Глубокая очистка серы от углерода, мышьяка и селена методом противоточной кристаллизации из расплава

• Автор: Малышев, Александр Юрьевич
• Шифр специальности: 02.00.19
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 156 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Примесный состав серы.

1.2. Методы количественного определения микропримессй в сере

1.3. Методы глубокой очистки серы.

1.3.1. Очистка от углеродсодержащих веществ.

1.3.2. Очистка от мышьяка и селена

1.3.3.рименение кристаллизационных методов для

глубокой очистки серы.

1.4. Физикохимические основы метода нротивоточной кристаллизации из расплава.

ГЛАВА 2. ДИФФУЗИОННО КРИСТАЛЛИЗАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ
ПРОЦЕССА ГЛУБОКОЙ ОЧИСТКИ ВЕЩЕСТВ МЕТОДОМ ПРОТИВО ТОЧНОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ИЗ РАСПЛАВА
2.1. Влияние формы кристаллов и скорости их роста на эффективность очистки
2.2. Сопоставление теории с экспериментальными данными
по очистке веществ.
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛЕРОДА,
МЫШЬЯКА И СЕЛЕНА В СЕРЕ
3.1. Определение суммарного содержания углерода в сере
методом реакционной газовой хроматографии
3.2. Определение микропримессй мышьяка и селена в сере
методом электротермической атомно абсорбционной
спектрометрии с использованием экстракции.
ГЛАВА 4. ГЛУБОКАЯ ОЧИСТКА СЕРЫ МЕТОДОМ ПРОТИВОТОЧНОЙ
КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ИЗ РАСПЛАВА
4.1. Противоточная кристаллизационная колонна для глубокой
очистки серы.
4.1.1. Конструкция противоточной кристаллизационной колонны.
4.1.2. Измерение параметров работы колонны.
4.1.3. Выбор оптимальных условий проведения процесса очистки.
4.2. Исследование роста кристаллов серы при движении их в кристаллизационной колонне
4.2.1. Методика измерения размера кристаллов серы в разных сечениях колонны.
4.2.2. Изменение длины и диаметра кристаллов по высоте колонны.
4.3. Методика глубокой очистки серы методом противоточной
кристаллизации из расплава.
4.4. Очистка серы от углеродсодержащих веществ
4.5. Эффективность противоточной кристаллизации из расплава
при очистке серы от примеси мышьяка и селена.
4.6. Перспектива использования комбинации методов для получения
высокочистой серы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Природная сера содержит органические соединения битумы, продуты окисления серы, селен, теллур, мышьяк и другие примеси. Данные химического, спектрального и газохроматшрафического анализов показали наличие в сере элементов . О сложности молекулярного примесного состава сообщается также в . Образцы промышленной серы содержат большое количество примесей металлов. Суммарное содержание их изменяется в пределах от 2 до КГ3 мае. Содержание примесей в газовой и природной сере приведено в табл. Сравнивая показатели качества природной серы по ГОСТ 7 с данными зарубежных стандартов, проспектов фирм, результатов анализа образцов серы, можно отметить, что содержание примесей в сере природной отечественного производства ниже или на уровне лучших зарубежных образцов Польша, США, Канада. Исключение составляет содержание органических веществ, которое выше, чем в сере польского производства, что объясняется большим содержанием бшгумов в отечественных месторождениях серы. Таблица 1. Содержание примесей в образцах технической серы по ГОСТ 7 . Примесь Содержание примеси, мас. Сведения о химической форме примесей металлов в сере крайне ограничены. В элементарной сере примеси металлов находятся, вероятно, в виде сульфидов, сульфатов, оксидов, карбонатов. Следует ожидать, что растворимость этих соединений в неполярной сере будет невелика. В связи с этим, вероятно присутствие примесей соединений металлов в элементарной сере в виде мелкодисперсных включений и взвешенных частиц. В расплаве образцов технической серы такие частицы можно видеть невооруженным глазом. В сере, полученной автоклавным способом, твердые частицы представляют собой мелкодисперсные остатки исходной породы, не осевшие в расплаве за время отстаивания. Прямым измерением было обнаружено, что в сере ОСЧ5 содержится примерно чаетшгем3 диаметром от 1 до 5 мкм. Основными примесями в этой сере является углерод в количестве 15 мае. Расплав серы при температурах выше 0С обладает высокой химической активност ью, объясняемой наличием в нем рсакционноспособных молекул типа , . Их взаимодействие с диоксидом кремния может привести к появлению на поверхности стеклянной аппаратуры кремнесульфидов 8, в виде отдельной фазы. Образовавшиеся таким образом соединения серы с кремнием могут переходить в расплав путем растворения в сере или в результате механического отрыва кусочков пленки кремни йсульфидной фазы. Все образцы серы, очищаемые высокотемпературными методами, отличаются повышенным содержанием кремния 7. Постоянно присутствующими в сере примесями являются близкие к ней по химическим свойствам элементы селен, теллур, фосфор, мышьяк 4. Элементы V группы при взаимодействии с серой образуют как стехиометрические соединения, гак и сополимеры переменного состава. Мышьяк содержится преимущественно в виде 23, 25. В сере, полученной из ее самородных руд, содержание селена составляет V3 мае. В газовой сере концентрация селена может быть на 3 4 порядка ниже, что связано, в первую очередь, со значительным различием в летучести оксидов серы и селена. Мышьяка, селена и теллура в сере марки ОСЧ5 содержится не более 05, 24 и 56 мае. Основным обстоятельством, определяющим химическую форму нахождения примесного селена в сере, является его способность к замещению серы во внугримолекулярных аллотропах. Наиболее общей формой замещения является образование гегероатомных сополимеров. Макро и микрокомпоненты способны образовывать друг с другом смешанные цепочечные и циклические молекулы. Селен в сере может присутствовать в виде гомоатомных молекул и , а также в виде смешанных циклических x8. Следует ожидать, что смешанные цепочечные и циклические молекулы будут находиться между собой в подвижном равновесии ,. Наиболее вероятными летучими примесями в халькогенах и халькогенидах являются углеводороды, хлороироизводиые углеводородов, серосодержащие соединения и постоянные газы. В сере присутствуют растворенные и адсорбированные газы, которые содержат углерод. Исследованию формы и количества углеродсодержащих веществ в сере в виде газов посвящена работа .