Метод производства жидкого диоксида серы на основе серы и кислорода. Разработка и исследование рентабельного способа
https://doi.org/10.20914/2310-1202-2021-2-217-223
Аннотация
В статье обсуждается актуальность промышленного производства жидкого диоксида серы, а также области его применения. В статье приведена краткая характеристика известных способов производства жидкого диоксида серы: применение обжигового газа; сероолеумный способ; многоступенчатая конденсация; низкотемпературный криогенный процесс; окисление серы кислородом при его стехиометрическом недостатке. В ходе проведенного анализа были выявлены основные недостатки рассмотренных методов, которые позволили разработать инновационный вариант технологической схемы производства. На основании полученных данных, в АО «НИУИФ» был разработан и запатентован способ получения жидкого диоксида серы, основным сырьём которого является сера и кислород в стехиометрическом недостатке. Принципиальным отличием предлагаемой промышленной схемы является применение технического кислорода вместо воздушного дутья и использование в аппаратурной схеме серной печи и конденсатора паров серы, совмещённых в одном корпусе. Предложенное решение значительно снижает энергозатраты и исключает возможность кристаллизации жидкой серы в оборудовании. Поэтому, данную схему можно считать более надежной и целесообразной по сравнению с существующими. Также, в технологической схеме разработанной установки, на производство 1 т жидкого диоксида серы требуются существенно меньшие энергозатраты, чем в существующих технологиях. Для определения конструктивных параметров оборудования и отработки процессов, в статье приведено описание лабораторной установки получения жидкого диоксида серы, разработанной и уже смонтированной в АО «НИУИФ». В настоящий момент на установке проводятся эксперименты с целью наладки режима работы и наработки физико-химических данных процесса.
Об авторах
М. А. Зеленова-Гюльалиева
Научно-исследовательский институт по удобрениям и инсектофунгицидам имени профессора Я.В Самойлова
Россия
Россия
научный сотрудник, аспирант, отдел серной кислоты, Северное шоссе, 75, г. Череповец, 162622, Россия
В. В. Игин
Научно-исследовательский институт по удобрениям и инсектофунгицидам имени профессора Я.В Самойлова
к.т.н., начальник отдела, отдел серной кислоты, Северное шоссе, 75, г. Череповец, 162622, Россия
К. В. Аксенчик
Череповецкий государственный университет
к.т.н., доцент, кафедра химических технологий, пр. Луначарского, 5, г. Череповец, 162600, Россия
Список литературы
1. Сергеева Я.А. Использование диоксида серы в технологии виноделия // Приоритетные направления развития пищевой индустрии. Ставрополь. 2016. С. 517–520.
2. Пищевая добавка Е 220: бокал вина с диоксидом серы. URL: https://vkusologia.ru/dobavki/konservanty/e220.html
3. Маслова С.А., Соколов А.С. Преимущества сжигания серы в циклонных печах // Научн. конф. молодых студентов и учебных МГУИЭ. М.: Московский государственный университет инженерной экологии. 2009. С. 7.
4. Селиванов Н.В., Яковлев П.В. Исследования теплообмена при плавлении серы // Вестник Астраханского государственного технического университета. 2005. № 2. С. 204–212.
5. Гумбатов М.О. Сжигание жидкой серы в атмосфере сухого воздуха и утилизация тепла с получением насыщенного пара // Проблемы современной науки и образования. 2018. № 11. С. 28–31. doi:10.20861/2304–2338–2018–131
6. Холмуминов А.А., Шерниёзов Б.Ш.У., Ходжаева Н.К., Ахадов А.А.У. и др. Влияние потока воздуха на теплоту сгорания очищенной расплавленной серы // Химия и химическая технология. 2018. №. 1. С. 56–59.
7. Qing M., Su S., Wang L., Liu L. et al. Getting insight into the oxidation of SO2 to SO3 over V2O5-WO3/TiO2 catalysts: reaction mechanism and effects of NO and NH3 // Chemical Engineering Journal. 2019. V. 361. P. 1215-1224. doi: 10.1016/j.cej.2018.12.165
8. Verri M., Baldelli A. Integrated production of liquid sulphur dioxide and sulphuric acid via a low-temperature cryogenic process // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2013. V. 113. №. 8. P. 602-609.
9. Spo?rl R., Walker J., Belo L., Shah K. et al. SO3 emissions and removal by ash in coal-fired oxy-fuel combustion // Energy & Fuels. 2014. V. 28. №. 8. P. 5296-5306. doi: 10.1021/ef500806p
10. Boyadjiev C.B. On the SO2 problem in power engineering // Proceedings of Energy Forum. 2011. Р. 114–125.
11. Zhang F., Heidarifatasmi H., Harth S., Zirwes T. et al. Numerical evaluation of a novel double-concentric swirl burner for sulfur combustion // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2020. № 133. 110257. doi: 10.1016/j.rser.2020.110257
12. Зеленова-Гюльалиева М.А., Игин В.В., Аксенчик К.В. Инновационная установка по производству жидкого сернистого ангидрида // Приоритетные направления инновационной деятельности в промышленности: cб. тр. XI международной научной конференции. Казань: ООО «Конверт», 2020. С. 117–120.
13. Игин В.В., Зеленова М.А, Грабун Е.М. Технология производства жидкого сернистого ангидрида на основе серы и кислорода // Химия и материаловедение: cб. тр. Кольского научного центра. 2019. № 3. С. 106–113. doi: 10.25702/KSC.2307–5252.2019.10.1.106–112
14. Игин В.В., Зеленова-Гюльалиева М.А. Перспективные разработки в области производства жидкого сернистого ангидрида на основе серы и кислорода // 100 лет развития науки и производства. Секция 3. Череповец. 2020. С. 172–179.
15. Игин В.В., Зеленова-Гюльалиева М.А., Аксенчик К.В. Промышленная и лабораторная установки по производству жидкого сернистого ангидрида на основе серы и кислорода // Химия и материаловедение: сб. тр. Кольского научного центра. 2020. Т. 11. № 3–4. С. 68–72. doi: 10.37614/2307–5252.2020.3.4.014
16. Ad?nez J., Abad A., Mendiara T., Gay?n P. et al. Chemical looping combustion of solid fuels // Progress in Energy and Combustion Science. 2018. № 65. P. 6–66. doi: 10.1016/j.pecs.2017.07.005
17. Garcia-Labiano F., de Diego L.F., Cabello A., Gayan P. et al. Sulphuric acid production via Chemical Looping Combustion of elemental Sulphur // Applied Energy. 2016. № 178. Р. 736–745. doi: 10.1016/j.apenergy.2016.06.110.
18. Аксенчик К.В. Эволюция и перспективы энерго- и ресурсосберегающих подходов в технологии аммиака // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2021. Т. 64. № 1. С. 4–21. doi: 10.6060/ivkkt.20216401.6310
19. Johnsson J. E., Glarborg P. Sulphur chemistry in combustion I // Pollutants from Combustion. 2000. P. 263-282. doi: 10/1007/978–94–011–4249–6_13
20. Рябчиков М.Ю., Рябчикова Е.С., Обухова Т.Г. Система оптимизации управления сжигания топливом на основе информации о содержании кислорода в отходящих дымовых газах // Электротехнические системы и комплексы. 2012. № 20. С. 316–320.
21. Babak V., Mokiychuk V., Zaporozhets A., Redko O. Повышение эффективности сжигания топлива с учетом неопределенности измерения концентрации кислорода // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2016. Т. 6. № 8. С. 54–59.
22. King M., Moats M., Davenport W. G. Sulfuric acid manufacture: analysis, control and optimization. Newnes, 2013. 425 р. doi: 10.1016/B978–008044428–4/50050–6
23. Wegerhoff S., Engell S. Simulation and control of the oxidation of sulfur dioxide in a micro-structured reactor // IFAC Proceedings Volumes. 2013. V. 46. № 32. P. 803–808. doi: 10.3182/20131218–3IN2045.00154.
Рецензия
Для цитирования:
Зеленова-Гюльалиева М.А., Игин В.В., Аксенчик К.В. Метод производства жидкого диоксида серы на основе серы и кислорода. Разработка и исследование рентабельного способа. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2021;83(2):217-223. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2021-2-217-223
For citation:
Zelenova-Gyulalieva M.A., Igin V.V., Aksenchik K.V. Liquid sulfur dioxide production method based on sulfur and oxygen. R&D of economically feasible method. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2021;83(2):217-223. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2021-2-217-223
Просмотров: 279
Послать статью по эл. почте 
Оставить комментарий 
