों के लिए; - कैमरों की संख्या से।

नोजल ओवन (चावल)

1 - स्टील सिलेंडर, 2 - अस्तर। 3 - अभ्रक, 4 - विभाजन। 5 - ईंधन के छिड़काव के लिए नोजल, सल्फर के छिड़काव के लिए 6 नोजल,

7 - भट्ठी को हवा की आपूर्ति के लिए एक बॉक्स।

इसमें काफी सरल डिजाइन है, बनाए रखने में आसान है, इसमें गैस की एक छवि है, एसओ 2 की निरंतर एकाग्रता है। गंभीर कमियों के लिएशामिल हैं: उच्च टी के कारण विभाजन का क्रमिक विनाश; दहन कक्ष का कम गर्मी तनाव; उच्च सांद्रता वाली गैस प्राप्त करने में कठिनाई, टीके। बड़ी मात्रा में हवा का उपयोग करें; छिड़काव की गुणवत्ता पर दहन के प्रतिशत की निर्भरता एस; भट्ठी के स्टार्ट-अप और हीटिंग के दौरान महत्वपूर्ण ईंधन की खपत; तुलनात्मक रूप से बड़े आयाम और वजन, और परिणामस्वरूप, महत्वपूर्ण पूंजी निवेश, उत्पादन क्षेत्र, परिचालन लागत और पर्यावरण में बड़ी गर्मी का नुकसान।

अधिक उत्तम चक्रवात ओवन.

1 - प्रीचैम्बर, 2 - एयर बॉक्स, 3, 5 - आफ्टरबर्निंग चैंबर्स, 4. 6 पिंच रिंग्स, 7, 9 - एयर सप्लाई के लिए नोजल, 8, 10 - सल्फर सप्लाई के लिए नोजल।

वितरण:स्पर्शरेखा वायु इनपुट और एस; बेहतर प्रवाह अशांति के कारण भट्ठी में एस का एक समान दहन सुनिश्चित करता है; 18% SO 2 तक अंतिम प्रक्रिया गैस प्राप्त करने की संभावना; भट्ठी की जगह का उच्च तापीय तनाव (4.6 10 6 डब्ल्यू / एम 3); समान क्षमता के नोजल भट्टी की मात्रा की तुलना में उपकरण की मात्रा 30-40 के कारक से कम हो जाती है; स्थायी एकाग्रता SO 2; दहन प्रक्रिया एस और इसके स्वचालन का सरल विनियमन; लंबे समय तक रुकने के बाद भट्ठी को गर्म करने और शुरू करने के लिए कम समय और दहनशील सामग्री; भट्ठी के बाद नाइट्रोजन आक्साइड की कम सामग्री। बुनियादी सप्ताहदहन प्रक्रिया में उच्च टी के साथ जुड़ा हुआ है; अस्तर और वेल्ड की संभावित दरार; एस के असंतोषजनक छिड़काव से भट्ठी के बाद टी / एक्सचेंज उपकरण में इसके वाष्प की सफलता होती है, और इसके परिणामस्वरूप उपकरण के क्षरण और टी / एक्सचेंज उपकरण के इनलेट पर टी की अस्थिरता होती है।

पिघला हुआ एस स्पर्शरेखा या अक्षीय नलिका के माध्यम से भट्ठी में प्रवेश कर सकता है. नलिका के अक्षीय स्थान के साथ, दहन क्षेत्र परिधि के करीब है। स्पर्शरेखा पर - केंद्र के करीब, जिससे अस्तर पर उच्च टी का प्रभाव कम हो जाता है। (चावल) गैस प्रवाह दर 100-120m / s है - यह द्रव्यमान और गर्मी हस्तांतरण के लिए एक अनुकूल स्थिति बनाता है, और जलने की दर S बढ़ जाती है।

वाइब्रेटिंग ओवन (चावल).

1 - बर्नर भट्ठी सिर; 2 - वापसी वाल्व; 3 - कंपन चैनल।

कंपन दहन के दौरान, प्रक्रिया के सभी पैरामीटर समय-समय पर बदलते हैं (कक्ष में दबाव, गैस मिश्रण की गति और संरचना, टी)। कंपन के लिए उपकरण। दहन S को फर्नेस-बर्नर कहा जाता है। भट्ठी से पहले, एस और हवा मिश्रित होते हैं, और वे चेक वाल्व (2) के माध्यम से भट्ठी-बर्नर के सिर में प्रवाहित होते हैं, जहां मिश्रण जला दिया जाता है। कच्चे माल की आपूर्ति भागों में की जाती है (प्रक्रियाएं चक्रीय होती हैं)। भट्ठी के इस संस्करण में, गर्मी उत्पादन और जलने की दर में काफी वृद्धि होती है, लेकिन मिश्रण को प्रज्वलित करने से पहले, हवा के साथ परमाणु एस का एक अच्छा मिश्रण आवश्यक है ताकि प्रक्रिया तुरंत हो सके। इस मामले में, दहन उत्पाद अच्छी तरह से मिश्रित होते हैं, एस कणों के आस-पास एसओ 2 गैस फिल्म नष्ट हो जाती है और दहन क्षेत्र में ओ 2 के नए हिस्से तक पहुंच की सुविधा प्रदान करती है। ऐसी भट्टी में, परिणामस्वरूप SO 2 में बिना जले हुए कण नहीं होते हैं, इसकी सांद्रता शीर्ष पर अधिक होती है।

एक चक्रवात भट्टी के लिए, नोजल भट्टी की तुलना में, यह 40-65 गुना अधिक तापीय तनाव, अधिक केंद्रित गैस प्राप्त करने की संभावना और अधिक भाप उत्पादन की विशेषता है।

तरल एस को जलाने के लिए भट्टियों के लिए सबसे महत्वपूर्ण उपकरण नोजल है, जो तरल एस का एक पतला और एक समान स्प्रे सुनिश्चित करना चाहिए, नोजल में ही हवा के साथ इसका अच्छा मिश्रण और इसके पीछे, तरल एस की प्रवाह दर का त्वरित समायोजन जबकि हवा के साथ इसके आवश्यक अनुपात को बनाए रखना, एक निश्चित आकार की स्थिरता, मशाल की लंबाई, और एक ठोस डिजाइन, विश्वसनीय और उपयोग में आसान भी है। नोजल के सुचारू संचालन के लिए, यह महत्वपूर्ण है कि एस को राख और कोलतार से अच्छी तरह साफ किया जाए। नोजल यांत्रिक (अपने स्वयं के दबाव में उपज) और वायवीय (वायु अभी भी छिड़काव में शामिल है) क्रिया है।

सल्फर के दहन की गर्मी का उपयोग।

प्रतिक्रिया अत्यधिक ऊष्माक्षेपी होती है, परिणामस्वरूप, बड़ी मात्रा में ऊष्मा निकलती है और भट्टियों के आउटलेट पर गैस का तापमान 1100-1300 0 C होता है। SO 2 के संपर्क ऑक्सीकरण के लिए, 1 के प्रवेश द्वार पर गैस का तापमान कैट-आरए की परत 420 - 450 0 सी से अधिक नहीं होनी चाहिए। इसलिए, एसओ 2 ऑक्सीकरण चरण से पहले, गैस प्रवाह को ठंडा करना और अतिरिक्त गर्मी का उपयोग करना आवश्यक है। गर्मी की वसूली के लिए सल्फर पर काम करने वाले सल्फ्यूरिक एसिड सिस्टम में, प्राकृतिक गर्मी परिसंचरण वाले वॉटर-ट्यूब हीट रिकवरी बॉयलर का सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। सेटा - सी (25 - 24); आरकेएस 95 / 4.0 - 440।

ऊर्जा-तकनीकी बॉयलर आरकेएस 95/4.0 - 440 एक पानी-ट्यूब, प्राकृतिक परिसंचरण, गैस-तंग बॉयलर है, जिसे दबाव के साथ काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। बॉयलर में पहले और दूसरे चरण के बाष्पीकरणकर्ता, चरण 1.2 दूरस्थ अर्थशास्त्री, चरण 1.2 दूरस्थ सुपरहीटर, ड्रम, सल्फर दहन भट्टियां शामिल हैं। भट्ठी को 650 टन तरल तक जलाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। सल्फर प्रति दिन। भट्ठी में दो चक्रवात होते हैं जो एक दूसरे के सापेक्ष 110 0 के कोण पर जुड़े होते हैं और एक संक्रमण कक्ष होता है।

2.6 मीटर के व्यास के साथ आंतरिक शरीर, समर्थन पर स्वतंत्र रूप से टिकी हुई है। बाहरी आवरण 3 मीटर व्यास का है। आंतरिक और बाहरी आवरणों द्वारा निर्मित कुंडलाकार स्थान हवा से भर जाता है, जो फिर नलिका के माध्यम से दहन कक्ष में प्रवेश करता है। प्रत्येक चक्रवात पर 8 सल्फर नोजल, 4 द्वारा भट्ठी को सल्फर की आपूर्ति की जाती है। सल्फर का दहन एक घूमते हुए गैस-वायु प्रवाह में होता है। प्रत्येक चक्रवात में 3, वायु नलिकाओं के माध्यम से दहन चक्रवात में स्पर्शरेखा से हवा को प्रवाहित करके प्रवाह का घूमना प्राप्त किया जाता है। हवा की मात्रा को प्रत्येक एयर नोजल पर मोटराइज्ड फ्लैप द्वारा नियंत्रित किया जाता है। संक्रमण कक्ष को क्षैतिज चक्रवातों से बाष्पीकरणकर्ता के ऊर्ध्वाधर गैस वाहिनी तक गैस प्रवाह को निर्देशित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। फायरबॉक्स की आंतरिक सतह 250 मिमी मोटी एमकेएस-72 ब्रांड की मुलाइट-कोरन्डम ईंट से पंक्तिबद्ध है।

1 - चक्रवात

2 - संक्रमण कक्ष

3 - वाष्पीकरण उपकरण

तापमान पर सल्फर वाष्प के पृथक्करण की डिग्री की निर्भरता।

सल्फर का दहन इस तथ्य के कारण एक जटिल प्रक्रिया है कि सल्फर में अलग-अलग एलोट्रोपिक अवस्थाओं में परमाणुओं की एक अलग संख्या वाले अणु होते हैं और तापमान पर इसके भौतिक रासायनिक गुणों की एक बड़ी निर्भरता होती है। प्रतिक्रिया तंत्र और उत्पादों की उपज तापमान और ऑक्सीजन दबाव दोनों के साथ बदलती है।

दहन उत्पादों में CO2 की सामग्री पर ओस बिंदु की निर्भरता का एक उदाहरण।

80°C पर सल्फर का दहन विभिन्न कारणों से संभव है। इस प्रक्रिया का अभी तक कोई ठोस रूप से स्थापित सिद्धांत नहीं है। यह माना जाता है कि इसका एक हिस्सा भट्ठी में ही उच्च तापमान पर और पर्याप्त हवा के साथ होता है। इस दिशा में अध्ययन (चित्र 6बी) से पता चलता है कि हवा की थोड़ी अधिकता (सीएसटी 105 और नीचे के क्रम पर) पर, गैसों में 80 एस का गठन तेजी से कम हो जाता है।

ऑक्सीजन में सल्फर का दहन 280 C पर और हवा में 360 C पर होता है।

भट्ठी के पूरे आयतन में सल्फर का दहन होता है। इस मामले में, गैसों को अधिक केंद्रित किया जाता है और उनका प्रसंस्करण छोटे आयामों के उपकरणों में किया जाता है, और गैस शोधन लगभग समाप्त हो जाता है। सल्फर को जलाने से प्राप्त सल्फर डाइऑक्साइड, सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के अलावा, कई उद्योगों में एक रेफ्रिजरेंट के रूप में तेल कटौती की सफाई के लिए, चीनी के उत्पादन में, आदि का उपयोग किया जाता है। एससीबी को स्टील सिलेंडर और टैंक में एक तरल में ले जाया जाता है। राज्य। SO2 का द्रवीकरण पूर्व-शुष्क और ठंडी गैस को संपीड़ित करके किया जाता है।

सल्फर का जलना भट्टी के पूरे आयतन में होता है और विभाजन 4 द्वारा गठित कक्षों में समाप्त होता है, जहाँ अतिरिक्त हवा की आपूर्ति की जाती है। इन कक्षों से सल्फर डाइऑक्साइड युक्त गर्म भट्टी गैस का निर्वहन किया जाता है।

यांत्रिक भट्टियों में सल्फर जलने का निरीक्षण करना बहुत आसान है। भट्टियों की ऊपरी मंजिलों पर, जहां जलती हुई सामग्री में बहुत अधिक FeS2 होता है, पूरी लौ नीले रंग की होती है - यह सल्फर दहन की विशिष्ट लौ है।

सल्फर को जलाने की प्रक्रिया को समीकरण द्वारा वर्णित किया गया है।

भट्ठी की दीवार में लगे शीशे के माध्यम से गंधक का जलना देखा जाता है। पिघले हुए सल्फर का तापमान 145 - 155 C के भीतर बनाए रखा जाना चाहिए। यदि आप तापमान में वृद्धि जारी रखते हैं, तो सल्फर की चिपचिपाहट धीरे-धीरे बढ़ जाती है और 190 C पर यह गहरे भूरे रंग के मोटे द्रव्यमान में बदल जाता है, जिससे पंप करना बेहद मुश्किल हो जाता है और स्प्रे

जब सल्फर जलता है, तो सल्फर के प्रति परमाणु में एक ऑक्सीजन अणु होता है।

कच्चे माल के रूप में प्राकृतिक टावर एसिड का उपयोग कर एक संयुक्त संपर्क-टावर प्रणाली की योजना।

भट्ठी में सल्फर के दहन के दौरान, भुना हुआ सल्फर डाइऑक्साइड लगभग 14% S02 की सामग्री और लगभग 1000 C के भट्ठी के आउटलेट पर तापमान के साथ प्राप्त होता है। इस तापमान के साथ, गैस अपशिष्ट ताप बॉयलर 7 में प्रवेश करती है, जहां इसका तापमान 450 C तक कम करके भाप प्राप्त की जाती है। लगभग 8% SO2 की सामग्री के साथ सल्फर डाइऑक्साइड को संपर्क उपकरण 8 में भेजा जाना चाहिए, इसलिए, अपशिष्ट ताप बॉयलर के बाद, गैस का हिस्सा या सभी दहन गैस हीट एक्सचेंजर 9 में गर्म हवा के साथ 8% SO2 तक पतला हो जाता है। संपर्क तंत्र में, सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड का 50 - 70% सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड में ऑक्सीकृत हो जाता है।