Пособие кислотчику сульфитно-целлюлозного производства - [8]
3. На натриевом основании. Для приготовления кислоты с натриевым основанием используется кальцинированная сода (Nа>2СO>3), и процесс протекает следующим образом
SO>2 + H>2O → H>2SO>3
2Nа>2СO>3 + H>2SO>3 → 2NaHСO>3 + Nа>2SO>3,
2NaHCO>3 + H>2SO>3 → Nа>2SO>3 + 2H>2O + СO>2,
Nа>2SO>3 + H>2SO>3 → 2NaHSO>3.
Так же, как в случае магниевого основания, дальнейшее продолжение процесса или прекращение его на этой стадии зависит от способа варки, для которого готовится кислота. В отличие от магниевого основания на натриевом можно приготовить растворы, содержащие только моносульфит (Nа>2SO>3), которые применяются для варки полуцеллюлозы по нейтрально-сульфитному способу.
4. На аммониевом основании. Кислоту с аммониевым основанием готовят поглощением сернистого ангидрида аммиачной водой (NH>4OH)
SO>2 + H>2O → H>2SO>3
2NH>4OH + SO>2 → (NH>4)>2SO>3 + H>2O,
(NH>4)>2SO>3 + H>2SO>3 → 2NH>4HSO>3.
Возможности аммониевого основания с точки зрения состава кислоты подобны натриевому. Однако в практике применение нашли только растворы для кислой и нейтрально-сульфитной варок.
ОБОРУДОВАНИЕ КИСЛОТНОГО ЦЕХА
Оборудование для сжигания серусодержащего сырья
Вращающиеся серные печи. Вращающаяся серная печь (рис. 7) Представляет собой склепанный или сваренный из стальных листов цилиндр с конусами на обоих концах. Корпус печи с помощью роликов, на которые он опирается бандажами, вращается от электродвигателя через трансмиссию и червячную передачу. Печь делает 1–1,5 оборота в минуту.
Рис. 7. Установка вращающейся серной печи:
1 — транспортер для серы; 2 — бункер; 3 — питатель; 4 — серная печь; 5 — камера дополнительного сгорания.
Сера подается в печь в твердом виде с помощью шнека или в расплавленном виде. Воздух поступает в печь с переднего торца через регулируемые прорези. Расплавленная сера прилипает к стенкам вращающейся печи тонким слоем и сгорает, образуя газ SO>2.
Для уменьшения потерь тепла за счет лучеиспускания печь иногда внутри футеруют огнеупорным кирпичом.
Производительность вращающихся серных печей может быть увеличена за счет подачи подогретого воздуха и установки камеры дополнительного сгорания. Пропуская воздух перед подачей в печь между корпусом печи и специальным металлическим кожухом, можно подогреть его до температуры 200°, что приведет к увеличению производительности печи и пониженному содержанию SO>3 в газовой смеси.
Камера дополнительного сгорания может быть или металлической с внутренней футеровкой огнеупорным кирпичом, или кирпичной. Для лучшего смешивания с несгоревшими частицами серы воздуха, подаваемого в камеру дополнительного сгорания через регулируемые заслонкой отверстия, в камере делают перегородки. Камеру дополнительного сгорания рекомендуется делать в 3–5 раз больше объема печи.
Основное внимание при работе печи должно быть обращено на правильное соотношение количества серы и воздуха для горения. Нарушение этого соотношения почти всегда приводит к сублимации (возгонке) серы, при которой в газе наблюдается присутствие паров нес горе вшей серы. Сублимация серы может привести к частичному забиванию газоходов и увеличению сопротивления тракта очистки и охлаждения газа.
Температура газов ил выходе из печи без обмуровки 700–800°, а из печи с обмуровкой 900–1000°.
Производительность вращающейся серной печи может быть рассчитана по формуле
Q = kF кг/сутки,
где:
k — съем сгорающей серы с 1 м>2 поверхности печи, кг/сутки;
F — поверхность горения, м>2.
k = 200(1 + b),
где Ь — отношение объема камеры дополнительного сгорания к объему печи.
F = DL + ηDL / 2 = 2,5DL м>2,
где:
D — диаметр печи, м;
L — длина печи, м.
Здесь в поверхность горения включается не только зеркало расплавленной серы, но и верхняя полуповерхность цилиндра.
Подставляя полученные значения в первую формулу, находим, что
Q = 200 (1 + b) x 2,5 DL = 500 DL (1 + b)
при b = 2,5 Q = 1750 DL (k = 700 кг/сутки);
при b = 3 Q = 2000 DL (k = 800 кг/сутки);
при b = 5 Q = 3000 DL (k = 1200 кг/сутки);
Характеристика существующих вращающихся серных печей при установке камеры дополнительного сгорания с b = 2,5 в зависимости от тяги приведена в табл. 3.
Таблица 3.
Стационарные серные печи. Стационарная серная печь представляет стальной сварной цилиндр, футерованный внутри огнеупорным кирпичом и имеющий несколько перегородок для лучшего смешения серы с воздухом (рис. 8). Сера подается в печь в расплавленном виде с температурой 120–125° по трубопроводу, снабженному паровой рубашкой. Распыление серы производится через форсунки с помощью сжатого воздуха, пара или насосом для расплавленной серы. Вводимая в печь сера распыляется на мельчайшие капельки и хорошо перемешивается с воздухом.
Печной газ на выхода из стационарных серных печей имеет концентрацию SO>2 18–19 % и температуру 1300–1500°. Высокая температура внутри печи и незначительный избыток воздуха, подаваемого в печь вентилятором через регулируемые прорези около форсунок, почти полностью исключают образование SO>2.
Рис. 8. Стационарная серная печь:
1 — корпус; 2- футеровка; 3 — перегородки; 4 — подача воздуха; 5 — подача расплавленной серы; 6 — подача мазута; 7 — выход газа; 8 — опоры.
