Oltingugurtni yoqish jarayonining fizik-kimyoviy asoslari.
S ning yonishi ko'p miqdorda issiqlik chiqishi bilan sodir bo'ladi: 0,5S 2g + O 2g = SO 2g, DH = -362,43 kJ
Yonish kimyoviy va fizik hodisalar majmuasidir. Yonish moslamasida matematik ta'riflash qiyin bo'lgan tezliklar, kontsentratsiyalar va haroratlarning murakkab sohalari bilan shug'ullanish kerak.
Eritilgan S ning yonishi alohida tomchilarning o'zaro ta'siri va yonishi shartlariga bog'liq. Yonish jarayonining samaradorligi oltingugurtning har bir zarrasi to'liq yonish vaqti bilan belgilanadi. Faqat gaz fazasida sodir bo'ladigan oltingugurtning yonishi S ning bug'lanishi, uning bug'larining havo bilan aralashishi va aralashmaning t ga qizdirilishidan oldin sodir bo'ladi, bu esa kerakli reaktsiya tezligini ta'minlaydi. Tomchi yuzasidan kuchliroq bug'lanish faqat ma'lum t dan boshlanganligi sababli suyuq oltingugurtning har bir tomchisini shu t ga qadar qizdirish kerak. t qanchalik baland bo'lsa, tomchini isitish uchun ko'proq vaqt kerak bo'ladi. Tomchi yuzasida S bug 'va maksimal konsentratsiyali havo va t ning alangalanuvchi aralashmasi hosil bo'lganda, alangalanish sodir bo'ladi. Bir tomchi S ning yonish jarayoni yonish sharoitlariga bog'liq: t va gaz oqimining nisbiy tezligi va suyuqlik S ning fizik-kimyoviy xususiyatlari (masalan, S tarkibida qattiq kul aralashmalari mavjudligi) va quyidagilardan iborat. bosqichlari: 1-suyuqlik S tomchilarini havo bilan aralashtirish; 2-bu tomchilarning qizdirilishi va bug'lanishi; 3-S bug'larining termik bo'linishi; 4-gaz fazasining shakllanishi va uning yonishi; 5-gaz fazasining yonishi.
Ushbu bosqichlar deyarli bir vaqtning o'zida sodir bo'ladi.
Isitish natijasida bir tomchi S suyuqlik bug'lana boshlaydi, S bug'lari yonish zonasiga tarqaladi, u erda yuqori t da ular havodagi O 2 bilan faol reaksiyaga kirisha boshlaydi va S ning diffuziya yonishi jarayoni sodir bo'ladi. SO 2 hosil bo'lishi.
Yuqori t da oksidlanish reaktsiyasining tezligi S fizik jarayonlar tezligidan kattaroqdir, shuning uchun yonish jarayonining umumiy tezligi massa va issiqlik uzatish jarayonlari bilan belgilanadi.
Molekulyar diffuziya tinch, nisbatan sekin yonish jarayonini belgilaydi, turbulent diffuziya esa uni tezlashtiradi. Tomchi hajmining kamayishi bilan bug'lanish vaqti kamayadi. Oltingugurt zarralarining nozik atomizatsiyasi va ularning havo oqimida bir xil taqsimlanishi aloqa yuzasini oshiradi, zarrachalarning isishi va bug'lanishini osonlashtiradi. Mash'al tarkibidagi har bir tomchi Sni yoqishda 3 ta davrni ajratib ko'rsatish kerak: I-inkubatsiya; II- kuchli yonish; III- kuyishdan keyingi davr.
Tomchi yonganda, uning yuzasidan quyosh chaqnashlarini eslatuvchi alanga chiqadi. Yonayotgan tomchining yuzasidan olov chiqishi bilan oddiy diffuziya yonishidan farqli o'laroq, u "portlovchi yonish" deb ataladi.
Tomchi S ning diffuziya rejimida yonishi tomchi sirtidan molekulalarning bug'lanishi orqali sodir bo'ladi. Bug'lanish tezligi suyuqlik va t muhitning fizik xususiyatlariga bog'liq va bug'lanish tezligining xarakteristikasi bilan belgilanadi. Differensial rejimda S I va III davrlarda yonadi. Tomchining portlovchi yonishi faqat II davrda kuchli yonish davrida kuzatiladi. Kuchli yonish davrining davomiyligi tushishning dastlabki diametrining kubiga proportsionaldir. Buning sababi shundaki, portlovchi yonish tomchi hajmida sodir bo'lgan jarayonlarning natijasidir. Yonish tezligini hisoblash xususiyatlari. f-le tomonidan: TO= /t sg;
d n - tomchining boshlang'ich diametri, mm; t – tomchining to‘liq yonish vaqti, s.
Tomchilarning yonish tezligining xarakteristikasi diffuziya va portlovchi yonish xususiyatlarining yig'indisiga teng: TO= K in + K farq; Kvz= 0,78∙exp(-(1,59∙r) 2,58); K farq= 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 da yonish tezligi doimiysi K. T2 - doimiy. t da isitish tezligi t 1 dan farq qiladi. E a – aktivlanish energiyasi (7850 kJ/mol).
BU. Suyuqlik S ning samarali yonishi uchun asosiy shartlar quyidagilardir: mash'alning og'ziga to'liq havo miqdorini etkazib berish, suyuqlik S ni nozik va bir xil purkash, oqimning turbulentligi va yuqori t.
Suyuqlikning bug'lanish intensivligining gaz tezligi va t ga umumiy bog'liqligi: K 1= a∙V/(b+V); a, b konstantalar t ga bog'liq. V - tezlik gaz, m/s. Yuqori t da bug'lanish intensivligi S ning gaz tezligiga bog'liqligi: K 1= K o ∙ V n ;
| t, o C | lgK haqida | n |
| 4,975 | 0,58 | |
| 5,610 | 0,545 | |
| 6,332 | 0,8 |
t ning 120 dan 180 o C gacha oshishi bilan bug'lanish intensivligi S 5-10 marta, 180 dan 440 o C gacha esa 300-500 marta ortadi.
0,104 m / s gaz tezligida bug'lanish tezligi aniqlanadi: = 8,745 - 2600 / T (120-140 o S da); = 7,346 –2025/T (140-200 o S da); = 10,415 - 3480/T (200-440 o S da).
Har qanday t 140 dan 440 o C gacha bo'lgan bug'lanish tezligini S va 0,026-0,26 m/s oralig'ida gaz tezligini aniqlash uchun birinchi navbatda 0,104 m/s gaz tezligi uchun topiladi va boshqa tezlikka qayta hisoblab chiqiladi: lg = lg + n ∙ lgV `` /V ` ; Suyuq oltingugurtning bug'lanish intensivligini va yonish tezligini taqqoslash shuni ko'rsatadiki, yonish intensivligi oltingugurtning qaynash nuqtasida bug'lanish intensivligidan oshmasligi kerak. Bu yonish mexanizmining to'g'riligini tasdiqlaydi, unga ko'ra oltingugurt faqat bug 'holatida yonadi. Oltingugurt bug'ining oksidlanish tezligi konstantasi (reaksiya ikkinchi tartibli tenglama bo'yicha boradi) kinetik tenglama bilan aniqlanadi: -ds S /d = K∙S S ∙S O2 ; S S – bug 'kontsentratsiyasi S; C O2 - O 2 bug'ining konsentratsiyasi; K - reaksiya tezligi konstantasi. S va O 2 bug'larining umumiy konsentratsiyasi: S bilan= a(1-x); O2 bilan= b – 2ax; a - bug'ning dastlabki konsentratsiyasi S; b - O 2 bug'ining dastlabki konsentratsiyasi; x - bug'ning oksidlanish darajasi S. Keyin:
K∙t= (2.3 /(b – 2a)) ∙ (log(b – ax/b(1 - x)));
S ning SO 2 ga oksidlanish tezligi konstantasi: lgK= B – A/T;
| o C | 650 - 850 | 850 - 1100 |
| IN | 3,49 | 2,92 |
| A |
Oltingugurt tomchilari d< 100мкм сгорают в диффузионном режиме; d>Portlashda 100 mkm, 100-160 mkm maydonda tomchilarning yonish vaqti oshmaydi.
Bu. Yonish jarayonini faollashtirish uchun oltingugurtni d = 130-200 mkm gacha bo'lgan tomchilarga purkash tavsiya etiladi, bu esa qo'shimcha energiya talab qiladi. Xuddi shu miqdorni yondirganda, S olinadi. SO 2 ko'proq konsentrlangan bo'lsa, o'choq gazining hajmi qanchalik kichik bo'lsa va uning t si shunchalik yuqori bo'ladi.
1 – C O2; 2 – S SO2
Rasmda oltingugurtning havoda adiabatik yonishi paytida hosil bo'lgan o'choq gazidagi SO 2 konsentratsiyasi va t o'rtasidagi taxminiy bog'liqlik ko'rsatilgan. Amalda yuqori konsentratsiyali SO 2 olinadi, t > 1300 da o'choq va gaz kanallarining qoplamasi tezda qulab tushishi bilan cheklanadi. Bundan tashqari, bu sharoitda, SO 2 da kiruvchi nopoklik bo'lgan azot oksidi hosil bo'lishi bilan havoning O 2 va N 2 o'rtasida yon reaktsiyalar sodir bo'lishi mumkin, shuning uchun t = 1000-1200 odatda oltingugurtli pechlarda saqlanadi. Pech gazlari esa 12-14 vol% SO 2 ni o'z ichiga oladi. O 2 ning bir hajmidan bir hajm SO 2 hosil bo'ladi, shuning uchun S ni havoda yondirganda kaltsiylashtiruvchi gazdagi SO 2 ning maksimal nazariy miqdori 21% ni tashkil qiladi. S ni havoda yondirganda u yonadi. Gaz aralashmasidagi O 2 SO 2 miqdori O 2 konsentratsiyasiga qarab ortishi mumkin. S ni sof O 2 da yondirganda SO 2 ning nazariy tarkibi 100% ga yetishi mumkin. S ni havoda va turli kislorod-azot aralashmalarida yoqish natijasida olingan qovurish gazining mumkin bo'lgan tarkibi rasmda ko'rsatilgan:
Oltingugurtni yoqish uchun pechlar.
Sulfat kislota ishlab chiqarishda S ning yonishi atomizatsiyalangan yoki qattiq holatda pechlarda amalga oshiriladi. Eritilgan S ni yoqish uchun nozul, siklon va tebranish pechlari qo'llaniladi. Eng ko'p ishlatiladigan siklon va nozul. Ushbu pechlar quyidagi mezonlarga ko'ra tasniflanadi:- o'rnatilgan nozullar turi (mexanik, pnevmatik, gidravlik) va ularning o'choqdagi joylashishi (radial, tangensial); - yonish kameralari ichidagi ekranlarning mavjudligi; - bajarilishi bo'yicha (gorizontal, vertikal); - havo etkazib berish uchun kirish teshiklarining joylashishiga ko'ra; - havo oqimlarini S bug'lari bilan aralashtirish qurilmalarida; - S yonish issiqligidan foydalanish uchun uskunalar bo'yicha; - kameralar soni bo'yicha.
Ko‘krakli pech (guruch)
1 - po'lat silindr, 2 - astar. 3 - asbest, 4 - bo'linmalar. 5 - yoqilg'ini purkash uchun nozul, 6 - oltingugurt purkash uchun nozul,
7 - o'choqqa havo etkazib berish uchun quti.
U juda oddiy dizaynga ega, parvarish qilish oson, doimiy konsentratsiyasi SO 2 bo'lgan gazni ishlab chiqaradi. Jiddiy kamchiliklarga quyidagilarni o'z ichiga oladi: yuqori t tufayli qismlarni bosqichma-bosqich yo'q qilish; yonish kamerasining past issiqlik stressi; yuqori konsentratsiyali gazni olishda qiyinchilik, chunki ortiqcha havodan foydalanish; yonish foizining atomizatsiya sifatiga bog'liqligi S; o'choqni ishga tushirish va isitish vaqtida yoqilg'i sarfini anglatadi; nisbatan katta o'lchamlari va og'irligi, buning natijasida sezilarli kapital qo'yilmalar, olingan maydonlar, operatsion xarajatlar va atrof-muhitga katta issiqlik yo'qotishlari.
Yana mukammal siklon pechlari.
1 - old kamera, 2 - havo qutisi, 3, 5 - yonish kameralari, 4. 6 - chimchilash halqalari, 7, 9 - havo etkazib berish uchun nozullar, 8, 10 - oltingugurt etkazib berish uchun nozullar.
Kirish: tangensial havo va S kirish; oqimlarning yaxshi turbulizatsiyasi tufayli o'choqda S ning bir xil yonishini ta'minlaydi; 18 vol% SO 2 gacha konsentrlangan texnologik gazni olish imkoniyati; yonish joyining yuqori termal kuchlanishi (4,6 10 6 Vt / m 3); apparatning hajmi bir xil mahsuldorlikka ega bo'lgan nozulli pechning hajmiga nisbatan 30-40 baravar kamayadi; SO 2 ning doimiy konsentratsiyasi; yonish foizini S oddiy tartibga solish va uni avtomatlashtirish; uzoq to'xtashdan keyin pechni isitish va ishga tushirish uchun vaqt va yonuvchan materialning kam iste'moli; o'choqdan keyin azot oksidlarining past miqdori. Asosiy haftalar yonish foizida yuqori t bilan bog'liq; astar va payvand choklarining yorilishi mumkin; S ning qoniqarsiz atomizatsiyasi uning bug'larining o'choqdan keyin almashinuv uskunasiga kirib ketishiga va natijada uskunaning korroziyasiga va almashinuv uskunasiga kirishda t ning beqarorligiga olib keladi.
Eritilgan S tangensial yoki eksenel tartibga ega bo'lgan nozullar orqali o'choqqa kirishi mumkin. Burunlarning eksenel joylashuvi bilan yonish zonasi periferiyaga yaqinroq bo'ladi. Tangen bilan - markazga yaqinroq, buning natijasida yuqori t ning astarga ta'siri kamayadi. (rasm) Gaz oqimi tezligi 100-120 m/s - bu massa va issiqlik almashinuvi uchun qulay sharoit yaratadi va yonish tezligini S oshiradi.
Vibratsiyali pech (guruch).
1 - burner pechining boshi; 2 - qaytib klapanlar; 3 - tebranish kanali.
Vibratsiyali yonish jarayonida jarayonning barcha parametrlari vaqti-vaqti bilan o'zgarib turadi (kameradagi bosim, gaz aralashmasining tezligi va tarkibi, t). Vibratsiya uchun qurilma yonish S yondiruvchi pechka deb ataladi. Pechdan oldin S va havo aralashtiriladi va ular nazorat klapanlari (2) orqali o'choq yondirgichining boshiga oqib o'tadi, bu erda aralashma yondiriladi. Xom ashyoni etkazib berish qismlarga (tsiklik) amalga oshiriladi. Pechning ushbu versiyasida issiqlik kuchlanishi va yonish tezligi sezilarli darajada oshadi, lekin aralashmani yoqishdan oldin, jarayon bir zumda sodir bo'lishi uchun püskürtülmüş S ni havo bilan yaxshi aralashtirish kerak. Bunday holda, yonish mahsulotlari yaxshi aralashtiriladi, S zarralarini o'rab turgan SO 2 gaz plyonkasi yo'q qilinadi va yonish zonasida O 2 ning yangi qismlariga kirishni osonlashtiradi. Bunday pechda hosil bo'lgan SO 2 yonmagan zarralarni olib tashlamaydi, uning konsentratsiyasi yuqori.
Siklonli pech nozulli pech bilan solishtirganda 40-65 baravar yuqori issiqlik kuchlanishi, ko'proq konsentrlangan gazni olish va ko'proq bug 'ishlab chiqarish imkoniyati bilan tavsiflanadi.
Yonish pechlari uchun eng muhim uskuna suyuq S nozullar bo'lib, ular S suyuqligining nozik va bir xilda püskürtülmesini, uni nozulning o'zida va uning orqasida havo bilan yaxshi aralashtirishni, suyuqlik S ning oqim tezligini tez sozlashni ta'minlashi kerak. uning havo bilan aloqasi, ma'lum bir shaklning barqarorligi, mash'alning uzunligi, shuningdek, bardoshli dizaynga ega, ishonchli va ishlatish uchun qulay bo'lishi kerak. Injektorlarning bir tekis ishlashi uchun S ning kul va bitumdan yaxshi tozalanishi muhim ahamiyatga ega. Nozullar mexanik (o'z bosimi ostida suyuqlik) yoki pnevmatik (havo purkashda ham ishtirok etadi) bo'lishi mumkin.
Oltingugurtning yonish issiqligidan foydalanish.
Reaksiya yuqori ekzotermik bo'lib, natijada ko'p miqdorda issiqlik ajralib chiqadi va pechlarning chiqish joyidagi gaz harorati 1100-1300 0 S. SO 2 ning kontaktli oksidlanishi uchun 1-ga kirishda gaz harorati. pechning qatlami 420 - 450 0 S dan oshmasligi kerak. Shuning uchun SO 2 oksidlanish bosqichidan oldin gaz oqimini sovutish va ortiqcha issiqlikni ishlatish kerak. Issiqlikni qayta tiklash uchun oltingugurtda ishlaydigan sulfat kislota tizimlarida tabiiy issiqlik aylanishi bilan suv quvurli chiqindi issiqlik qozonlari eng keng tarqalgan. SETA – C (25 - 24); RKS 95/4.0 - 440.
RKS 95/4.0 – 440 energetik-texnologik qozon suv quvurli, tabiiy aylanishli, gaz o'tkazmaydigan qozon bo'lib, bosim bilan ishlashga mo'ljallangan. Qozon 1 va 2-bosqich bug'lanish moslamalari, 1 va 2-bosqichdagi masofaviy iqtisodchilar, 1 va 2-bosqichlarning masofaviy o'ta qizdirgichlari, baraban va oltingugurtni yoqish uchun pechlardan iborat. Yong'in qutisi 650 tonnagacha suyuqlikni yoqish uchun mo'ljallangan. Kuniga oltingugurt. Pech 110 0 burchak ostida bir-biriga nisbatan bog'langan ikkita siklon va o'tish kamerasidan iborat.
Ichki korpusning diametri 2,6 m va tayanchlarga erkin tayanadi. Tashqi korpusning diametri 3 m.Havo ichki va tashqi korpuslardan hosil bo'lgan halqali bo'shliqqa kiritiladi, so'ngra nozullar orqali yonish kamerasiga kiradi. Oltingugurt o'choqqa har bir siklonda 4 tadan 8 ta oltingugurtli nozul yordamida etkazib beriladi. Oltingugurtning yonishi aylanma gaz-havo oqimida sodir bo'ladi. Oqimning aylanishiga havo nozullari orqali yonish sikloniga havoni tangensial kiritish orqali erishiladi, har bir siklonda 3 tadan. Havo miqdori har bir havo nozulidagi elektr bilan boshqariladigan qopqoqlar bilan tartibga solinadi. O'tish xonasi gaz oqimini gorizontal siklonlardan bug'lanish moslamasining vertikal gaz kanaliga yo'naltirish uchun mo'ljallangan. Yong'in qutisining ichki yuzasi 250 mm qalinlikdagi MKS-72 markali mulit-korund g'isht bilan qoplangan.
1 - siklonlar
2 - o'tish xonasi
3 - bug'lanish moslamalari
Oltingugurt kimyoviy element bo'lib, davriy jadvalning oltinchi guruhi va uchinchi davrida joylashgan. Ushbu maqolada biz uning kimyoviy xossalari, ishlab chiqarilishi, ishlatilishi va hokazolarni batafsil ko'rib chiqamiz. Fizik xarakteristikaga rang, elektr o'tkazuvchanlik darajasi, oltingugurtning qaynash nuqtasi va boshqalar kiradi. Kimyoviy xususiyatlar uning boshqa moddalar bilan o'zaro ta'sirini tavsiflaydi.
Fizika nuqtai nazaridan oltingugurt
Bu mo'rt moddadir. Oddiy sharoitlarda u agregatsiyaning qattiq holatida qoladi. Oltingugurt limon-sariq rangga ega.
Va ko'pincha uning barcha birikmalari sariq rangga ega. Suvda erimaydi. U past issiqlik va elektr o'tkazuvchanligiga ega. Bu xususiyatlar uni odatiy metall bo'lmagan sifatida tavsiflaydi. Oltingugurtning kimyoviy tarkibi unchalik murakkab emasligiga qaramay, bu modda bir nechta o'zgarishlarga ega bo'lishi mumkin. Bularning barchasi kristall panjaraning tuzilishiga bog'liq bo'lib, uning yordamida atomlar bog'langan, ammo ular molekulalarni hosil qilmaydi.
Shunday qilib, birinchi variant - rombik oltingugurt. Bu eng barqaror hisoblanadi. Ushbu turdagi oltingugurtning qaynash nuqtasi to'rt yuz qirq besh daraja Selsiyga teng. Ammo ma'lum bir moddaning gazsimon agregatsiya holatiga o'tishi uchun u birinchi navbatda suyuq holatdan o'tishi kerak. Shunday qilib, oltingugurtning erishi bir yuz o'n uch daraja Selsiyda sodir bo'ladi.
Ikkinchi variant - monoklinik oltingugurt. Bu quyuq sariq rangga ega igna shaklidagi kristalldir. Birinchi turdagi oltingugurtni eritib, keyin uni asta-sekin sovutish bu turdagi hosil bo'lishiga olib keladi. Bu xilma-xillik deyarli bir xil jismoniy xususiyatlarga ega. Misol uchun, bu turdagi oltingugurtning qaynash nuqtasi bir xil to'rt yuz qirq besh daraja. Bundan tashqari, ushbu moddaning plastmassa kabi xilma-xilligi mavjud. Deyarli qaynaguncha qizdirilgan rombsimon suvni sovuq suvga quyish orqali olinadi. Ushbu turdagi oltingugurtning qaynash nuqtasi bir xil. Ammo modda kauchuk kabi cho'zilish xususiyatiga ega.
Men gaplashmoqchi bo'lgan jismoniy xususiyatlarning yana bir komponenti - oltingugurtning yonish harorati.
Ushbu ko'rsatkich materialning turiga va uning kelib chiqishiga qarab farq qilishi mumkin. Masalan, texnik oltingugurtning yonish harorati bir yuz to'qson daraja. Bu ancha past ko'rsatkich. Boshqa hollarda, oltingugurtning porlash nuqtasi ikki yuz qirq sakkiz daraja va hatto ikki yuz ellik olti daraja bo'lishi mumkin. Bularning barchasi qaysi materialdan olinganiga va uning zichligiga bog'liq. Ammo oltingugurtning yonish harorati boshqa kimyoviy elementlarga nisbatan ancha past, degan xulosaga kelishimiz mumkin, bu yonuvchan moddadir. Bundan tashqari, ba'zida oltingugurt sakkiz, olti, to'rt yoki ikkita atomdan iborat molekulalarga birlashishi mumkin. Endi oltingugurtni fizika nuqtai nazaridan ko'rib chiqsak, keling, keyingi bo'limga o'tamiz.
Oltingugurtning kimyoviy xossalari
Ushbu element nisbatan past atom massasiga ega, har bir mol uchun o'ttiz ikki grammga teng. Oltingugurt elementining xususiyatlari ushbu moddaning turli darajadagi oksidlanish qobiliyatiga ega bo'lish qobiliyatini o'z ichiga oladi. Bu, aytaylik, vodorod yoki kisloroddan farq qiladi. Oltingugurt elementining kimyoviy xossalari qanday degan savolni ko'rib chiqsak, u sharoitga qarab ham qaytaruvchi, ham oksidlovchi xususiyatga ega ekanligini eslatib o'tmaslik mumkin emas. Shunday qilib, keling, ushbu moddaning turli xil kimyoviy birikmalar bilan o'zaro ta'sirini tartibda ko'rib chiqaylik.
Oltingugurt va oddiy moddalar
Oddiy moddalar - faqat bitta kimyoviy elementni o'z ichiga olgan moddalar. Uning atomlari, masalan, kislorod misolida bo'lgani kabi, molekulalarga birlashishi mumkin yoki ular metallardagi kabi birlashmasligi mumkin. Shunday qilib, oltingugurt metallar, boshqa metall bo'lmaganlar va halogenlar bilan reaksiyaga kirishishi mumkin.
Metallar bilan o'zaro ta'siri
Bunday jarayonni amalga oshirish uchun yuqori harorat talab qilinadi. Bunday sharoitda qo'shilish reaktsiyasi sodir bo'ladi. Ya'ni, metall atomlari oltingugurt atomlari bilan birikib, murakkab moddalar sulfidlarini hosil qiladi. Misol uchun, agar siz ikki mol kaliyni qizdirsangiz va ularni bir mol oltingugurt bilan aralashtirsangiz, siz ushbu metallning bir mol sulfidini olasiz. Tenglamani quyidagicha yozish mumkin: 2K + S = K 2 S.
Kislorod bilan reaksiya
Bu oltingugurtning yonishi. Ushbu jarayon natijasida uning oksidi hosil bo'ladi. Ikkinchisi ikki xil bo'lishi mumkin. Shuning uchun oltingugurtning yonishi ikki bosqichda sodir bo'lishi mumkin. Birinchisi, bir mol oltingugurt va bir mol kisloroddan bir mol oltingugurt dioksidi hosil bo'lganda. Bu kimyoviy reaksiya tenglamasini quyidagicha yozish mumkin: S + O 2 = SO 2. Ikkinchi bosqich - dioksidga boshqa kislorod atomining qo'shilishi. Bu yuqori haroratda bir mol kislorodni ikki molga qo'shsangiz sodir bo'ladi. Natijada ikki mol oltingugurt trioksidi hosil bo'ladi. Ushbu kimyoviy o'zaro ta'sirning tenglamasi quyidagicha ko'rinadi: 2SO 2 + O 2 = 2SO 3 . Ushbu reaksiya natijasida sulfat kislota hosil bo'ladi. Shunday qilib, tasvirlangan ikkita jarayonni amalga oshirib, siz hosil bo'lgan trioksidni suv bug'i oqimi orqali o'tkazishingiz mumkin. Va biz olamiz Bunday reaksiya uchun tenglama quyidagicha yoziladi: SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4.
Galogenlar bilan o'zaro ta'siri
Kimyoviy moddalar, boshqa metall bo'lmaganlar kabi, ma'lum bir moddalar guruhi bilan reaksiyaga kirishishga imkon beradi. Unga ftor, brom, xlor, yod kabi birikmalar kiradi. Oltingugurt oxirgisidan tashqari ularning har biri bilan reaksiyaga kirishadi. Misol tariqasida biz ko'rib chiqayotgan davriy sistema elementining ftorlanish jarayonini keltirishimiz mumkin. Ko'rsatilgan metall bo'lmaganni halogen bilan qizdirish orqali ftoridning ikki xil variantini olish mumkin. Birinchi holat: agar biz bir mol oltingugurt va uch mol ftor olsak, formulasi SF 6 bo'lgan bir mol ftoridni olamiz. Tenglama quyidagicha ko'rinadi: S + 3F 2 = SF 6. Bundan tashqari, ikkinchi variant ham bor: agar biz bir mol oltingugurt va ikki mol ftor olsak, SF 4 kimyoviy formulasi bilan bir mol ftorid olamiz. Tenglama quyidagicha yoziladi: S + 2F 2 = SF 4. Ko'rib turganingizdek, barchasi tarkibiy qismlarning aralashtirilgan nisbatlariga bog'liq. Xuddi shu tarzda oltingugurtni xlorlash (ikki xil modda ham hosil bo'lishi mumkin) yoki bromlash jarayoni amalga oshirilishi mumkin.
Boshqa oddiy moddalar bilan o'zaro ta'siri
Oltingugurt elementining xarakteristikalari shu bilan tugamaydi. Modda vodorod, fosfor va uglerod bilan kimyoviy reaksiyaga kirishishi mumkin. Vodorod bilan o'zaro ta'siri tufayli sulfid kislotasi hosil bo'ladi. Metalllar bilan reaksiyaga kirishishi natijasida ularning sulfidlarini olish mumkin, bu esa, o'z navbatida, to'g'ridan-to'g'ri oltingugurtni xuddi shu metall bilan reaksiyaga kiritish orqali ham olinadi. Vodorod atomlarining oltingugurt atomlariga qo'shilishi faqat juda yuqori harorat sharoitida sodir bo'ladi. Oltingugurt fosfor bilan reaksiyaga kirishganda, uning fosfidi hosil bo'ladi. U quyidagi formulaga ega: P 2 S 3. Bu moddaning bir molini olish uchun ikki mol fosfor va uch mol oltingugurt olish kerak. Oltingugurt uglerod bilan o'zaro ta'sirlashganda, ko'rib chiqilayotgan metall bo'lmagan karbid hosil bo'ladi. Uning kimyoviy formulasi quyidagicha ko'rinadi: CS 2. Berilgan moddaning bir molini olish uchun siz bir mol uglerod va ikki mol oltingugurt olishingiz kerak. Yuqorida tavsiflangan barcha qo'shilish reaktsiyalari faqat reagentlar yuqori haroratgacha qizdirilganda sodir bo'ladi. Biz oltingugurtning oddiy moddalar bilan o'zaro ta'sirini ko'rib chiqdik, endi keyingi nuqtaga o'tamiz.
Oltingugurt va murakkab birikmalar
Murakkab moddalar - molekulalari ikki (yoki undan ortiq) turli xil elementlardan iborat moddalar. Oltingugurtning kimyoviy xossalari ishqorlar, shuningdek, konsentrlangan sulfat kislota kabi birikmalar bilan reaksiyaga kirishishiga imkon beradi. Uning bu moddalar bilan reaktsiyalari juda o'ziga xosdir. Birinchidan, ko'rib chiqilayotgan nometall ishqor bilan aralashtirilganda nima sodir bo'lishini ko'rib chiqaylik. Misol uchun, agar siz olti mol olib, uch mol oltingugurt qo'shsangiz, siz ikki mol kaliy sulfid, bir mol kaliy sulfit va uch mol suv olasiz. Bunday reaktsiyani quyidagi tenglama bilan ifodalash mumkin: 6KOH + 3S = 2K 2 S + K2SO 3 + 3H 2 O. Agar qo'shsangiz, xuddi shunday o'zaro ta'sir printsipi paydo bo'ladi Keyinchalik, sulfat kislotasining konsentrlangan eritmasi oltingugurtning harakatini ko'rib chiqing. unga qo'shiladi. Agar biz birinchi moddaning bir molini va ikkinchi moddaning ikki molini olsak, biz quyidagi mahsulotlarni olamiz: uch mol miqdorida oltingugurt trioksidi, shuningdek, suv - ikki mol. Ushbu kimyoviy reaksiya faqat reaktivlar yuqori haroratgacha qizdirilganda sodir bo'lishi mumkin.
Ko'rib chiqilayotgan metall bo'lmaganni olish
Oltingugurtni turli moddalardan olishning bir necha asosiy usullari mavjud. Birinchi usul - uni piritdan ajratib olish. Ikkinchisining kimyoviy formulasi FeS 2 dir. Ushbu modda kislorodga kirmasdan yuqori haroratgacha qizdirilganda, boshqa temir sulfid - FeS - va oltingugurt olinishi mumkin. Reaksiya tenglamasi quyidagicha yoziladi: FeS 2 = FeS + S. Sanoatda tez-tez qo'llaniladigan oltingugurt olishning ikkinchi usuli - bu oltingugurt sulfidni oz miqdordagi kislorod sharoitida yoqishdir. Bunday holda, siz nometallni va suvni olishingiz mumkin. Reaksiyani amalga oshirish uchun siz komponentlarni ikkidan birga molyar nisbatda olishingiz kerak. Natijada biz yakuniy mahsulotlarni ikkidan ikkiga nisbatda olamiz. Bu kimyoviy reaksiyaning tenglamasini quyidagicha yozish mumkin: 2H 2 S + O 2 = 2S + 2H 2 O. Bundan tashqari, oltingugurtni turli metallurgiya jarayonlari orqali, masalan, nikel kabi metallar ishlab chiqarishda olish mumkin. , mis va boshqalar.
Sanoatda foydalanish
Biz ko'rib chiqayotgan nometall kimyo sanoatida o'zining eng keng qo'llanilishini topdi. Yuqorida aytib o'tilganidek, bu erda undan sulfat kislota ishlab chiqarish uchun foydalaniladi. Bundan tashqari, oltingugurt yonuvchan material bo'lganligi sababli gugurt tayyorlash uchun komponent sifatida ishlatiladi. Bundan tashqari, portlovchi moddalar, porox, uchqunlar va boshqalarni ishlab chiqarishda ajralmas hisoblanadi. Bundan tashqari, oltingugurt zararkunandalarga qarshi kurash mahsulotlarining tarkibiy qismlaridan biri sifatida ishlatiladi. Tibbiyotda teri kasalliklari uchun dori-darmonlarni ishlab chiqarishda komponent sifatida ishlatiladi. Ko'rib chiqilayotgan modda turli bo'yoqlar ishlab chiqarishda ham qo'llaniladi. Bundan tashqari, u fosfor ishlab chiqarishda ishlatiladi.
Oltingugurtning elektron tuzilishi
Ma'lumki, barcha atomlar yadrodan iborat bo'lib, unda protonlar - musbat zaryadlangan zarralar va neytronlar, ya'ni nol zaryadli zarralar mavjud. Manfiy zaryadli elektronlar yadro atrofida aylanadi. Atom neytral bo'lishi uchun uning tarkibida proton va elektronlar soni bir xil bo'lishi kerak. Agar ikkinchisi ko'proq bo'lsa, u allaqachon manfiy ion - aniondir. Agar, aksincha, protonlar soni elektronlardan ko'p bo'lsa, u musbat ion yoki kationdir. Oltingugurt anioni kislota qoldig'i sifatida harakat qilishi mumkin. U sulfid kislotasi (vodorod sulfidi) va metall sulfidlari kabi moddalar molekulalarining bir qismidir. Anion elektrolitik dissotsiatsiya jarayonida hosil bo'ladi, bu modda suvda eritilganda sodir bo'ladi. Bunda molekula kationga parchalanadi, u metall yoki vodorod ioni, shuningdek, kation - kislotali qoldiq yoki gidroksil guruhi (OH-) ioni shaklida taqdim etilishi mumkin.
Davriy jadvaldagi oltingugurtning seriya raqami o'n olti bo'lganligi sababli, uning yadrosida aynan shu miqdordagi protonlar mavjud degan xulosaga kelishimiz mumkin. Shunga asoslanib, atrofida aylanayotgan o'n oltita elektron ham borligini aytishimiz mumkin. Neytronlar sonini kimyoviy elementning seriya raqamini molyar massadan ayirish yo'li bilan topish mumkin: 32 - 16 = 16. Har bir elektron xaotik tarzda emas, balki ma'lum bir orbitada aylanadi. Oltingugurt davriy jadvalning uchinchi davriga tegishli kimyoviy element bo'lgani uchun yadro atrofida uchta orbita mavjud. Ulardan birinchisida ikkita elektron, ikkinchisida sakkizta, uchinchisida oltita elektron bor. Oltingugurt atomining elektron formulasi quyidagicha yoziladi: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4.
Tabiatda tarqalishi
Asosan, ko'rib chiqilayotgan kimyoviy element turli metallarning sulfidlari bo'lgan minerallarda mavjud. Avvalo, bu pirit - temir tuzi; Bundan tashqari, qo'rg'oshin, kumush, mis porlashi, sink aralashmasi, kinobar - simob sulfididir. Bundan tashqari, oltingugurt ham minerallarning bir qismi bo'lishi mumkin, ularning tuzilishi uch yoki undan ortiq kimyoviy elementlar bilan ifodalanadi.
Masalan, xalkopirit, mirabilit, kieserit, gips. Siz ularning har birini batafsilroq ko'rib chiqishingiz mumkin. Pirit temir sulfid yoki FeS 2 dir. Oltin porlashi bilan ochiq sariq rangga ega. Ushbu mineralni ko'pincha zargarlik buyumlarini tayyorlashda keng qo'llaniladigan lapis lazuli tarkibida nopoklik sifatida topish mumkin. Buning sababi shundaki, bu ikki foydali qazilma ko'pincha umumiy konga ega. Misning yorqinligi - xalkotsit yoki xalkotsit - metallga o'xshash ko'k-kulrang modda. va kumush yorqinligi (argentit) o'xshash xususiyatlarga ega: ikkalasi ham tashqi ko'rinishida metallarga o'xshaydi va kulrang rangga ega. Cinnabar - kulrang dog'li zerikarli jigarrang-qizil mineral. Kimyoviy formulasi CuFeS 2 bo'lgan xalkopirit oltin sariq rangga ega, u oltin aralashmasi deb ham ataladi. Sink aralashmasi (sfalerit) amberdan olovli to'q sariq ranggacha bo'lishi mumkin. Mirabilit - Na 2 SO 4 x10H 2 O - shaffof yoki oq kristallar. U tibbiyotda qo'llaniladigan deb ham ataladi. Kieseritning kimyoviy formulasi MgSO 4 xH 2 O. U oq yoki rangsiz kukunga o'xshaydi. Gipsning kimyoviy formulasi CaSO 4 x2H 2 O. Bundan tashqari, bu kimyoviy element tirik organizmlar hujayralarining bir qismi bo'lib, muhim iz element hisoblanadi.
Oltingugurtni yoqish orqali qovurilgan gazni ishlab chiqarishda uni iflosliklardan tozalashning hojati yo'q. Tayyorgarlik bosqichi faqat gazni quritish va kislotani yo'q qilishni o'z ichiga oladi. Oltingugurt yondirilganda qaytarilmas ekzotermik reaksiya yuzaga keladi:
S + O 2 = SO 2 (1)
juda katta miqdorda issiqlik chiqishi bilan: H = -362,4 kJ/mol yoki birlik massasi bo'yicha 362,4/32 = 11,325 kJ/t = 11325 kJ/kg S ni o'zgartiring.
Yonish uchun etkazib beriladigan eritilgan suyuq oltingugurt 444,6 * S haroratda bug'lanadi (qaynatiladi); bug'lanish issiqligi 288 kJ/kg ni tashkil qiladi. Taqdim etilgan ma'lumotlardan ko'rinib turibdiki, oltingugurtning yonish reaktsiyasining issiqligi xom ashyoni bug'lantirish uchun etarli, shuning uchun oltingugurt va kislorodning o'zaro ta'siri gaz fazasida (bir hil reaktsiya) sodir bo'ladi.
Sanoatda oltingugurtni yoqish quyidagi tarzda amalga oshiriladi. Oltingugurt oldindan eritiladi (buning uchun siz oltingugurtning asosiy yonish reaktsiyasining issiqligini qayta ishlash natijasida olingan suv bug'idan foydalanishingiz mumkin). Oltingugurtning erish nuqtasi nisbatan past bo'lganligi sababli, oltingugurtni cho'ktirish va keyinchalik filtrlash orqali suyuq fazaga o'tmagan mexanik aralashmalarni ajratish va etarli darajada tozalik xom ashyosini olish oson. Eritilgan oltingugurtni yoqish uchun ikki turdagi pechlar ishlatiladi - nozul va siklon. Ular suyuq oltingugurtning tez bug'lanishi va apparatning barcha qismlarida havo bilan ishonchli aloqani ta'minlash uchun püskürtülmesini ta'minlashi kerak.
Pechdan qovurilgan gaz chiqindi issiqlik qozoniga, so'ngra keyingi qurilmalarga kiradi.
Kalsinlovchi gazdagi oltingugurt dioksidining kontsentratsiyasi yonish bilan ta'minlangan oltingugurt va havo nisbatiga bog'liq. Agar havo stoxiometrik miqdorda olinsa, ya'ni. har bir mol oltingugurt uchun 1 mol kislorod bor, keyin oltingugurtning to'liq yonishi bilan konsentratsiya havodagi kislorodning hajm ulushiga teng bo'ladi C shuning uchun 2. max = 21%. Biroq, havo odatda ortiqcha olinadi, chunki aks holda pechdagi harorat juda yuqori bo'ladi.
Oltingugurtning adiabatik yonishi paytida stexiometrik tarkibli reaktsiya aralashmasi uchun kuyish harorati ~ 1500 * S ni tashkil qiladi. Amaliy sharoitlarda o'choqdagi haroratni oshirish imkoniyatlari 1300 * S dan yuqori bo'lgan pechning qoplamasi va gaz kanallari tezda qulab tushishi bilan cheklanadi. Odatda, oltingugurt yoqilganda, 13-14% SO 2 ni o'z ichiga olgan kalsinlovchi gaz olinadi.
2. so2 ning so3 ga kontakt oksidlanishi
Oltingugurt dioksidining kontaktli oksidlanishi geterogen oksidlovchi ekzotermik katalizning tipik namunasidir.
Bu eng ko'p o'rganilgan katalitik sintezlardan biridir. SSSRda SO 2 ning SO 3 ga oksidlanishini o'rganish va katalizatorlarni ishlab chiqish bo'yicha eng puxta ish G.K. Boreskov. Oltingugurt dioksidining oksidlanish reaktsiyasi
SO 2 + 0,5 O 2 = SO 3 (2)
juda yuqori faollashuv energiyasi bilan tavsiflanadi va shuning uchun uni amaliy amalga oshirish faqat katalizator ishtirokida mumkin.
Sanoatda SO 2 oksidlanishining asosiy katalizatori vanadiy oksidi V 2 O 5 (vanadiy bilan aloqa massasi) asosidagi katalizator hisoblanadi. Ushbu reaksiyada boshqa birikmalar, birinchi navbatda, platina ham katalitik faollikni namoyon etadi. Biroq, platina katalizatorlari hatto mishyak, selen, xlor va boshqa aralashmalarning izlariga ham juda sezgir va shuning uchun asta-sekin vanadiy katalizatori bilan almashtirildi.
Reaksiya tezligi kislorod konsentratsiyasining ortishi bilan ortadi, shuning uchun sanoatda jarayon ortiqcha amalga oshiriladi.
SO2 oksidlanish reaktsiyasi ekzotermik bo'lgani uchun uni amalga oshirish uchun harorat rejimi optimal harorat chizig'iga yaqinlashishi kerak. Harorat rejimini tanlash qo'shimcha ravishda katalizatorning xususiyatlari bilan bog'liq ikkita cheklovga bog'liq. Pastki harorat chegarasi katalizatorning o'ziga xos turiga va gaz tarkibiga qarab 400 - 440 * S ni tashkil etadigan vanadiy katalizatorlarining yonish haroratidir. yuqori harorat chegarasi 600 – 650*C bo‘lib, bu haroratlardan yuqori bo‘lganida katalizator strukturasi qayta qurishga uchraydi va u o‘z faolligini yo‘qotadi.
400 - 600 * S oralig'ida ular jarayonni amalga oshirishga intiladilar, shuning uchun konversiya darajasi oshgani sayin harorat pasayadi.
Ko'pincha sanoatda tashqi issiqlik almashinuvi bo'lgan raf kontaktli qurilmalar qo'llaniladi. Issiqlik almashinuvi sxemasi manba gazini isitish uchun reaktsiya issiqligidan maksimal darajada foydalanishni va gazni javonlar orasidagi bir vaqtning o'zida sovutishni o'z ichiga oladi.
Oltingugurt kislotasi sanoati oldida turgan muhim vazifalardan biri oltingugurt dioksidining konversiya darajasini oshirish va uning atmosferaga chiqarilishini kamaytirishdir. Bu muammoni bir necha usullar bilan hal qilish mumkin.
Sulfat kislota sanoatida keng qo'llaniladigan ushbu muammoni hal qilishning eng oqilona usullaridan biri bu qo'sh kontaktli va qo'sh singdirish (DCDA) usulidir. Muvozanatni o'ngga siljitish va jarayonning hosildorligini oshirish, shuningdek, jarayonning tezligini oshirish uchun jarayon ushbu usul yordamida amalga oshiriladi. Uning mohiyati shundan iboratki, SO 2 ning aylanish darajasi 90 - 95% bo'lgan reaksiya aralashmasi sovutiladi va SO 3 ni ajratish uchun oraliq absorberga yuboriladi. Qolgan reaksiya gazida O 2: SO 2 nisbati sezilarli darajada oshadi, bu esa reaksiya muvozanatining o‘ngga siljishiga olib keladi. Yangi qizdirilgan reaksiya gazi yana kontakt apparatiga yuboriladi, bu yerda qolgan SO 2 ning aylanish darajasining 95% katalizatorning bir yoki ikki qatlamida erishiladi.Bu jarayonda SO 2 ning umumiy konversiyalash darajasi 99,5% ni tashkil qiladi. - 99,8%.
