СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАРНОЙ СЕРЫ Российский патент 1997 года по МПК C01B17/04 

Описание патента на изобретение RU2072317C1

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.

Похожие патенты RU2072317C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ ПЛАВКИ СУЛЬФИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ 1990
  • Мечев В.В.
  • Птицын А.М.
  • Еремин О.Г.
RU2020170C1
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИХ СЕРНИСТЫХ ГАЗОВ 1990
  • Еремин О.Г.
  • Мечев В.В.
  • Орлов В.Н.
  • Барышев А.А.
  • Макаров Д.Ф.
  • Козлов А.Н.
  • Соколов О.К.
  • Тимошенко М.В.
  • Еремина Г.А.
  • Лебедев Б.А.
RU2091297C1
Способ управления процессом восстановления сернистых газов металлургического производства 1987
  • Еремин Олег Георгиевич
  • Филатов Анатолий Васильевич
  • Абрамов Николай Павлович
  • Макаров Дмитрий Федорович
  • Розенберг Жак Иосифович
  • Барышев Александр Александрович
  • Еремина Галина Александровна
  • Соколов Леонид Иванович
  • Орлов Владимир Николаевич
  • Тимошенко Михаил Владимирович
SU1528723A1
Способ отопления отражательной печи 1977
  • Самсонов Борис Александрович
  • Плужников Анатолий Ильич
  • Васильев Михаил Георгиевич
  • Скульский Геннадий Владимирович
  • Крой Евгений Михайлович
SU623893A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТНОЙ СЕРЫ ИЗ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ, СОДЕРЖАЩИХ ДИОКСИД СЕРЫ 2002
  • Васильев Ю.В.
  • Носань Л.М.
  • Попков Е.В.
  • Рябко А.Г.
  • Цемехман Л.Ш.
  • Платонов О.И.
RU2221742C2
Способ управления технологическим процессом плавки в жидкой ванне сульфидных концентратов 1990
  • Шнирлин Владимир Юльевич
  • Свиридова Тамара Степановна
  • Равданис Борис Иванович
  • Белявский Михаил Анатольевич
  • Серебренников Вадим Борисович
  • Генералов Всеволод Александрович
  • Коган Валерий Соломонович
  • Юшин Василий Георгиевич
SU1788983A3
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНОГО СЫРЬЯ 1991
  • Ковган П.А.
  • Волков В.А.
  • Тарасов А.В.
  • Шустицкий В.Д.
  • Козырев В.В.
RU2023037C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТНОЙ СЕРЫ ИЗ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩЕГО МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО СЕРНИСТОГО ГАЗА 2007
  • Платонов Олег Иванович
  • Козырев Владимир Федорович
  • Цемехман Лев Шлемович
  • Дьяченко Владимир Тимофеевич
  • Котухов Сергей Борисович
RU2356832C2
СПОСОБ ВНУТРИПЕЧНОГО ОБЕДНЕНИЯ ШЛАКОВ В ПЕЧИ ВАНЮКОВА 1992
  • Комков А.А.
  • Шубский А.Г.
  • Быстров В.П.
RU2061771C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАРНОЙ СЕРЫ ИЗ ОТХОДЯЩИХ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ГАЗОВ 2016
  • Ерёмин Олег Георгиевич
  • Довчин Нямаа
RU2637957C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 072 317 C1

Реферат патента 1997 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАРНОЙ СЕРЫ

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.

Формула изобретения RU 2 072 317 C1

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.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2072317C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Отчет Гинцветмета N 81099506, 1983
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Ж.Цветные металлы, 1987 г, N 7, с.26.

RU 2 072 317 C1

Авторы

Еремин О.Г.

Зорий З.В.

Барышев А.А.

Селяндин С.В.

Полосухин В.А.

Орлов В.Н.

Еремина Г.А.

Тимошенко М.В.

Макаров Д.Ф.

Даты

1997-01-27Публикация

1991-06-28Подача