Изобретение относится к способам получения серы из сернистых газов, например, из отходящих газов, образующихся при плавке металлургического сырья и может быть использовано на предприятиях цветной металлургии.
Известен способ получения элементарной серы путем восстановления сернистого ангидрида природным газом непосредственно в аптейке печи при плавке металлургического сырья. Отходящие металлургические газы, содержащие сернистый ангидрид, поступают со скоростью 0,3 0,4 м/с в аптейк печи, выполненный в виде вертикальной шахты прямоугольного сечения и выложенный огнеупорным кирпичом. В поток металлургических газов при прохождении через аптейк снизу вверх вводится в поперечном направлении в виде отдельных струй природный газ [1] Так как металлургические газы выходят из плавильной зоны при 1200 - 1400oC дополнительного расхода природного газа для разогрева газовой смеси не требуется, что в значительной степени повышает технико-экономические показатели процесса.
Однако данный способ имеет существенные недостатки, которые заключаются в трудности смешения значительных объемов металлургических газов с природным газом. Это определяется тем, что, с целью обеспечения минимального гидравлического сопротивления газоходного тракта скорость металлургических газов в аптейке должна быть не более 0,5 м/с.
При низких скоростях прохождения металлургических газов обеспечить их эффективное перемещение с природным газом является сложной проблемой. Это приводит к необходимости применения сложной системы фурм с регулирующей арматурой для подачи природного газа.
Дополнительные сложности при реализации данного способа получения серы возникают при изменении производительности металлургического агрегата, когда меняется расход металлургических газов. В этом случае при необходимости условии сохранения скорости ввода природного газа в аптейк, соответственно требуется изменить количество струй. Все это неизбежно приводит к снижению степени конверсии сернистого ангидрида в серу и загрязнению атмосферы сернистыми газами.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения элементарной серы из сернистых газов, полученных при плавке сульфидного сырья в металлургических агрегатах, согласно которого в отстойную зону металлургического агрегата при 1350 1450oC подают воду и природный газ в количестве 20 40 об. от общего расхода, а остальную часть природного газа направляют в аптейк печи под углом 20 - 70o к потоку технологических газов с двух противоположных сторон аптейка печи встречными струями, например, через газовые горелки, расположенные в шахматном порядке. Выходящие из аптейка восстановленные газы, содержащие серу, сероводород, сероокись углерода и непрореагировавший сернистый ангидрид перерабатывают на последующих стадиях в серу методом Клауса [2]
При промышленной реализации процесса были выявлены существенные недостатки известного способа, затрудняющие его осуществление. Так, при подаче холодного природного газа (5 20oC) в отстойную зону даже в количестве ≃ 10 от необходимого расхода для восстановления сернистого ангидрида вызывало охлаждение расплава шлака, нарушало температурный режим в отстойной зоне. При этом увеличивалось настылеобразование в аптейке и в примыкающем к нему котле-утилизаторе, что приводило к снижению степени конверсии сернистого ангидрида и нарушало температурный режим.
Цель изобретения повышение степени конверсии сернистого ангидрида в серу и стабилизация температуры процесса. Поставленная цель достигается тем, что в способе получения серы из сернистых газов, образующихся при взвешенной плавке сульфидного сырья в металлургических агрегатах путем восстановления их природным газом, подаваемым в аптейк печи и в отстойную зону печи над расплавом в смеси с кислородсодержащим газом, с последующей доработкой восстановленных газов методом Клауса, согласно данному предложению, в отстойную зону печи подают природный газ в количестве 1,05 1,3 от стехиометрического соотношения по кислороду с поддержанием его избыточного количества 0,5 4,0 от количества природного газа, подаваемого в аптейк.
Технические решения, имеющие признаки, отличающие предлагаемый способ от прототипа, в литературе не выявлены.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
В отстойную зону металлургического агрегата при температуре 1300 - 1400oC подают природный газ и кислородсодержащий газ через фурмы непосредственно над расплавом. При этом природный газ подают в количестве 1,05 1,3 от стехиометрического соотношения по кислороду с поддержанием его избыточного содержания 0,5 4,0 от количества природного газа, подаваемого в аптейк металлургического агрегата.
При подаче природного газа в отстойную зону в количестве более 1,3 резко возрастает возможность деструкции природного газа и образования сажистого углерода. Кроме того, имеет место переохлаждение расплава.
При подаче природного газа в отстойную зону менее 1,05 снижается степень конверсии сернистого ангидрида в элементарную серу вследствие его недостаточного количества.
Подача в отстойную зону природного газа в избыточном количестве менее чем 0,5 от общего расхода природного газа в аптейк не дает заметного эффекта, так как обычно в металлургическом газе присутствует кислород из-за неполноты его усвоения при плавке. Поэтому ввод природного газа в отстойную зону в количестве менее, чем 0,5 приводит к тому, что он реагирует в первую очередь с кислородом, а на реакцию с сернистым ангидридом его уже не хватает, что приводит к снижению степени конверсии сернистого ангидрида в элементарную серу. Ввод природного газа в отстойную зону в количестве более 4,0 от расхода природного газа в аптейк вызывает нарушение температурного режима расплава и в аптейке. Поступающий природный газ в количестве более, чем 4,0 вызывает охлаждение расплава, что требует изменения режима плавки и работы всего металлургического агрегата. Необходимо также отметить, что в этих условиях имели место повышенный пылевынос и настылеобразование в котле-утилизаторе.
В отстойной зоне над расплавом природный газ последовательно реагирует с кислородом и затем с сернистым ангидридом. Продукты реакций поступают в аптейк, где сернистый ангидрид восстанавливается основным количеством природного газа с образованием серы, сероводорода, сероокиси углерода, окиси углерода, водорода и водяных паров. Состав восстановленного газа в основном по содержанию сероводорода и остаточного количества сернистого ангидрида регулируется расходом природного газа, подаваемым в аптейк. После охлаждения восстановленного газа в котле утилизаторе и очистки от пыли в сухих электрофильтрах газы дополнительно охлаждаются в конденсаторе до 150 - 170oC для выделения серы. После конденсации серы газы подаются на установку Клауса для доизвлечения серы за счет взаимодействия сернистых соединений по реакциям
Пример. При плавке медно-никелевого сырья в агрегате взвешенной плавки с использованием технического кислорода образуется ≈ 50000 нм3/ч металлургических газов с содержанием ≈ 35 сернистого ангидрида. На восстановление сернистого ангидрида с получением серы подавали ≈ 9000 нм3/ч природного газа. В отстойную зону печи подавали 2000 нм3/ч природного газа и кислородсодержащий газ с содержанием кислорода 3600 нм3/ч.
Количество природного газа от стехиометрического по кислороду составляло
где 1800 нм3/ч стехиометрическое количество природного газа по отношению к кислороду.
Количество природного газа, реагирующее с сернистым ангидридом в отстойной зоне над расплавом, составляло 200 нм3/ч или от количества природного газа, подаваемого в аптейк агрегата взвешенной плавки.
При этом температура как в отстойной зоне, так и в аптейке поддерживалась стабильно на уровне 1350o. Степень конверсии сернистого ангидрида в серу устойчиво составляла 65% при общей степени конверсии 95 Данные сравнения предлагаемого способа с прототипом представлены в таблице ниже.
Таким образом, положительный эффект предлагаемого способа по сравнению с прототипом заключается в повышении степени конверсии сернистого ангидрида в элементарную серу на 11 13 и обеспечении стабильности температуры.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ ПЛАВКИ СУЛЬФИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ | 1990 |
|
RU2020170C1 |
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИХ СЕРНИСТЫХ ГАЗОВ | 1990 |
|
RU2091297C1 |
Способ управления процессом восстановления сернистых газов металлургического производства | 1987 |
|
SU1528723A1 |
Способ отопления отражательной печи | 1977 |
|
SU623893A1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТНОЙ СЕРЫ ИЗ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ, СОДЕРЖАЩИХ ДИОКСИД СЕРЫ | 2002 |
|
RU2221742C2 |
Способ управления технологическим процессом плавки в жидкой ванне сульфидных концентратов | 1990 |
|
SU1788983A3 |
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНОГО СЫРЬЯ | 1991 |
|
RU2023037C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТНОЙ СЕРЫ ИЗ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩЕГО МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО СЕРНИСТОГО ГАЗА | 2007 |
|
RU2356832C2 |
СПОСОБ ВНУТРИПЕЧНОГО ОБЕДНЕНИЯ ШЛАКОВ В ПЕЧИ ВАНЮКОВА | 1992 |
|
RU2061771C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАРНОЙ СЕРЫ ИЗ ОТХОДЯЩИХ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ГАЗОВ | 2016 |
|
RU2637957C1 |
Способ относится к получению серы из отходящих газов, образующихся при плавке металлургического сырья. С целью повышения степени конверсии сернистого ангидрида в серу и стабилизации температуры процесса, в отстойную зону печи подают природный газ в количестве 0,5 - 4,0 % от общего объема природного газа, подаваемого в процессе при поддержании в нем объемного отношения CH4/O2 = 1,05 - 1,3. Степень конверсии SO2 в D на термической стадии составляет 64 - 65 %. 1 табл.
Способ получения элементарной серы из сернистого газа, образующегося при взвешенной плавке сульфидного сырья в металлургических агрегатах, включающий восстановление сернистого ангидрида природным газом, подаваемым в аптейк печи и в отстойную зону печи над расплавом в смеси с кислородсодержащим газом, и последующую переработку восстановленного газа по методу Клауса, отличающийся тем, с целью повышения степени конверсии сернистого ангидрида и стабилизации температуры процесса, в отстойную зону природный газ подают в количестве 0,5-4% от общего объема подаваемого в процесс природного газа при поддержании в нем объемного отношения CH4/O2=1,05 1,3.
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Отчет Гинцветмета N 81099506, 1983 | |||
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
Ж.Цветные металлы, 1987 г, N 7, с.26. |
Авторы
Даты
1997-01-27—Публикация
1991-06-28—Подача