Үйл явцын химийн схем. Хүхрийн шаталтын процессын физик-химийн үндэс. Шингэн хүхэр шатаах зуух. Хүхрийн шаталтын дулааныг ашиглах Хүхэрийг хүчилтөрөгч дэх шатаах

Хүхрийн шаталтын процессын физик-химийн үндэс.

S-ийн шаталт нь их хэмжээний дулаан ялгарах үед тохиолддог: 0.5S 2г + O 2г = SO 2г, ΔH = -362.43 кДж.

Шатаах нь химийн болон физикийн үзэгдлийн цогц юм. Шаталтын төхөөрөмжид математикийн хувьд тайлбарлахад хэцүү хурд, концентраци, температурын нарийн төвөгтэй талбаруудтай ажиллах шаардлагатай болдог.

Хайлсан S-ийн шаталт нь бие даасан дуслын харилцан үйлчлэл, шаталтын нөхцлөөс хамаарна. Шаталтын үйл явцын үр ашгийг хүхрийн тоосонцор бүрийг бүрэн шатаах хугацаагаар тодорхойлно. Зөвхөн хийн үе шатанд тохиолддог хүхрийн шаталтаас өмнө S-ийн ууршилт, түүний уурыг агаартай хольж, хольцыг t хүртэл халааж, шаардлагатай урвалын хурдыг хангадаг. Дуслын гадаргуугаас илүү эрчимтэй ууршилт нь зөвхөн тодорхой t-ээс эхэлдэг тул шингэн хүхрийн дусал бүрийг энэ t хүртэл халаах шаардлагатай. t өндөр байх тусам дуслыг дулаацуулахад илүү их хугацаа шаардагдана. Дуслын гадаргуу дээр S уур ба хамгийн их концентрацитай агаарын шатамхай хольц ба t үүсэх үед гал асаах болно. S дуслын шаталтын процесс нь шаталтын нөхцлөөс хамаарна: t ба хийн урсгалын харьцангуй хурд, шингэний физик, химийн шинж чанар S (жишээлбэл, S дахь хатуу үнсний хольц байгаа эсэх) үе шатууд: 1-шингэн S дуслыг агаартай холих; 2-эдгээр дуслыг халаах, ууршуулах; 3-S уурын дулааны хуваагдал; 4-хийн үе шат үүсэх ба түүний гал асаах; 5-хийн фазын шаталт.

Эдгээр үе шатууд бараг нэгэн зэрэг явагддаг.

Халалтын үр дүнд шингэний дусал S ууршиж, S уур нь шаталтын бүсэд тархаж, өндөр t үед агаар дахь O 2-тэй идэвхтэй урвалд орж, S-ийн тархалтын шаталтын процесс явагдана. SO 2 үүсэх.

Өндөр t үед исэлдэлтийн урвалын S хурд нь физик процессын хурдаас их байдаг тул шаталтын процессын нийт хурдыг масс ба дулаан дамжуулах процессоор тодорхойлно.

Молекулын тархалт нь тайван, харьцангуй удаан шаталтын процессыг тодорхойлдог бол турбулент тархалт нь түүнийг хурдасгадаг. Дуслын хэмжээ багасах тусам ууршилтын хугацаа багасна. Хүхрийн тоосонцорыг нарийн шүрших, агаарын урсгалд жигд хуваарилах нь контактын гадаргууг нэмэгдүүлж, тоосонцорыг халаах, ууршуулах ажлыг хөнгөвчилдөг. Бамбар дахь ганц дусал S тус бүрийг шатаахдаа 3 үеийг ялгах шаардлагатай. I- инкубаци; II- хүчтэй шаталт; III- шаталтын дараах үе.

Дусал шатах үед түүний гадаргуугаас дөл ялгарч, нарны туяаг санагдуулдаг. Шатаж буй дуслын гадаргуугаас дөл ялгардаг ердийн диффузын шаталтаас ялгаатай нь үүнийг "тэсрэх шаталт" гэж нэрлэдэг.

Тархалтын горимд дусал S-ийн шаталт нь дуслын гадаргуугаас молекулуудыг ууршуулах замаар явагддаг. Ууршилтын хурд нь шингэний физик шинж чанар ба орчны t-ээс хамаардаг бөгөөд ууршилтын хурдны шинж чанараар тодорхойлогддог. Дифференциал горимд S нь I ба III үед асна. Дуслын тэсрэх шаталт нь зөвхөн II үе дэх хүчтэй шаталтын үед ажиглагддаг. Хүчтэй шаталтын хугацааны үргэлжлэх хугацаа нь уналтын анхны диаметрийн кубтай пропорциональ байна. Энэ нь тэсрэх шаталт нь дуслын эзэлхүүн дэх үйл явцын үр дагавартай холбоотой юм. Шаталтын хурдыг тооцоолох шинж чанарууд. f-le гэхэд: TO= /τ сг;

d n – уналтын анхны диаметр, мм; τ – дусал бүрэн шатах хугацаа, с.

Дусал шатаах хурдны шинж чанар нь тархалт ба тэсрэх шаталтын шинж чанаруудын нийлбэртэй тэнцүү байна. TO= K in + K ялгаа; квз= 0.78∙exp(-(1.59∙р) 2.58); K ялгаа= 1.21∙r +0.23; K T2= K T1 ∙exp(E a /R∙(1/T 1 – 1/T 2)); K T1 – t 1 = 1073 K дахь шаталтын хурдны тогтмол. K T2 – тогтмол. t-ийн халаалтын хурд t 1-ээс ялгаатай. E a – идэвхжүүлэх энерги (7850 кЖ/моль).

ЭНЭ. S шингэнийг үр дүнтэй шатаах үндсэн нөхцөл нь: бамбарын аманд шаардлагатай бүх хэмжээний агаарыг нийлүүлэх, S шингэнийг нарийн, жигд цацах, урсгалын үймээн самуун ба өндөр t.

Шингэний ууршилтын эрчмийн S-ийн хийн хурд ба t-ээс ерөнхий хамаарал: K 1= a∙V/(b+V); a, b нь t-ээс хамаарах тогтмолууд. V - хурд хий, м/с. Өндөр t үед ууршилтын эрчмийн S-ийн хийн хурдаас хамаарах хамаарал нь: K 1= K o ∙ V n ;

t 120-аас 180oС хүртэл нэмэгдэхэд ууршилтын эрчим S 5-10 дахин, 180-аас 440оС хүртэл 300-500 дахин нэмэгдэнэ.

0.104 м/с хийн хурдтай ууршилтын хурдыг тодорхойлно: = 8.745 – 2600/Т (120-140 oС); = 7.346 –2025/Т (140-200 oС); = 10.415 – 3480/Т (200-440 o С-т).

140-аас 440 ° С-ийн аль ч t-ийн ууршилтын хурд, хийн хурдыг 0.026-0.26 м/с-ийн хооронд тодорхойлохын тулд эхлээд 0.104 м/с-ийн хийн хурдыг олж, өөр хурдаар дахин тооцоолно. lg = lg + n ∙ lgV `` /V ` ; Шингэн хүхрийн ууршилтын эрчим ба шаталтын хурдыг харьцуулж үзвэл шаталтын эрч хүч нь хүхрийн буцалгах цэг дэх ууршилтын эрчмээс хэтрэхгүй байх ёстой. Энэ нь шаталтын механизмын зөв байдлыг баталж байгаа бөгөөд үүний дагуу хүхэр зөвхөн уурын төлөвт шатдаг. Хүхрийн уурын исэлдэлтийн хурдны тогтмолыг (хоёрдугаар эрэмбийн тэгшитгэлийн дагуу урвал явагдана) кинетик тэгшитгэлээр тодорхойлно: -dС S /d = К∙С S ∙С О2 ; С S – уурын концентраци S; C O2 - O 2 уурын концентраци; K нь урвалын хурдны тогтмол юм. S ба O 2 уурын нийт концентраци нь: С= a(1-x); O2-тэй= b - 2ax; a нь уурын анхны концентраци S; b – O 2 уурын анхны концентраци; x нь уурын исэлдэлтийн төлөв S. Дараа нь:

K∙τ= (2.3 /(b – 2a)) ∙ (лог(b – ax/b(1 - x)));

S-ийн SO 2 исэлдэлтийн тогтмол хурд: lgK= B – A/T;

Хүхрийн дусал d< 100мкм сгорают в диффузионном режиме; d>Дэлбэрэлтийн үед 100 мкм, 100-160 мкм талбайд дусал шатаах хугацаа нэмэгддэггүй.

Тэр. Шаталтын процессыг эрчимжүүлэхийн тулд хүхрийг дуслаар шүрших нь зүйтэй d = 130-200 мкм бөгөөд энэ нь нэмэлт эрчим хүч шаарддаг. Ижил хэмжигдэхүүнийг шатаах үед S-ийг авна. SO 2 нь илүү төвлөрч, зуухны хийн эзэлхүүн бага байх тусам түүний t өндөр байна.

1 - C O2; 2 – С SO2

Агаар дахь хүхрийн адиабат шаталтын үед үүссэн зуухны хий дэх SO 2-ийн концентраци t ба ойролцоогоор хамаарлыг зурагт үзүүлэв. Практикт өндөр концентрацитай SO 2-ийг олж авдаг бөгөөд энэ нь t> 1300-ийн температурт зуухны доторлогоо ба хийн сувгийн доторлогоо хурдан унадаг. Нэмж дурдахад, эдгээр нөхцөлд агаарын O 2 ба N 2 хооронд азотын исэл үүсэх гаж урвал үүсч болох бөгөөд энэ нь SO 2 дахь хүсээгүй хольц болох тул хүхрийн зууханд t = 1000-1200 ихэвчлэн хадгалагддаг. Зуухны хий нь 12-14% SO 2 агуулдаг. Нэг эзэлхүүн O 2-аас нэг эзэлхүүнтэй SO 2 үүсдэг тул агаарт S-ийг шатаах үед шохойжуулагч хий дэх SO 2-ийн онолын хамгийн их агууламж 21% байна. S-ийг агаарт шатаах үед энэ нь шатдаг. Хийн хольц дахь O 2 SO 2 агууламж нь O 2 агууламжаас хамаарч нэмэгдэж болно. Цэвэр O 2 дахь S-ийг шатаах үед SO 2-ийн онолын агууламж 100% хүрч болно. S-ийг агаарт болон янз бүрийн хүчилтөрөгч-азотын холимогт шатаах замаар гаргаж авсан шарсан хийн боломжит найрлагыг зурагт үзүүлэв.

Хүхэр шатаах зуухнууд.

Хүхрийн хүчлийн үйлдвэрлэлд S-ийн шаталтыг атомжуулсан эсвэл хатуу төлөвт зууханд хийдэг. Хайлсан S-ийг шатаахын тулд цорго, циклон, чичиргээний зуухыг ашигладаг. Хамгийн өргөн хэрэглэгддэг нь циклон ба хушуу юм. Эдгээр зуухыг дараахь шалгуурын дагуу ангилдаг.- суурилуулсан хушууны төрөл (механик, пневматик, гидравлик) ба тэдгээрийн зууханд байрлах байршлаар (радиаль, тангенциал); - шатаах камерын дотор дэлгэц байгаа эсэх; - гүйцэтгэлийн дагуу (хэвтээ, босоо); - агаарын хангамжийн оролтын нүхний байршлын дагуу; - агаарын урсгалыг S ууртай холих төхөөрөмж дээр; - шаталтын дулааныг ашиглах төхөөрөмж дээр S; - камерын тоогоор.

Цоргоны зуух (цагаан будаа)

1 - ган цилиндр, 2 - доторлогоо. 3 - асбест, 4 - хуваалт. 5 - түлш цацах цорго, 6 - хүхэр цацах цорго,

7 - зууханд агаар нийлүүлэх хайрцаг.

Энэ нь нэлээд энгийн загвартай, засвар үйлчилгээ хийхэд хялбар, SO 2 тогтмол концентрацитай хий үүсгэдэг. Ноцтой дутагдал рууҮүнд: өндөр t-ийн улмаас хуваалтыг аажмаар устгах; шаталтын камерын дулааны ачаалал бага; өндөр концентрацитай хий авахад хүндрэлтэй, учир нь их хэмжээний агаар ашиглах; шаталтын хувь хэмжээ нь атомжуулалтын чанараас хамаарах S; зуухыг асаах, халаах үед түлшний зарцуулалтыг хэлнэ; харьцангуй том хэмжээ, жин, үүний үр дүнд их хэмжээний хөрөнгө оруулалт, үүсмэл талбай, ашиглалтын зардал, байгаль орчинд их хэмжээний дулааны алдагдал.

Илүү төгс циклон зуух.

1 - урьдчилсан камер, 2 - агаарын хайрцаг, 3, 5 - шаталтын дараах камер, 4. 6 - хавчих цагираг, 7, 9 - агаарын хангамжийн хушуу, 8, 10 - хүхрийн нийлүүлэлтийн хушуу.

Хандалт:шүргэгч агаар ба S оролт; урсгалыг илүү сайн турбулжуулахын улмаас зууханд S-ийн жигд шаталтыг хангадаг; SO 2 эзлэхүүнтэй 18% хүртэл баяжуулсан технологийн хий авах боломж; шаталтын орон зайн дулааны өндөр хүчдэл (4.6 10 6 Вт / м 3); аппаратын эзэлхүүн нь ижил бүтээмжтэй цорго зуухны эзэлхүүнтэй харьцуулахад 30-40 дахин багасна; SO 2-ийн тогтмол концентраци; шаталтын хувийн S энгийн зохицуулалт, түүний автоматжуулалт; удаан зогссоны дараа зуухыг халаах, эхлүүлэхэд цаг хугацаа, шатамхай материалын зарцуулалт бага байх; зуухны дараа азотын ислийн бага агууламж. Үндсэн долоо хоногуудшаталтын хувь хэмжээний өндөр t-тэй холбоотой; доторлогоо ба гагнуурын хагарал үүсэх боломжтой; S-ийн хангалтгүй атомчлал нь зуухны дараа уур нь солилцооны төхөөрөмжид нэвтрэн ороход хүргэдэг бөгөөд улмаар тоног төхөөрөмжийн зэврэлт, солилцооны төхөөрөмжийн үүдэнд тогтворгүй байдалд хүргэдэг.

Хайлмал S нь тангенциал эсвэл тэнхлэгийн зохион байгуулалттай хошуугаар дамжин зууханд орж болно. Цоргоны тэнхлэгийн байрлалаар шаталтын бүс нь захын хэсэгт ойртдог. Тангентай - төв рүү ойртох тул доторлогооны өндөр t-ийн нөлөө багасна. (fig) Хийн урсгалын хурд нь 100-120 м/с - энэ нь масс болон дулаан дамжуулах таатай нөхцлийг бүрдүүлж, шаталтын хурдыг нэмэгдүүлдэг S.

Чичиргээт зуух (будаа).

1 - шатаагч зуухны толгой; 2 - буцах хавхлагууд; 3 - чичиргээний суваг.

Чичиргээний шаталтын үед процессын бүх үзүүлэлтүүд үе үе өөрчлөгддөг (танхим дахь даралт, хийн хольцын хурд ба найрлага, t). Чичиргээний төхөөрөмж шаталтын S-ийг шатаагч зуух гэж нэрлэдэг. Зуухны өмнө S ба агаар холилдож, тэдгээр нь шалгах хавхлагуудаар (2) дамжин зуухны зуухны толгой руу урсаж, хольцыг шатаадаг. Түүхий эдийг хэсэгчлэн (мөчлөгт) нийлүүлдэг. Зуухны энэ хувилбарт дулааны ачаалал ба шаталтын хурд мэдэгдэхүйц нэмэгдэх боловч хольцыг асаахаас өмнө цацсан S-ийг агаартай сайн холих шаардлагатай бөгөөд ингэснээр процесс шууд явагдана. Энэ тохиолдолд шаталтын бүтээгдэхүүнийг сайтар хольж, S тоосонцорыг тойрсон SO 2 хийн хальсыг устгаж, шаталтын бүсэд O 2-ийн шинэ хэсгүүдэд нэвтрэх боломжийг хөнгөвчилдөг. Ийм зууханд үүссэн SO 2 нь шатаагүй тоосонцорыг зайлуулдаггүй, түүний концентраци өндөр байдаг.

Циклон зуух нь цорготой зуухтай харьцуулахад 40-65 дахин их дулааны стресс, илүү их төвлөрсөн хий авах, илүү их уур үйлдвэрлэх боломжоор тодорхойлогддог.

Шатаах зуухны хамгийн чухал төхөөрөмж бол шингэн S цорго бөгөөд шингэн S-ийг нарийн бөгөөд жигд цацаж, түүнийг цорго болон түүний ард агаартай сайн холих, шингэний урсгалыг хурдан тохируулах, шингэний урсгалыг хадгалахын зэрэгцээ S-ийн урсгалыг хурдан тохируулах шаардлагатай. Энэ нь түүний агаартай харьцах харьцаа, тодорхой хэлбэрийн тогтвортой байдал, бамбарын урт, бат бөх загвартай, найдвартай, хэрэглэхэд хялбар байх шаардлагатай. Форсункуудыг жигд ажиллуулахын тулд S-ийг үнс, битумаас сайтар цэвэрлэж байх нь чухал. Цорго нь механик (өөрийн даралтын дор шингэн) эсвэл пневматик (хүршихэд агаар оролцдог) байж болно.

Хүхрийн шаталтын дулааныг ашиглах.

Урвал нь маш экзотермик бөгөөд үүний үр дүнд их хэмжээний дулаан ялгардаг бөгөөд зуухны гаралтын хийн температур 1100-1300 0 C. SO 2-ийн контактын исэлдэлтийн хувьд 1-р орцны хийн температур зуухны давхарга нь 420 - 450 0 С-ээс ихгүй байх ёстой. Тиймээс SO 2 исэлдэлтийн үе шат эхлэхээс өмнө хийн урсгалыг хөргөж, илүүдэл дулааныг ашиглах шаардлагатай. Дулаан сэргээх хүхэр дээр ажилладаг хүхрийн хүчлийн системд байгалийн дулааны эргэлттэй ус дамжуулах хоолойн хаягдал дулааны бойлерыг хамгийн өргөнөөр ашигладаг. SETA – C (25 - 24); RKS 95/4.0 - 440.

RKS 95/4.0 – 440 эрчим хүчний технологийн уурын зуух нь даралтын горимд ажиллах зориулалттай ус дамжуулах хоолой, байгалийн эргэлттэй, хийн үл нэвтрэх бойлер юм. Уурын зуух нь 1, 2-р шатны ууршуулах төхөөрөмж, 1, 2-р шатны алсын эдийн засагч, 1, 2-р шатлалын алсын хэт халаагуур, хүрд, хүхэр шатаах зуухнаас бүрдэнэ. Галын хайрцаг нь 650 тонн хүртэл шингэнийг шатаах зориулалттай. Өдөрт хүхэр. Зуух нь 110 0 өнцгөөр хоорондоо харьцангуй холбогдсон хоёр циклон ба шилжилтийн камераас бүрдэнэ.

Дотор бүрхүүл нь 2.6 м диаметртэй бөгөөд тулгуур дээр чөлөөтэй байрладаг. Гаднах бүрхүүл нь 3 м-ийн голчтой.Агаарыг дотор болон гадна бүрхүүлээс үүссэн цагираг хэлбэрийн орон зайд оруулж, дараа нь хошуугаар дамжин шаталтын камерт ордог. Хүхэр нь циклон бүр дээр 4 ширхэг, 8 хүхрийн хушуу ашиглан зууханд нийлүүлдэг. Хүхрийн шаталт нь хийн агаарын эргэлтийн урсгалаар явагддаг. Урсгалын эргүүлэг нь агаарын цорго, циклон бүрт 3-аар дамжин шаталтын циклон руу агаар оруулах замаар хийгддэг. Агаарын хэмжээг агаарын цорго бүр дээр цахилгаанаар удирддаг хаалтуудаар зохицуулдаг. Шилжилтийн камер нь хэвтээ циклонуудаас хийн урсгалыг ууршуулах төхөөрөмжийн босоо хийн суваг руу чиглүүлэх зориулалттай. Галын хайрцгийн дотоод гадаргуу нь 250 мм зузаантай, MKS-72 маркийн мулит-корунд тоосгоор доторлогоотой.

1 - циклон

2 - шилжилтийн камер

3 – ууршуулах төхөөрөмж

Хүхрийг шатаах замаар шарсан хий гаргахдаа түүнийг хольцоос цэвэрлэх шаардлагагүй болно. Бэлтгэл үе шатанд зөвхөн хийн хатаах, хүчиллэгийг зайлуулах зэрэг болно. Хүхрийг шатаах үед эргэлт буцалтгүй экзотермик урвал үүсдэг.

С + О 2 = SO 2 (1)

маш их хэмжээний дулаан ялгаруулснаар: H = -362.4 кЖ/моль, эсвэл нэгж массын хувьд 362.4/32 = 11.325 кЖ/т = 11325 кЖ/кг S-ийг өөрчлөх.

Шатаахад нийлүүлсэн хайлсан шингэн хүхэр нь 444.6 * С температурт ууршдаг (буцалдаг); ууршилтын дулаан нь 288 кЖ/кг. Өгөгдсөн мэдээллээс харахад хүхрийн шаталтын урвалын дулаан нь түүхий эдийг ууршуулахад хангалттай байдаг тул хүхэр ба хүчилтөрөгчийн харилцан үйлчлэл нь хийн үе шатанд (нэг төрлийн урвал) явагддаг.

Аж үйлдвэрийн хүхрийн шаталтыг дараах байдлаар гүйцэтгэдэг. Хүхэр нь урьдчилан хайлсан (үүнд та хүхрийн шаталтын гол урвалын дулааныг дахин боловсруулах замаар олж авсан усны уурыг ашиглаж болно). Хүхрийн хайлах цэг харьцангуй бага тул хүхрээс тунгаах, дараа нь шүүж авах замаар шингэн үе шатанд ороогүй механик хольцыг ялгаж, хангалттай хэмжээний цэвэршилттэй түүхий эдийг олж авахад хялбар байдаг. Хайлсан хүхрийг шатаахад хоёр төрлийн зуух ашигладаг. цорго ба циклон.Тэд шингэн хүхрийг хурдан ууршуулж, төхөөрөмжийн бүх хэсэгт агаартай найдвартай холбоо тогтоохын тулд шүрших ажлыг хангах ёстой.

Зуухнаас шатаасан хий нь хаягдал дулааны бойлер руу орж, дараа нь дараагийн төхөөрөмжид ордог.

Кальцинжуулагч хий дэх хүхрийн давхар ислийн агууламж нь шаталтанд нийлүүлсэн хүхэр ба агаарын харьцаанаас хамаарна. Хэрэв агаарыг стехиометрийн хэмжээгээр авбал, i.e. хүхрийн моль бүрт 1 моль хүчилтөрөгч байдаг бол хүхрийг бүрэн шатааснаар концентраци нь агаар дахь хүчилтөрөгчийн эзлэхүүний эзлэхүүнтэй C тэнцүү байх тул 2. max = 21%. Гэсэн хэдий ч агаарыг ихэвчлэн илүүдэл хэмжээгээр авдаг, эс тэгвээс зууханд температур хэт өндөр байх болно.

Хүхрийн адиабат шаталтын үед стехиометрийн найрлагатай урвалын хольцыг шатаах температур ~ 1500*C байна. Практик нөхцөлд зуухны температурыг нэмэгдүүлэх боломжууд нь 1300 * С-ээс дээш температурт зуухны доторлогоо, хийн сувгийн доторлогоо хурдан унадаг тул хязгаарлагдмал байдаг. Ихэвчлэн хүхрийг шатаах үед 13-14% SO 2 агуулсан шохойжуулагч хий гаргаж авдаг.

2. so2-ийн контакт исэлдэлт so3

Хүхрийн давхар ислийн контакт исэлдэлт нь гетероген исэлдэлтийн экзотермик катализын ердийн жишээ юм.

Энэ бол хамгийн их судлагдсан каталитик синтезүүдийн нэг юм. ЗХУ-д SO 2 - SO 3-ийн исэлдэлтийг судлах, катализатор боловсруулах хамгийн нарийн ажлыг Г.К. Боресков. Хүхрийн давхар ислийн исэлдэлтийн урвал

SO 2 + 0,5 О 2 = SO 3 (2)

нь маш өндөр идэвхжүүлэлтийн эрчим хүчээр тодорхойлогддог тул түүнийг практикт хэрэгжүүлэх нь зөвхөн катализатор байгаа тохиолдолд л боломжтой юм.

Аж үйлдвэрийн салбарт SO 2 исэлдэлтийн гол катализатор нь ванадийн исэл V 2 O 5 (ванадийн контакт масс) дээр суурилсан катализатор юм. Бусад нэгдлүүд, ялангуяа цагаан алт нь энэ урвалд катализаторын идэвхийг харуулдаг. Гэсэн хэдий ч цагаан алтны катализаторууд нь хүнцэл, селен, хлор болон бусад хольцын үлдэгдэлд маш мэдрэмтгий байдаг тул аажмаар ванадийн катализатороор солигдсон.

Хүчилтөрөгчийн концентраци нэмэгдэхийн хэрээр урвалын хурд нэмэгддэг тул үйлдвэрлэлийн процессыг хэтрүүлэн явуулдаг.

SO2-ийн исэлдэлтийн урвал нь экзотермик байдаг тул түүнийг хэрэгжүүлэх температурын горим нь хамгийн оновчтой температурын шугамд ойртох ёстой. Температурын горимыг сонгохдоо катализаторын шинж чанартай холбоотой хоёр хязгаарлалт нэмэлтээр хамаарна. Температурын доод хязгаар нь ванадийн катализаторын гал асаах температур бөгөөд энэ нь катализаторын тодорхой төрөл, хийн найрлагаас хамааран 400 - 440 * C байна. Температурын дээд хязгаар нь 600 – 650*С бөгөөд эдгээр температураас дээш бол катализаторын бүтцэд бүтцийн өөрчлөлт орж, идэвхигүй болж байгаагаар тодорхойлогддог.

400 - 600*С-ийн хязгаарт тэд процессыг явуулахыг эрмэлздэг бөгөөд ингэснээр хөрвүүлэлтийн зэрэг нэмэгдэх тусам температур буурдаг.

Аж үйлдвэрт ихэвчлэн гадаад дулаан солилцоо бүхий тавиуртай холбоо барих төхөөрөмжийг ашигладаг. Дулаан солилцооны схем нь эх үүсвэрийн хийг халаахын тулд урвалын дулааныг хамгийн их ашиглах, тавиуруудын хооронд хийн нэгэн зэрэг хөргөх явдал юм.

Хүхрийн хүчлийн аж үйлдвэрийн өмнө тулгамдаж буй хамгийн чухал зорилтуудын нэг бол хүхрийн давхар ислийг хувиргах түвшинг нэмэгдүүлэх, агаар мандалд ялгаралтыг бууруулах явдал юм. Энэ асуудлыг хэд хэдэн аргаар шийдэж болно.

Хүхрийн хүчлийн үйлдвэрлэлд өргөн хэрэглэгддэг энэхүү асуудлыг шийдвэрлэх хамгийн оновчтой аргуудын нэг бол давхар контакт ба давхар шингээлтийн (DCDA) арга юм. Тэнцвэрийг баруун тийш шилжүүлэх, үйл явцын гарцыг нэмэгдүүлэх, мөн үйл явцын хурдыг нэмэгдүүлэхийн тулд процессыг энэ аргыг ашиглан гүйцэтгэдэг. Үүний мөн чанар нь SO 2-ийн хувирлын түвшин 90 - 95% байдаг урвалын хольцыг хөргөж, SO 3-ыг салгахын тулд завсрын шингээгч рүү илгээдэг явдал юм. Үлдсэн урвалын хийд O 2: SO 2 харьцаа ихээхэн нэмэгдэж, энэ нь урвалын тэнцвэрийг баруун тийш шилжүүлэхэд хүргэдэг. Шинээр халсан урвалын хийг контакт аппарат руу дахин оруулдаг бөгөөд энэ нь нэг буюу хоёр давхар катализатор дээр үлдсэн SO 2-ийн хувирлын 95% -ийг хангадаг.Энэ процесст SO 2-ийн хувирлын нийт зэрэг нь 99.5% байна. - 99.8%.

Хүхэр нь үелэх системийн зургаа дахь бүлэг ба гуравдугаар үед байдаг химийн элемент юм. Энэ нийтлэлд бид түүний химийн шинж чанар, үйлдвэрлэл, хэрэглээ гэх мэтийг нарийвчлан авч үзэх болно. Физик шинж чанар нь өнгө, цахилгаан дамжуулалтын түвшин, хүхрийн буцлах цэг гэх мэт шинж чанаруудыг агуулдаг. Химийн шинж чанар нь түүний бусад бодисуудтай харилцан үйлчлэлийг тодорхойлдог.

Физикийн үүднээс хүхэр

Энэ бол эмзэг бодис юм. Хэвийн нөхцөлд энэ нь нэгтгэх хатуу төлөвт үлддэг. Хүхэр нь нимбэгний шар өнгөтэй.

Мөн ихэнх тохиолдолд түүний бүх нэгдлүүд шар өнгөтэй байдаг. Усанд уусдаггүй. Энэ нь дулаан, цахилгаан дамжуулах чанар багатай. Эдгээр шинж чанарууд нь түүнийг ердийн металл бус гэж тодорхойлдог. Хүхрийн химийн найрлага нь тийм ч төвөгтэй биш боловч энэ бодис нь хэд хэдэн өөрчлөлттэй байж болно. Энэ бүхэн болор торны бүтцээс хамаардаг бөгөөд тэдгээрийн тусламжтайгаар атомууд холбогдсон боловч молекул үүсгэдэггүй.

Тиймээс эхний сонголт бол ромб хүхэр юм. Энэ нь хамгийн тогтвортой. Энэ төрлийн хүхрийн буцалгах температур нь дөрвөн зуун дөчин таван градус байна. Гэхдээ өгөгдсөн бодис нь хийн агрегат төлөвт шилжихийн тулд эхлээд шингэн төлөвт шилжих шаардлагатай. Тиймээс хүхрийн хайлах нь нэг зуун арван гурван градусын температурт явагддаг.

Хоёрдахь хувилбар нь моноклиник хүхэр юм. Энэ нь хар шар өнгөтэй зүү хэлбэртэй болор юм. Эхний төрлийн хүхрийг хайлуулж, дараа нь аажмаар хөргөх нь энэ төрөл үүсэхэд хүргэдэг. Энэ сорт нь бараг ижил физик шинж чанартай байдаг. Жишээлбэл, энэ төрлийн хүхрийн буцалгах цэг нь ижил дөрвөн зуун дөчин таван градус байна. Үүнээс гадна хуванцар гэх мэт ийм олон төрлийн бодис байдаг. Энэ нь бараг буцалгах хүртэл халсан ромб хэлбэртэй усыг хүйтэн ус руу асгаж гаргаж авдаг. Энэ төрлийн хүхрийн буцалгах цэг ижил байна. Гэхдээ энэ бодис нь резин шиг сунах шинж чанартай байдаг.

Миний ярихыг хүсч буй физик шинж чанаруудын өөр нэг бүрэлдэхүүн хэсэг бол хүхрийн гал асаах температур юм.

Энэ үзүүлэлт нь материалын төрөл, гарал үүслээс хамаарч өөр өөр байж болно. Жишээлбэл, техникийн хүхрийн гал асаах температур нь зуун ерэн градус байна. Энэ бол нэлээд бага үзүүлэлт юм. Бусад тохиолдолд хүхрийн галын цэг нь хоёр зуун дөчин найман градус, бүр хоёр зуун тавин зургаа байж болно. Энэ нь ямар материалаас гаргаж авсан, түүний нягтрал ямар байхаас хамаарна. Гэхдээ хүхрийн шаталтын температур бусад химийн элементүүдтэй харьцуулахад маш бага байдаг гэж бид дүгнэж болно, энэ нь шатамхай бодис юм. Үүнээс гадна заримдаа хүхэр нь найм, зургаа, дөрөв, хоёр атомаас бүрдэх молекулуудад нэгдэж чаддаг. Одоо хүхрийг физикийн үүднээс авч үзээд дараагийн хэсэг рүү шилжье.

Хүхрийн химийн шинж чанар

Энэ элемент нь харьцангуй бага атомын масстай, нэг мольд гучин хоёр граммтай тэнцэнэ. Хүхрийн элементийн шинж чанар нь энэ бодисын исэлдэлтийн янз бүрийн зэрэгтэй байх чадвартай байдаг. Энэ нь устөрөгч эсвэл хүчилтөрөгчөөс ялгаатай. Хүхрийн элементийн химийн шинж чанар нь юу вэ гэсэн асуултыг авч үзэхэд энэ нь нөхцөл байдлаас шалтгаалан багасгах, исэлдүүлэх шинж чанарыг хоёуланг нь харуулдаг гэдгийг дурдахгүй байхын аргагүй юм. Тиймээс, энэ бодисыг янз бүрийн химийн нэгдлүүдтэй дарааллаар нь харцгаая.

Хүхэр ба энгийн бодисууд

Энгийн бодисууд нь зөвхөн нэг химийн элемент агуулсан бодис юм. Түүний атомууд нь жишээлбэл хүчилтөрөгчийн хувьд молекул болж нийлж болно, эсвэл металлын нэгэн адил нэгдэхгүй байж болно. Тиймээс хүхэр нь метал, бусад металл бус, галогентэй урвалд орж болно.

Металлуудтай харилцах

Энэ төрлийн процессыг гүйцэтгэхийн тулд өндөр температур шаардлагатай. Эдгээр нөхцөлд нэмэлт урвал явагдана. Өөрөөр хэлбэл, металлын атомууд хүхрийн атомуудтай нэгдэж, сульфидын нарийн төвөгтэй бодис үүсгэдэг. Жишээлбэл, хэрэв та хоёр моль калийг халааж, нэг моль хүхэртэй холивол энэ металлын нэг моль сульфид гарч ирнэ. Тэгшитгэлийг дараах байдлаар бичиж болно: 2K + S = K 2 S.

Хүчилтөрөгчтэй үзүүлэх урвал

Энэ бол хүхрийн шаталт юм. Энэ үйл явцын үр дүнд түүний исэл үүсдэг. Сүүлийнх нь хоёр төрлийн байж болно. Тиймээс хүхрийн шаталт хоёр үе шаттайгаар явагдана. Эхнийх нь нэг моль хүхэр ба нэг моль хүчилтөрөгчөөс нэг моль хүхрийн давхар исэл үүсэх явдал юм. Энэхүү химийн урвалын тэгшитгэлийг дараах байдлаар бичиж болно: S + O 2 = SO 2. Хоёр дахь шат нь давхар исэлд өөр хүчилтөрөгчийн атом нэмэх явдал юм. Хэрэв та өндөр температурт нэг моль хүчилтөрөгчийг хоёр моль дээр нэмбэл энэ нь тохиолддог. Үр дүн нь хоёр моль хүхрийн триоксид юм. Энэхүү химийн харилцан үйлчлэлийн тэгшитгэл нь дараах байдалтай байна: 2SO 2 + O 2 = 2SO 3 . Энэ урвалын үр дүнд хүхрийн хүчил үүсдэг. Тиймээс тайлбарласан хоёр процессыг хийсний дараа та үүссэн триоксидыг усны уурын урсгалаар дамжуулж болно. Ийм урвалын тэгшитгэлийг дараах байдлаар бичнэ: SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4.

Галогентэй харилцан үйлчлэл

Химийн бодисууд нь бусад металл бус металлын нэгэн адил тодорхой бүлгийн бодисуудтай урвалд орох боломжийг олгодог. Үүнд фтор, бром, хлор, иод зэрэг нэгдлүүд орно. Хүхэр нь сүүлчийнхээс бусадтай нь урвалд ордог. Жишээ болгон бид үелэх системийн элементийг фторжуулах үйл явцыг дурдаж болно. Дээр дурдсан металл бус металлыг галогенээр халаах замаар хоёр төрлийн фторыг авч болно. Эхний тохиолдол: хэрэв бид нэг моль хүхэр, гурван моль фторыг авбал томъёо нь SF 6 болох нэг моль фторыг авна. Тэгшитгэл нь дараах байдалтай байна: S + 3F 2 = SF 6. Үүнээс гадна хоёрдахь хувилбар бий: хэрэв бид нэг моль хүхэр, хоёр моль фторыг авбал SF 4 химийн томъёотой нэг моль фторыг авна. Тэгшитгэлийг дараах байдлаар бичнэ: S + 2F 2 = SF 4. Таны харж байгаагаар энэ бүхэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг холих харьцаанаас хамаарна. Яг үүнтэй адил хүхрийн хлоржуулах (хоёр өөр бодис үүсэх боломжтой) эсвэл бромжуулах процессыг хийж болно.

Бусад энгийн бодисуудтай харилцах

Хүхрийн элементийн шинж чанарууд үүгээр дуусдаггүй. Мөн бодис нь устөрөгч, фосфор, нүүрстөрөгчтэй химийн урвалд орж болно. Устөрөгчтэй харилцан үйлчлэлийн улмаас сульфидын хүчил үүсдэг. Металлуудтай урвалд орсны үр дүнд тэдгээрийн сульфидыг олж авах боломжтой бөгөөд энэ нь эргээд хүхрийг ижил металлтай урвалд оруулах замаар шууд гаргаж авдаг. Хүхрийн атомд устөрөгчийн атом нэмэх нь зөвхөн маш өндөр температурын нөхцөлд л явагддаг. Хүхэр нь фосфортой урвалд ороход түүний фосфид үүсдэг. Энэ нь дараах томьёотой: P 2 S 3. Энэ бодисоос нэг моль авахын тулд хоёр моль фосфор, гурван моль хүхэр авах шаардлагатай. Хүхэр нь нүүрстөрөгчтэй харилцан үйлчлэхэд металл бус карбид үүсдэг. Түүний химийн томъёо нь дараах байдалтай байна: CS 2. Тухайн бодисоос нэг моль авахын тулд нэг моль нүүрстөрөгч, хоёр моль хүхэр авах шаардлагатай. Дээр дурдсан бүх нэмэлт урвалууд нь зөвхөн урвалжуудыг өндөр температурт халаахад л явагддаг. Бид хүхрийн энгийн бодисуудтай харилцан үйлчлэлийг авч үзсэн бөгөөд одоо дараагийн зүйл рүү шилжье.

Хүхэр ба нийлмэл нэгдлүүд

Нарийн төвөгтэй бодисууд нь молекулууд нь хоёр (эсвэл түүнээс дээш) өөр элементээс бүрддэг бодис юм. Хүхрийн химийн шинж чанар нь шүлт зэрэг нэгдлүүд, түүнчлэн төвлөрсөн сульфатын хүчилтэй урвалд орох боломжийг олгодог. Түүний эдгээр бодисуудтай үзүүлэх урвал нь нэлээд өвөрмөц юм. Эхлээд тухайн металл бусыг шүлттэй холиход юу болохыг харцгаая. Жишээлбэл, зургаан моль аваад гурван моль хүхэр нэмбэл хоёр моль калийн сульфид, нэг моль калийн сульфит, гурван моль ус гарч ирнэ. Энэ төрлийн урвалыг дараах тэгшитгэлээр илэрхийлж болно: 6KOH + 3S = 2K 2 S + K2SO 3 + 3H 2 O. Хэрэв та нэмбэл харилцан үйлчлэлийн ижил зарчим бий болно. Дараа нь сульфатын хүчлийн төвлөрсөн уусмал дахь хүхрийн төлөв байдлыг авч үзье. үүн дээр нэмдэг. Хэрэв бид эхний нэг моль ба хоёр дахь бодисын хоёр моль авах юм бол бид дараах бүтээгдэхүүнийг олж авна: гурван моль хэмжээтэй хүхрийн гурвалсан исэл, түүнчлэн ус - хоёр моль. Энэ химийн урвал нь урвалж бодисыг өндөр температурт халаах үед л тохиолдож болно.

Асуудалтай металл бусыг олж авах

Төрөл бүрийн бодисоос хүхрийг гаргаж авах хэд хэдэн үндсэн арга байдаг. Эхний арга нь пиритээс тусгаарлах явдал юм. Сүүлчийн химийн томъёо нь FeS 2 юм. Энэ бодисыг хүчилтөрөгчөөр хангахгүйгээр өндөр температурт халаахад өөр нэг төмрийн сульфид - FeS - ба хүхэр гаргаж авах боломжтой. Урвалын тэгшитгэлийг дараах байдлаар бичнэ: FeS 2 = FeS + S. Аж үйлдвэрт ихэвчлэн ашигладаг хүхэр үйлдвэрлэх хоёр дахь арга нь бага хэмжээний хүчилтөрөгчийн нөхцөлд хүхрийн сульфидыг шатаах явдал юм. Энэ тохиолдолд та металл бус, ус авч болно. Урвалыг хийхийн тулд та бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хоёроос нэг молийн харьцаагаар авах хэрэгтэй. Үүний үр дүнд бид эцсийн бүтээгдэхүүнийг хоёроос хоёр хүртэлх харьцаагаар авдаг. Энэхүү химийн урвалын тэгшитгэлийг дараах байдлаар бичиж болно: 2H 2 S + O 2 = 2S + 2H 2 O. Үүнээс гадна хүхрийг янз бүрийн металлургийн процессоор, жишээлбэл, никель гэх мэт металл үйлдвэрлэх замаар олж авч болно. , зэс болон бусад.

Аж үйлдвэрийн хэрэглээ

Бидний авч үзэж буй металл бус нь химийн үйлдвэрт хамгийн өргөн хэрэглээгээ олсон. Дээр дурдсанчлан эндээс сульфатын хүчил гаргаж авахад ашигладаг. Үүнээс гадна хүхэр нь шатамхай материал учраас шүдэнз хийх бүрэлдэхүүн хэсэг болгон ашигладаг. Энэ нь мөн тэсрэх бодис, дарь, оч гэх мэт үйлдвэрлэлд зайлшгүй шаардлагатай. Үүнээс гадна хүхрийг хортон шавьжтай тэмцэх бүтээгдэхүүний нэг бүрэлдэхүүн хэсэг болгон ашигладаг. Анагаах ухаанд энэ нь арьсны өвчний эм үйлдвэрлэхэд бүрэлдэхүүн хэсэг болгон ашигладаг. Энэ бодисыг мөн янз бүрийн будагч бодис үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Үүнээс гадна энэ нь фосфор үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг.

Хүхрийн электрон бүтэц

Та бүхний мэдэж байгаагаар бүх атомууд нь протон буюу эерэг цэнэгтэй бөөмс, нейтрон, өөрөөр хэлбэл тэг цэнэгтэй бөөмсөөс бүрддэг цөмөөс бүрддэг. Сөрөг цэнэгтэй электронууд цөмийн эргэн тойронд эргэлддэг. Атом саармаг байхын тулд түүний бүтцэд ижил тооны протон, электрон байх ёстой. Хэрэв сүүлийнх нь илүү олон байвал энэ нь аль хэдийн сөрөг ион - анион юм. Хэрэв эсрэгээрээ протоны тоо электроноос их байвал энэ нь эерэг ион буюу катион юм. Хүхрийн анион нь хүчиллэг үлдэгдэл болж чаддаг. Энэ нь сульфидын хүчил (устөрөгчийн сульфид), металл сульфид зэрэг бодисын молекулуудын нэг хэсэг юм. Анион нь бодисыг усанд уусгах үед үүсдэг электролитийн диссоциацийн үед үүсдэг. Энэ тохиолдолд молекул нь катион болж задардаг бөгөөд үүнийг металл эсвэл устөрөгчийн ион, түүнчлэн катион - хүчиллэг үлдэгдэл эсвэл гидроксил бүлгийн ион (OH-) хэлбэрээр илэрхийлж болно.

Үелэх систем дэх хүхрийн серийн дугаар нь арван зургаан байдаг тул түүний цөмд яг ийм тооны протон байдаг гэж бид дүгнэж болно. Үүний үндсэн дээр бид арван зургаан электрон эргэлддэг гэж хэлж болно. Химийн элементийн серийн дугаарыг молийн массаас хасах замаар нейтроны тоог олж болно: 32 - 16 = 16. Электрон бүр эмх замбараагүй эргэдэггүй, харин тодорхой тойрог замд эргэлддэг. Хүхэр нь үелэх системийн 3-р үед хамаарах химийн элемент учраас цөмийн эргэн тойронд гурван тойрог зам байдаг. Тэдний эхнийх нь хоёр электрон, хоёр дахь нь найм, гурав дахь нь зургаан электронтой. Хүхрийн атомын электрон томъёог дараах байдлаар бичнэ: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4.

Байгаль дахь тархалт

Үндсэндээ энэ химийн элемент нь янз бүрийн металлын сульфид болох ашигт малтмалаас олддог. Юуны өмнө энэ нь пирит юм - төмрийн давс; Энэ нь мөн хар тугалга, мөнгө, зэс гялбаа, цайрын хольц, cinnabar - мөнгөн усны сульфид юм. Нэмж дурдахад хүхэр нь ашигт малтмалын нэг хэсэг байж болох бөгөөд бүтэц нь гурав ба түүнээс дээш химийн элементээр илэрхийлэгддэг.

Жишээлбэл, халькопирит, мирабилит, кизерит, гипс. Та тус бүрийг илүү нарийвчлан авч үзэх боломжтой. Пирит нь төмрийн сульфид буюу FeS 2 юм. Энэ нь алтан шаргал өнгөтэй цайвар шар өнгөтэй. Энэхүү ашигт малтмал нь ихэвчлэн үнэт эдлэл хийхэд өргөн хэрэглэгддэг номин цэцгийн хольц хэлбэрээр олддог. Энэ хоёр ашигт малтмал ихэвчлэн нийтлэг ордтой байдагтай холбоотой. Зэсийн гялбаа - халькоцит, эсвэл халькоцит нь металтай төстэй хөх саарал өнгөтэй бодис юм. Мөнгөний гялбаа (аргентит) нь ижил төстэй шинж чанартай байдаг: тэд хоёулаа металлтай төстэй бөгөөд саарал өнгөтэй байдаг. Cinnabar нь саарал толботой, уйтгартай хүрэн улаан өнгөтэй эрдэс юм. Халькопирит, химийн томъёо нь CuFeS 2 нь алтан шар өнгөтэй бөгөөд үүнийг алтан хольц гэж нэрлэдэг. Цайрын хольц (сфалерит) нь хуваас улбар шар хүртэл янз бүрийн өнгөтэй байж болно. Мирабилит - Na 2 SO 4 x10H 2 O - тунгалаг эсвэл цагаан талстууд. Үүнийг анагаах ухаанд хэрэглэдэг гэж бас нэрлэдэг. Кизеритын химийн томъёо нь MgSO 4 xH 2 O. Энэ нь цагаан эсвэл өнгөгүй нунтаг шиг харагддаг. Гипсийн химийн томъёо нь CaSO 4 x2H 2 O. Үүнээс гадна энэ химийн элемент нь амьд организмын эсийн нэг хэсэг бөгөөд чухал ул мөр элемент юм.