способ получения молотой газовой серы

Формула изобретения

1. Способ получения газовой молотой серы, отличающийся тем, что газовую серу плавят, нагревают до 140-145°С в реакторе с перемешивающим устройством и смешивают с карбонатом аммония в количестве 150-250 г на тонну серы при перемешивании в течение 30-40 мин, затем серу охлаждают до 120°С и подают в барабанный кристаллизатор с получением чешуированной серы, которую охлаждают на открытом воздухе в течение 6-8 ч, после чего чешуированную серу подвергают помолу в атмосфере азотовоздушной смеси, охлаждаемой в холодильной установке.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что помол чешуированной серы ведут при температуре 5-10°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения газовой молотой серы и может быть использовано в химической, резинотехнической, фармацевтической и других отраслях промышленности. Молотая сера широко используется в сельском хозяйстве в качестве инсектофунгицида, а также применяется в качестве вулканизующего агента при производстве шин и резинотехнических изделий.

Известен способ получения мелкодисперсной серы путем диспергирования жидкой серы в воду при интенсивном перемешивании. При этом жидкая сера кристаллизуется с образованием водной суспензии, состоящей из воды и твердых гранул серы. Полученная сера отделяется от воды с помощью центрифуги и подвергается сушке (Патент РФ №2082667, кл. 6 С01В 17/10, опубл. 27.04.93 г.).

Недостатком известного способа является сложность технологии, что определяется необходимостью фильтрации серной суспензии и сушки серы. Кроме этого, данный способ не позволяет надежно регулировать параметры получаемой серы и прежде всего тонины помола.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения молотой газовой серы путем ее предварительного дробления до крупности 20 мм, после чего производят помол серы до заданной крупности в присутствии присадок в количестве до 2% в циркулирующем потоке азотовоздушной смеси с использованием вентилятора производительностью не менее 4500 м³/ч. В качестве присадок предлагается использовать порошки оксида кремния или титана, перлита, белой сажи, талька, диатомита и каолина (Патент РФ №2076842 по кл. 6 С01В 17/10 от 25.01.94).

Недостаток способа заключается в сложности двухстадийного помола и применении присадок, что исключает возможность использования получаемой серы в качестве вулканизующего агента для шинной промышленности.

Необходимо отметить, что основные трудности, возникающие при помоле газовой серы, состоят в налипании серы на внутренних элементах мельницы, что вызывает необходимость частых остановок для чистки мельницы. Явление налипания серы объясняется пластичностью серы из-за повышения температуры в зоне помола, а также из-за присутствия в сере до 5% полимера (полимерной серы). Кроме этого, при помоле имеет место накопление статического электричества, что также способствует налипанию серы. Рекомендации по применению присадок, как показал опыт эксплуатации установок по размолу серы, существенного эффекта не дают. Поэтому необходимо искать возможность понижения содержания полимера в сере и максимально снижать температуру помола.

Задачей изобретения является повышение эффективности процесса, уменьшение налипания серы на внутренних элементах мельницы и повышение взрывобезопасности при помоле, а также улучшение технических и эксплуатационных характеристик готового продукта при обеспечении необходимой тонины помола и уменьшения слеживаемости при хранении.

Поставленная задача достигается способом получения газовой молотой серы, по которому газовую серу плавят, нагревают в реакторе с перемешивающим устройством и паровой рубашкой до температуры 140-145°С и смешивают карбонатом аммония в количестве 150-250 г на тонну серы при перемешивании в течение 30-40 минут. При этом содержание сероводорода в сере снижается с 35 ppm до 4-6 ppm за счет протекания химической реакции:

При 100% удалении H₂S при его содержании в сере 35 ppm потребуется

где 96 - молекулярный вес (NH₄ )₂CO₃;

34 - молекулярный вес сероводорода.

Практически с учетом колебания содержания сероводорода в сере расход карбоната аммония необходимо увеличить в 1,5-2 раза для обеспечения полной дегазации серы.

При проведении термической обработки происходит переход моноклинной серы в ромбическую и уменьшение содержания полимерной серы до 1-2%. Как известно, присутствие полимерной серы является одной из основных причин налипания серы на внутренние элементы мельницы. Для дополнительного уменьшения содержания полимера и повышения производительности мельницы серу охлаждают в реакторе до 120°С путем подачи в водяную рубашку охлаждающей воды и самотеком выводят на кристаллизацию в барабанный кристаллизатор.

Температурный режим кристаллизатора и его производительность поддерживают с учетом получения гранул серы с поперечным размером 0,5-1,0 мм.

Полученную чешуированную серу затем охлаждают на открытом воздухе в течение 6-8 часов, что также обеспечивает снижение содержания полимерной серы до 0,5%.

Охлажденную чешуированную серу затем подают в мельницу, в которую вентилятором подают азотовоздушную смесь, охлаждаемую в холодильной установке. Расход азотовоздушной смеси и режим работы холодильной установки поддерживают с учетом обеспечения в зоне помола температуры 5-10°С. Концентрация кислорода в азотовоздушной смеси должна быть не более 4-6%, что обеспечивает полную взрывобезопасность процесса.

Таким образом, подача в мельницу чешуированной серы с размером гранулы в поперечном сечении 0,5-1,0 мм при содержании полимера менее 0,5% и проведение помола при температурах 5-10°С резко уменьшает налипание серы на внутренние элементы мельницы без применения каких-либо присадок. При этом мельница работает без перегрева, непрерывно, без остановок на чистку в течение длительного времени. После помола серу дополнительно перемешивают в шнековом смесителе, подавая масло в количестве 2-8%, что предотвращает слеживаемость продукта при хранении.

Пример 1

Газовую серу плавят. Плавленую серу в количестве 2 т подают в реактор емкостью 1,5 м³ с паровой рубашкой и перемешивающим устройством, в котором нагревают ее до температуры 140°С и вводят карбонат аммония в количестве 500 г. При этом в процессе перемешивания в течение 30 минут происходит взаимодействие карбоната аммония с сероводородом, концентрация которого в сере снижается с 35 ppm до 4 ppm. Содержание полимера в сере также снижается до 1,0%. Затем серу охлаждают до 120°С, подавая в водяную рубашку холодную воду, и самотеком выводят в барабанный кристаллизатор.

Кристаллизатор с числом оборотов барабана 4 в минуту обеспечивает получение чешуированной серы с размером гранулы в поперечном сечении 0,5 мм. Чешуированная сера затем охлаждается в бункере в течение 8 часов, что обеспечивает дополнительное снижение полимера в сере до 0,5%. После этого чешуированную серу подают в мельницу для помола в токе охлажденной азотовоздушной смеси при температуре 8°С. Азотовоздушную смесь охлаждают в холодильной установке, производительность которой выбирают таким образом, чтобы температура в зоне помола не превышала 10°С независимо от температуры окружающего воздуха.

Пример 2

В реактор с паровой рубашкой емкостью 1,5 м³ подают 1 т плавленой газовой серы при температуре 120°С, после чего серу подогревают до температуры 140°С и при перемешивании в нее подают 150 г карбоната аммония. При этом содержание сероводорода в сере снижается с 35 ppm до 5 ppm и содержание полимера уменьшается с 5% до 0,5%.

Зависимость содержания сероводорода и полимера в сере от времени перемешивания представлено в табл.1.

Таблица №1
Содержание в сере	5 мин	10 мин	20 мин	30 мин	40 мин
сероводорода, ppm	25	15	10	6	5
полимера, %	5	3	1	0,6	0,5

Концентрацию кислорода в азотовоздушной смеси при помоле серы поддерживают на уровне 4%.

В оптимальной степени результат достигается при соблюдении следующих условий:

- термическая обработка жидкой серы до температуры 140-145°С при перемешивании в смеси с карбонатом аммония (150-250 г на тонну) в течение 30-40 минут;

- охлаждение серы до 120°С и кристаллизация в барабанном кристаллизаторе с числом оборотов барабана 4 об/мин с получением чешуированной серы с размером гранулы в поперечном сечении 0,5-1,0 мм;

- охлаждение чешуированной серы в бункере на открытом воздухе в течение 6-8 часов;

- помол чешуированной серы в мельнице в токе азотовоздушной смеси при температуре 5-10°С;

- смешение серы с маслом, количество которого составляет 2-8%.

Показатели молотой серы, полученной предлагаемым способом, представлены в табл.2.

Таблица №2
№№	Наименование показателя, % вес.	Нормы
		Сорт 9940
1	Массовая доля серы, % в пересчете на сухое вещество, не менее	99,40
2	Массовая доля кислот, в пересчете на серную кислоту, %, не более	0,003
3	Массовая доля золы, %, не более	0,53
4	Массовая доля воды, %, не более	0,05
5	Массовая доля масла, %, не менее	2,0
6	Остаток на сите 0,14 мм, %	Отсутствие
7	Остаток на сите 0,071 мм, %, не более	3,5