Текст
                    ЩЕООТЗШЗЙЕ
СЕРНОКИСЛОТЧИКА

ИЗДАНИЕ 2-е ДОПОЛНЕННОЕ
И ПЕРЕРАБОТАННОЕ
ПОД РЕДАКЦИЕЙ
ДОКТОРА ТЕХН. НАУК
ПРОФЕССОРА
К. М. МАЛИНА
ИЗДАТЕЛЬСТВО «ХИМИЯ»
МОСКВА 1971

УДК 661.25(031) , С 74 Справочник сераокислотчика. Коллектив авторов, под ред. проф. К- М. Малина. Издание 2-е, дополненное и переработанное. В книге обобщены необходимые общетехнические справочные данные, приведена подробная характеристика сырья, промежуточных, вспомогательных и сопутствующих веществ и конечных продуктов сер- нокислотного производства. Изложены физико-химические основы кон- тактного и нитрозного методов получения серной кислоты. Рассмотрены технологические схемы и аппаратурное оформление всех стадий произ- водственного процесса, описаны основные конструкционные материалы. Даны методики материальных и тепловых расчетов, освещены вопросы хранения и транспортирования серной кислоты. Справочник предназначен для широкого круга инженерно-техни- ческих работников предприятий, научно-исследовательских, проектно- конструкторских и других организаций химической и ряда смежных отраслей промышленности. Он представит несомненный интерес для преподавателей и студентов вузов, специализирующихся в области тех- нологиц неорганических веществ. Справочник содержит 744 стр., около 350 таблиц и 340 рисунков и необходимей библиографический материал. 3-14-3 30-71 СПРАВОЧНИК сернокислотчика Издательство «Химия», М., 1971 г. 741 с. Редакторы; Н. С. Аврамова, И, В. Лебедева, Р. Е. Маневич ^хнический редактор В. В. Коган '’Художник И. В. Носов Корректор И. Д. Король Т-14553. Подписано к печати 1/Х 1971 г. Формат бумаги 60X90*/i«- Печ. л. 46,5 Уч.-изд. л. 65,17 Тираж 8600 экз. Типогр. бум. № 2 Цена 3 р. 49 к. Тем. план 1971 г., № 30. Зак. 1158 Ленинградская типография № 6 Главполиграфпрома Комитета по печати при Совете Министров СССР Ленинград, С-144, ул. Моисеенко, 10.
СОДЕРЖАНИЕ От редактора.................................................. 4 Раздел I. Воздух и некоторые газы. Вода и водяной пар. . А. С. Ленский, П. А. Семенов........................... 7 Раздел II. Исходные, промежуточные, конечные, сопутст- вующие и вспомогательные вещества в производстве серной кислоты. А. С. Ленский, П. А. Семенов ... 37 Раздел III. Материалы для аппаратов сернокислотного производства. Г, А. Максудов........................... 155 Раздел IV. Хранение и транспорт серной кислоты, рас- плавленной серы и газов. И. А. Иш...................... 205 Раздел V. Трубы и арматура кислотопроводов, газопрово- дов и серопроводов. Желоба. | И. Л. Аркин |, И. А. Иш 259 Раздел VI. Сырье для производства серной кислоты и под- готовка колчедана и серы к обжигу. М. А. Гурфинкель 293 Раздел VII. Обжиг серосодержащего сырья. М. А. Гурфин- кель, Я- Г. Коренберг, К. М. Малин, М. И, Ракович, А. И. Терновскач...................................... 347 Раздел VIII. Очистка газов в производстве серной кислоты. А. П. Андрианов, В. Н. Ужов............................ 425 Раздел IX. Производство серной кислоты контактным ме- тодом. В. С. Бесков, В. П. Козлов, К. М. Малин, М. Г. Слинько, Д. Ф. Терентьев........................ 481 Раздел X. Производство серной кислоты иитрозиым ме- тодом. | Н. Л. Аркин |, К. М. Малин.................... 621 Раздел XI. Концентрирование серной кислоты. А. Я- Лебе- дев ......................... 659 Раздел XII. Холодильники в производстве серной кислоты. М. А. Гурфинкель, М. И. Ракович...... 699 Приложение. Международная система единиц — СИ. 716 Предметный указатель..............'. . . . 72з
ОТ РЕДАКТОРА Со времени выпуска первого издания «Справочника сернокислот- чика», вышедшего в 1952 г., отечественная сернокислотная промышлен- ность получила значительное развитие. В 1953 г. в СССР было произ- ведено 2,92 млн. т серной кислоты, в 1970 г. ее выпуск достиг 12,06 млн. т. По пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1971—1975 гг. намечен большой рост всех отраслей промышлен- ности, потребляющих серную кислоту, в особенности производства ми- неральных удобрений. По этому плану выпуск серной кислоты к 1975 г. должен значительно увеличиться (напомним, что в 1913 г. в России было произведено менее 200 тыс. т серной кислоты). За последнее десятилетие существенно повысился также техни- ческий уровень сернокислотного производства. Еще в начале 60-х Годов в СССР строились контактные цехи производительностью 80 и 120 тыс. т кислоты в год, в последние годы мощность их увеличилась до 180 тыс. т в год. В текущем пятилетии контактные системы будут строиться в основ- ном на 360 тыс. т H2SO4 в год (1000 т!суткЩ. При такой большой единичной мощности новых сернокислотных систем использование ряда применявшихся ранее типов основной технологической аппаратуры оказалось нецелесообразным. Так, для одной системы мощностью 1000 т!су тки кислоты пришлось бы устанавливать около 30 механи- ческих печей ВХЗ. Это вызвало бы необходимость в очень больших производственных площадях под отдельные установки (что резко уве- личило бы удельные капиталовложения) и весьма затруднило бы управ- ление технологическим процессом. Значительное же укрупнение неко- торых аппаратов старых конструкций в ряде случаев оказалось эконо- мически неприемлемо, а иногда и технически почти невозможно. Применительно к процессу обжига сернистого сырья проблема резкого увеличения производительности технологического оборудова- ния была решена внедрением печей кипящего слоя (КС). В настоящее время мощность печей КС составляет 200 и 450 т 45%-ного колчедана в сутки. Крупный технический прогресс в последние годы наблюдается и в области обжига серы; в этот процесс внедрены печи типа циклон- ной топки. Современные контактные аппараты имеют повышенную мощность — 540 и 1000 т!су тки H2SO4. Разрабатываются и внедряются новые конструкции контактных аппаратов (с кипящими и с вертикальными слоями контактной массы), получила широкое применение новая кон- тактная масса СВД, разрабатываются и внедряются другие более эффективные катализаторы окисления SO2. С внедрением печей КС во все больших масштабах осуществляется использование тепла горе- ния серосодержащего сырья. Для сухой и мокрой очистки газов используются мощные элек- трофильтры улучшенных конструкций. Конструктивно усовершенство-
От редактора 5 ваны также детали ряда других технологических аппаратов. Значи- тельно улучшено аппаратурное оформление механических процессов удаления колчеданного огарка. В связи с укрупнением мощности сернокислотных систем и повы- шением санитарных требований к условиям труда на химических пред- приятиях, состоянию воздушного бассейна населенных мест и чистоте водоемов, а также в связи с усилением внимания к проблемам охраны природы проводится целый комплекс мероприятий, направленных на уменьшение вредных промышленных стоков и выбросов в атмосферу. К таким мероприятиям, реализуемым на сернокислотных заводах, от- носятся повышение полноты окисления SO2 и абсорбции SOg, улавли- вание остатков сернистого ангидрида растворами сульфит-бисульфита аммония с получением товарных солей, каталитическое окисление SO2 в отходящих газах озоном или кислородом в слабых растворах серной кислоты и т. д. Существенным изменениям подверглось и вспомогательное обору- дование сернокислотных систем: применяются новые типы кислотных холодильников (в частности, кожухотрубных), насосов, компрессоров новые виды силового оборудования и др. Все шире используются новые более кислотостойкие материалы для изготовления химической аппаратуры, трубопроводов, арматуры. - Перечисленные изменения и усовершенствования нашли соответ- ствующее отражение в новом издании «Справочника сернокислотчика», общая структура которого примерно соответствует первому изданию за исключением того, что в него введен дополнительный раздел V «Трубы и арматура кислотопроводов, газопроводов и серопроводов. Желоба», а сведения о кислотных холодильниках объединены в XII (заключительном) разделе. По сравнению с первым изданием значительно расширены раз- делы I и II, в которых приведены более полные сведения о свойствах сырья, промежуточных и вспомогательных веществ, серной кислоты, олеума и т. д. В некоторых случаях эти сведения даны по нескольким первоисточникам, так как авторы полагают, что некоторые читатели сочтут целесообразным использовать и сравнить различные из приве- денных в «Справочнике» данные. Раздел III дополнен данными о новых конструкционных и анти- коррозионных материалах, получивших применение в химической про- мышленности за последние годы и перспективных для внедрения в бли- жайшем будущем. В разделе VII подробно освещены вопросы гидроди- намики и кинетики процесса обжига серосодержащего сырья в кипящем слое, конструктивное оформление печей КС и технология этого метода обжига; необходимое внимание уделено также использованию тепла процесса обжига и котлам-утилизаторам. В соответствии с преимущественным развитием контактного ме- тода производства серной кислоты раздел IX, посвященный этому методу, пополнен новыми сведениями о теоретических основах кон- тактного процесса, его аппаратурном оформлении и необходимыми рас- четными данными. В частности, значительно расширено и углублено изложение вопросов кинетики контактного окисления SO2. Раздел X, в котором рассмотрен нитрозный метод производства серной кислоты, несколько сокращен. В остальных разделах «Справочника» также помещены сведения о новых процессах и аппаратах, внедренных и пред- полагаемых к внедрению в сернокислотную промышленность, и исклю- чены устаревшие данные. В настоящее время техника сернокислотного производства продол- жает развиваться. Близко к внедрению применение кислорода в кон- тактном и нитрозном процессах, двухстадийное контактирование с про-
6 От редактора межуточной абсорбцией SO3 при окислении сернистого ангидрида, проходит промышленную проверку новая схема контактного процесса, названная СО (сухая очистка), разрабатывается контактная система с применением новых принципов использования тепла и охлаждения кислот и с полной ликвидацией вредных выбросов в атмосферу и во- доемы. Широко проводятся работы, имеющие целью повышение эффек- тивности способов удаления и использования колчеданного огарка и др. Некоторые из этих усовершенствований не получили достаточно полного освещения в «Справочнике». Однако авторский коллектив и ре- дактор рассчитывают, что «Справочник сернокислотчика» окажет определенную помощь в работе инженерно-техническому персоналу предприятий, сотрудникам проектных, конструкторских и научно- исследовательских организаций сернокислотной и других отраслей химической индустрии и будет полезен преподавателям и студентам химико-технологических вузов и факультетов. Замечания и пожелания читателей по улучшению содержания «Справочника» будут приняты нами с благодарностью. Редактор весьма признателен ряду специалистов (см. примечания в тексте), предоставивших ценные материалы, которые были исполь- зованы при составлении «Справочника», и выражает благодарность за помощь в подборе данных Н. И. Галееву, В. С. Епифанову, М. Н. Ле- вину, Е. Г. Пастухову, М. М. Шарову, Г. А. Кузьмину, Ф. Т. Па- рамонову и 10. В. Ласточкину, а также сотрудникам УНИХИМа: А. А. Ефимовой, Ю. Н. Бардину, Е.М. Ляпустиной, А. И. Фефелову и др. /С. М. МАЛИН
РАЗДЕЛ I ВОЗДУХ И НЕКОТОРЫЕ ГАЗЫ. ВОДА И ВОДЯНОЙ ПАР V А, С. ЛЕНСКИЙ, П. А. СЕМЕНОВ 1. Воздух и некоторые газы................................... 8 2. Вода и водяной пар....................................... 23
1. ВОЗДУХ И НЕКОТОРЫЕ ГАЗЫ Состав сухого воздуха на уровне моря: объемы- % вес. % объемы. % вес. % Азот 78,08 75,60 Гелий 510~4 7-10-» Кислород 20,95 23,10 Криптон 1,08-10-4 3-Ю"4 Аргон 0,9325 1,286 Водород 5-10-6 ЗЮ’8 Двуокись Ксенон 810~* 4 • 10-5 углерода 0,030 0,046 Озон МО"6 210-6 Неон 1,8-10-3 1,2 -10~» Радон 610"18 8 IO"17 Таблица 1-1. Давление насыщенных паров азота и кислорода о о р мм рт. ст. t, °C р, атм □о 0 i ? ? о о р, атм —296,1 (тв) —219,1 (тв) —214,0 (тв) —210 (ж) —205 —200 — 195,8 — 195,0 — 190,0 Т а б А 3 1 10 40 94 218 459 760 833 1428 Л И Ц 2 о т —180 —170 —160 —147,16 (кр) 1-2. Давлен» 4,74 9,88 17,36 33,50 ie насы1 —219,1 (тв) —210 (ж) —205 —200 —195 —190 —185 —182,97 —180,0 денных паре К и с л 1 11,5 33,0 80,7 174,4 340,7 611,6 760 1023 в двуоки э р о д —180 —160 —150 —140 —130 —118^84 (кр) си углерода 7,62 12,05 20,87 32,36 49,71 и Р мм рт. ст. О о § i ft.? О О *-* ? ci о ? 1 —134,3 (тв) —119,5 —108,6 —100,2 —93,75 —89,35 1 10 40 100 200 300 —86,28 —83,87 —81,75 —80,0 —78,5 —75 400 500 600 700 760 1008,2 (1,32 атм) —70 —60 —56,7 (жидк) —50,0 —40 —39,5 —30 —20 2,02 4,18 5,0 6,74 9,92 10,0 14,10 19,44 —18,9 —10 0 + 10 20 30 31,1 (кр) 20,0 26,13 34,38 44,42 56,49 71,14 72,95 Т а б л ид а 1-3- Основные свойства важнейших газов
Метан 16,04303 190,65 —82,5 1 47,4 162 0,00617 — 182,5 — 161,5 ' 138 17,889 22,380 Св л S 55 | Ю о см см LO о5 о о ОС см 132,9 о* 7 35,74 301 0,003с —206 — 191 50,4 26,411 22,40 Двуокись углерода 44,0995 I 304,25 31,10 to _ ю о - to ю $< 0,00217 —56,6 1 1 1 1 94,0518 22,259 tc о Ю 06* ю см со см см ,?5 | сх ш см см о см о СМ 1 1 2? 1 ес о О со’ со со см СО —• — со со сэ Ю см V5 с 1 1 । 2 1 см сч га см’ 1 o' 1 1 tc । о о. 1 о 00 00 ст> со_ 8,84 44 ю i232 8,8 2,97 1 1 °- 393 ч СЛ ^^4 - * CQ О 00 1 1 о о S & СО to 7 id м' 0,0 7 7 ю 22 о 1 ,99 7,16 to. — 321 О 5,82 64 1 ЮЗ сп о ^4* * о О 1 1 t- 1 ла 28, см со со 0'0 см 7 СМ см ео । и ОО =х X о’ см о см о о Т £ , tc СО О ао § 1 <з> rJ' 1/3 со со 1 1 о см о 1 1 га см о" 1 о см мм :ло- при тых ь юр- => • с S о о о * • £> S’ X X • 03 и : вес « X Н о ° с О О со • S? а о при / М3 альных * К SC • = it . сх 5 ьг S к * S . ем пр гловия. 9S X г* к • -2 s Е И . X X са О /лярны ческие яперат А вление отност S 0J на >атура, авлени К Ь <м G. s u -2 Е U л ® 5 Ё н е 2 S о СХ, К к g 'ом 5 1 разова вещест ю о х £ =х 3 § ек1 s аз " tt с \о о t-ц с: £ с s 2 о, М ® Е * gS о х £ м Мол S £ S [<р О t! с н 8 2 3 Мольный объем идеального газа 22,414 м3/кмоль.
Таблица 1-4. Вязкость (ц, кгс-сек/м2), плотность (р, кг/м3) и теплопроводность [X, ккал/{м- ч-град)] важнейших газов t, °C Азот Кислород Водород Двуокись углерода 1 Окись углерода И Р 1 И 1 Р X Ц 1 Р 1 1 И 1 Р 1 Ц 1 Р Л 0 1,70 1,250 21,38 1,98 1,429 21,55 0,85 0,0899 150 1,43 1,977 12,42 1,69 1,250 20,0 20 1,78 1,183 22,52 2,08 1,353 22,84 0,89 0,0851 157 1,52 1,871 13,84 1,77 1,183 21,2 40 1,86 1,116 23,66 2,17 1,277 24,13 0,93 0,0802 164 1,60 1,765 15,26 1,86 1,116 22,4 60 1,95 1,050 24,81 2,27 1,202 25,41 0,97 0,0754 172 1,69 1,659 16,68 1,94 1,050 23,5 80 2,03 0,983 25,95 2,36 1,126 26,70 1,01 0,0705 179 1,77 1,553 18,10 2,03 0,983 24,7 100 2,11 0,916 27,09 2,46 1,05 27,99 1,05 0,0657 186 1,86 1,447 19,52 2.Н 0,916 25,9 120 2,18 0,877 28,13 2,55 1,055 29,27 1,09 0,0629 193 1,94 1,386 20,96 2,19 0,877 27,0 140 2,25 0,839 29,17 2,64 0,960 30,54 1,12 0,0602 200 2,03 1,325 22,39 2,26 0,839 28,1 160 2,33 0,800 30,22 2,73 0,916 31,82 1,16 0,0574 208 2,11 1,265 23,83 2,34 0,800 29,2 180 2,40 0,762 31,26 2,82 0,871 33,09 1,19 0,0547 215 2,20 1,204 25,26 2,41 0,762 30,3 200 2,47 0,723 32,30 2,91 0,826 34,37 1,23 0,0519 222 2,28 1,143 26,70 2,49 0,723 31,4 220 2,54 0,698 33,30 2,99 0,797 35,62 1,27 0,0501 229 2,36 1,103 28,13 2,56 0,698 32,4 240 2,61 0,673 34,30 3,07 0,768 36,88 1,30 0,0483 236 2,44 1,063 29,56 2,63 0,672 33,5 260 2,68 0,647 35,31 3,15 0,740 38,13 1,34 0,0464 244 2,53 1,024 31,00 2,71 0,647 34,5 280 2,75 0,622 36,31 3,23 0,711 39,39 1,37 0,0446 251 2,61 0,984 32,43 2,78 0,621 35,6 300 2,82 0,597 37,31 3,31 0,682 40,64 1,41 0,0428 258 2,69 0,944 33,86 2,85 0,596 36,6 320 2,89 0,579 38,34 3,39 0,662 41,84 1,44 0,0415 265 2,77 0,916 35,26 2,92 0,577 37,6 340 2,95 0,561 39,36 3,47 0,641 43,04 1,47 0,0402 272 2,85 0,887 36,65 2,98 0,560 38,6 360 3,02 0,544 40,39 3,54 0,621 44,25 1,51 0,0390 280 2,92 0,859 38,05 3,05 0,542 39,7 380 3,08 0,526 41,41 3,62 0,600 45,45 1,54 0,0377 287 3,00 0,830 39,44 3,11 0,525 40,7 400 3,15 0,508 42,44 3,70 0,580 46,65 1,57 0,0364 294 3,08 0,802 40,84 3,18 0,508 41,7 420 3,21 0,495 43,46 3,78 0,565 47,80 1,60 0,0355 301 3,16 0,781 42,19 3,25 0,495 42,7 440 3,27 0,482 44,45 3,85 0,550 48,95 1,63 0,0345 308 3,23 0,760 43,54 3,31 0,482 43,6 460 3,34 0,468 45,46 3,93 0,534 50,10 1,66 0,0336 316 3,31 0,740 44,90 3,38 0,468 44,6 480 3,40 0,455 46,46 4,00 0,519 51,25 1,69 0,0326 323 3,38 0,719 46,25 3,44 0,455 45,5 500 3,46 0,442 47,47 4,08 0,504 52,40 1,72 0,0317 330 3,46 0,698 47,60 3,51 0,442 46,5 520 3,52 0,432 48,45 4,15 0,493 53,46 1,75 0,0310 337 3,54 0,682 48,89 3,57 0,432 47,5 540 3,58 0,422 49,42 4,22 0,481 54,53 1,78 0,0303 344 3,61 0,666 50,19 3,63 0,422 48,4 560 3,64 0,412 50,40 4,30 0,470 55,59 1,81 0,0295 352 3,69 0,650 51,48 3,70 0,412 49,4 580 3,70 0,402 51,37 4,37 0,458 56,66 1,84 0,0288 359 3,76 0,634 52,78 3,75 0,402 50,3 600 3,82 0,384 53,30 4,51 0,438 58,74 1,87 0,0281 366 3,84 0,618 54,07 3,81 0,392 51,3 640 3,87 0,376 54,24 4,58 0,429 59,76 1,90 0,0275 373 3,91 0,605 55,31 3,87 0,384 52,2 660 3,93 0,368 55,19 4,65 0,420' 60,78 1,93 0,0269 380 3,98 0,593 56,55 3,93 0,376 53,1 680 3,98 0,360 56,13 4,72 0,411 61,80 1,95 0,0264 388 4,05 0,580 57,79 4,00 0,367 54,1 700 4,04 0,352 57,08 4,79 0,402 62,82 1,98 0,0258 395 4,12 0,568 59,03 4,06 0,359 55,0 720 4,09 0,345 57,99 4,86 0,394 63,79 2,01 0,0252 402 4,19 0,555 60,27 4,12 0,351 55,9 740 4,15 0,338 58,90 4,92 0,386 64,77 2,04 0,0247 409 4,26 0,544 61,44 4,18 0,344 56,8 760 4,20 0,332 59,81 4,99 0,379 65,74 2,07 0,0242 416 4,33 0,534 62,61 4,24 0,337 57,7 780 4,26 0,325 60,72 5,05 0,371 66,72 2,09 0,0238 424 4,41 0,523 63,78 4,29 0,331 58,5 800 4,31 0,318 61,63 5,12 0,363 67,69 2,12 0,0233 431 4,48 0,513 64,95 4,35 0,324 59,4 820 4,37 0,313 62,51 5,19 0,357 68,55 2,15 0,0228 438 4,55 0,502 66,12 4,41 0,317 60,3 840 4,42 0,307 63,39 5,25 0,351 69,41 2,18 0,0224 445 4,62 0,494 67,24 4,47 0,312 61,2 860 4,48 0,302 64,27 5,32 0,345 70,28 2,20 0,0220 452 4,69 0,485 68,37 4,52 0,307 62,1 880 4,53 0,296 65,15 5,38 0,339 71,14 2,23 0,0217 460 4,77 0,477 69,49 4,58 0,301 63,1 900 4,59 0,291 66,03 5,45 0,333 72,00 2,25 0,0213 467 4,84 0,468 70,62 4,63 0,296 64,0 920 4,64 0,286 66,88 5,51 0,328 72,87 2,28 0,0209 474 4,91 0,460 71,74 4,69 0,291 64,9 940 4,69 0,282 67,73 5,57 0,322 73,74 2,31 0,0206 481 4,98 0,453 72,81 4,73 0,286 65,8 960 4,74 0,277 68,57 5,64 0,317 74,62 2,34 0,0202 488 5,05 0,445 73,88 4,78 0,282 66,7 980 4,79 0,273 69,42 5,70 0,311 75,49 2,64 0,0199 496 5,11 0,438 74,82 4,82 0,277 67,5 1000 4,84 0,268 70,27 5,76 0,306 76,36 2,39 0,0195 503 5,18 0,430 76,03 4,87 0,273 68,4 2,42 0,0192 510 5,25 0,423 77,10 4,91 0,268 69,3
12 /. Воздух и газы. Вода и водяной пар Таблица 1-5. Давление насыщенных паров метана О р мм рт. ст. и о р мм рт. ст. и р, атм Эо Ч р, атм —209,5 (тв) 1 —168,7 400 —160 1,13 —120 11,84 —195,5 ' 10 —166,2 500 —152,3 2,00 —ПО 17,83 —187,7 40 —164,2 600 —150 2,35 —108,5 20,00 —181,5 (ж) 100 —162,4 700 —140 4,38 —100 25,7 —175,2 200 —161,5 760 —138,3 5,00 —90 35,9 —171,9 300 —130 7,45 —86,3 40,0 —124,8 10,00 —82,5 47,1 Таблица 1-6. Растворимость воздуха и его компонентов в воде [1—3, 6] t, °C Растворимость, л/м3 % О2 t, °C Растворимость воздуха, л/м.3 азота кислорода всего Общее давление воздуха, насыщенного парами воды, 760 лш рт. ст. 0 5 10 15 20 25 30 19 16,8 15,0 13,5 12,3 11,3 10,4 10,19 8,9 7,9 7,0 6,4 5,8 5,3 29,19 25,7 22,9 20,5 18,7 17,1 15,7 34,9 34,7 34,5 34,2 34,0 33,8 33,2 35 40 45 50 60 70 80 90 100 14,2 13,16 12,28 11,41 9,77 8,02 5,95 3,42 0,0 t, °C л/м3 t, °C л/м3 t, °C л/м3 1, °C л/м3 Парциальное давление сухого воздуха 760 jhjh рт. ст. 0 28,85 20 18,71 40 14,19 70 11,51 5 25,47 25 17,24 45 13,52 80 11,25 10 22,6 30 16,07 50 12,89 90 11,10 15 20,48 35 15,07 60 12,16 100 11,10 Примечание Объем растворенных газов приведен к нормальным условиям (0° С и 760 мм рт. ст.).
1. Воздух и некоторые газы 13 Пример. Определить объем и состав газов, растворенных в 1 м3 воды при 80° С и общем давлении влажного воздуха 1420 мм рт. ст. Решение. По табл. 1-6 находим, что растворимость воздуха в воде при 80° С равна 11,25 л/м3 (парциальное давление сухого воздуха 760 мм рт. ст.). Пар- циальное давление воздуха в условиях примера составляет: 1420 — 355,1 = 1064,9 мм. рт. ст. где 355,1 —давление водяного пара при 80° С. Поскольку растворимость газа пропорциональна его парциальному давлению, объем растворенного газа будет равен: 11,25-^|^= 15,76 л /ьи Массу и состав растворенных газов при температурах выше 30° С можно опре- делить приблизительно. С помощью табл. 1-7 находим, что при 760 мм рт. ст. и 80° С в 1 л3 воды растворяется 9,58 л азота и 17,61 л кислорода. Парциальное давле- ние этих газов в условиях примера составляет: азота .................... 0,79*1064,9 = 841,3 мм рт. ст. кислорода ............. 0,21 -1064,9 = 223,6 мм рт. ст. поэтому применительно к условиям примера в 1 м3 воды растворится: азота . . 9,58-841,3 ]П_П_ 10,605 л /ьи кислорода 17,61-223,6 с 1О 760 Пользуясь табл. 1-2, находим количество растворенных газов 10,605-1,25+ 5,18-1,429 = 20,65 г Т а б л и ц а 1-7. Растворимость некоторых газов в 1 м3 серной кислоты при 20° С и парциальном давлении газов 760 лъи рт. ст. Концентра- ция HjSO*, г/л Азот Кислород Водород при 25° С Двуокись углерода г/л’ л/л’ г/л’ л/м* г/л’ л/м* г/м* л/л* 0 19,31 15,45 44,34 31,03 1,58 17,54 1735,8 878,0 240 11,38 9,10 27,86 19,50 1,46 16,20 1314,7 665,0 435 9,0 7,2 22,15 15+0 — — — — 1750 1,61 1,29 39,30 27,50 1,34 14,90 1830,7 926,0 Примечание. Объем газов приведен к нормальным условиям (0° С и 760 мм рт. ст.). Растворимость воздуха в серной кислоте при 18°С и его давлении760мм рт. ст.: Концентрация H2SO4, % .. , 49,5 59,5 71,0 79,7 90,0 98,0 Растворимость, л/м3 H2SO4 7,2 5,55 5,26 6,44 10,0 16,2
Таблица 1-8. Растворимость газов в воде t, °C Атмосферный азот Кислород Водород Двуокись углерода Окись углерода Метан л/м* г л/м* г л/м* г л/м* г л/м* г л/м* г 1000 г Н2О 1000 г Н.О 1000 г Н2О 1000 г Н2О 1000 г Н,0 1000 г Н.О 0 23,54 29,42 48,89 69,45 21,48 1,922 1713 3346 35,37 43,97 55,63 39,28 5 20,86 26,00 42,87 60,72 20,44 1,824 1424 2774 31,49 39,03 48,05 34,02 10 18,61 23,12 38,02 53,68 19,55 1,740 1194 2318 28,16 34,79 41,77 29,57 15 16,85 20,85 34,15 48,02 18,83 1,668 1019 1970 25,43 31,30 36,90 25,93 20 15,45 19,01 31,03 43,39 18,19 1,603 878 1688 23,19 28,38 33,09 23,21 25 14,34 17,51 28,31 39,31 17,54 1,535 759 1449 21,42 26,03 30,06 20,85 30 13,42 16,24 26,08 35,88 16,99 1,474 665 1257 19,98 24,05 27,62 18,96 35 12,56 15,01 24,40 33,15 16,66 1,425 592 1105 18,77 22,31 25,46 17,26 40 11,84 13,91 23,06 30,82 16,44 1,384 530 973 17,75 20,75 23,69 15,84 45 11,30 13,00 21,87 28,58 16,24 1,341 479 860 16,90 19,33 22,38 14,60 50 10,88 12,16 20,90 26,57 16,08 1,287 436 761 16,15 17,97 21,34 13,52 55 10,55 11,34 19,18 24,66 16,04 1,232 398 668 15,51 16,59 20,44 12,46 ^60 10,23 10,52 19,46 22,74 16,00 1,178 359 576 14,88 15,22 19,54 11,41 65 10,00 9,51 18,99 20,65 16,00 1,099 / 14,64 13,99 18,89 10,32 70 9,77 8,51 18,33 18,56 16,00 1,020 14,40 12,76 18,25 9,24 75 9,67 7,55 17,97 16,18 16,00 0,905 14,35 11,28 17,97 8,09 80 9,58 6,60 17,61 13,81 16,00 0,790 14,30 9,80 17,70 6,94 85 9,55 7,57 17,41 10,84 16,00 0,625 14,25 7,75 17,52 5,45 90 9,52 3,80 17,23 7,87 16,00 0,460 14,20 5,70 17,35 3,96 95 9,49 1,90 17,11 3,93 16,00 0,230 14,15 2,85 17,18 1,98 100 9,47 0,00 17,00 0,00 16,00 0,000 14,10 0,00 17,00 0,00 • Растворимость выражена в л газа, а также в г иа 1000 г воды, насыщенной приведенного к 0° С и 760 мм рт. ст., при его парциальном газом при общем давлении рГ рцаО = 760 мм Рт- ст- давлении, равном 760 мм рт. ст.,
16 /. Воздух и газы. Вода и водяной пар Продолжение табл. 1-9 t, °C <р — 80 ф = 100 d р н ДУ d р Н ДУ г/кг г/м* г/кг г м* — 15 0,83 1.Н 1,3400 —3,10 0,1341 1,04 1,39 1,3397 —2,98 0,1742 —10 1,30 1.71 1,3140 — 1,63 0,2104 1,63 2,14 1,3138 — 1,43 0,2630 —5 2,02 2,59 1,2891 0,00 0,3227 2,52 3,24 1,2886 0,30 0,4130 0 3,07 3,87 1,2646 1,83 0,4941 3,85 4,84 1,2641 2,30 0,6081 4-5 4,40 5,44 1,2409 3,83 0,7092 5,51 6,80 1,2401 4,50 0,8834 10 6,21 7,52 1,2177 6,13 0,9900 7,78 9,40 1,2165 7,08 1,2466 15 8,66 10,26 1,1948 8,82 1,3932 10,86 12,82 1,1932 10,15 1,7535 20 11,94 13,83 1,1722 18,02 1,9124 15,00 17,29 1,1700 13,88 2,4082 25 16,29 18,43 1,1495 15,89 2,6233 20,50 23,03 1,1468 18,45 3,2965 30 22,03 24,29 1,1268 20,63 3,5388 27,78 30,36 1,1231 24,14 4,4635 35 29,54 31,67 1,1038 26,48 4,6507 37,37 39,59 1,0991 31,27 5,9973 40 39,35 40,90 1,0804 33,78 6,3101 49,98 51,13 1,0741 40,31 8,0230 45 52,14 52,34 1,0560 42,96 8,3759 66,57 65,42 1,0482 51,86 10,6820 50 68,79 66,35 1,0308 54,59 11,0302 88,42 82,94 1,0208 6674 14,1786 55 90,60 83,42 1,0042 69,49 14,5328 117,50 104,28 0,9917 86,18 18,8357 60 119,35 104,07 0,9761 88,82 19,1233 156,64 130,09 0,9906 112,05 25,0753 Примечание. Обозначения: <р — относительная влажность воздуха, %; d — вла- госодержание, г/кг сухого воздуха, или г/м* влажного воздуха; р — плотность влажного воздуха, кг/м*\ ДУ — увеличение объема сухого воздуха при насыщении влагой, %; Н — энтальпия влажного воздуха, ккал/кг сухого воздуха. Примеры использования таблицы. Обозначим: Р — общее давление влажного воздуха, мм рт. ст.', р — парциальное давление водяного пара во влажном воздухе, мм рт. ст.’, t — температура, °C; рн — давление насыщенного водяного пара при температуре t\ Рн — р" — плотность насыщенного водяного пара при температуре t. Величины, приведенные в табл. 1-9, можно приближенно вычислить по следу- ющим формулам: " ф=-^7 (в долях единицы), или ф = -^--100 (в %) (1-1) d — ЮООр" (в г/л3 влажного воздуха), (Ь2> или d = ^.—-------1000 (в г 29 Р — фрм v р==(рро + 21.Л-ФРн. Р тР -Г22 4 760 водяного пара на 1 кг сухого воздуха) (1-3) 273 , 273 (в кгс/м3 влажного воздуха) Н = (0,24 + 0,00048d) /+ 0,595d (в ккал/кг сухого воздуха) (1-4)
1. Воздух и некоторые газы 17 примет вид: пара на 1 м3 сухого воздуха, (1-5) Если расчет влагосодержания ведется на 1 м3 сухого воздуха, приведенного к нормальным условиям, то уравнение (1-3) ФРн 18 , “ = (В “ В0ДЯН°Г° приведенного к нормальным условиям), или „ 760 273+/ " =₽ p=w7--273~ (1-6) Пример 1. Сухой воздух в количестве 240 кг насыщают влагой при 745 мм рт. ст. и 40° С. Определить увеличение объема воздуха при увлажнении. Решение. Находим при ф = 0 (табл. 1-9) плотность сухого воздуха при 40° С. Она составляет 1,1051 кг/л3. Значит, объем сухого воздуха равен 240 : 1,1051 — = 217,17 м3. При ф = 100% увеличение объема воздуха после увлажнения состав- ляет 8,023% объема сухого газа, т. е. 217,17-0,08023= 17,424 м3 Пример 2. В сушильную башню при 745 мм рт. ст. и 20° С поступает 10 000 л3 атмосферного воздуха с о носительной влажностью 60%. Найти объем и количества сухого воздуха и водяного пара, поступивших в башню. Решение. По табл. 1-9 находим: при увлажнении объем воздуха увеличился на 1,4284%, поэтому объем сухого воздуха, поступившего в башню, равен 10 000 (100 : 101,4284) = 9859 л3 а его количество 9859-1,1805= 11 638 кг Количество поступившей с воздухом влаги равно 11 638 (8,91 : 1000) = 10 000 (10,37 : 1000) = 103,7 кг Пример 3. Воздух выходит из сушильной башни при 735 мм рт. ст. и 40° С и содержит 0,02 объемн. % влаги. Найти объем выходящего из башни сухого воздуха и количество влаги, удаленной в башне при условиях, указанных в примере 2. Решение. Количество абсолютно сухого воздуха, выходящего из башни, равно 11 638 кг. Объем его составляет: (11 638 : 1,1051)-(745 : 735) = 10 675 л3 Объем высушенного воздуха: 10 675 : 0,9998 = 10 677 л3 Объем влаги, оставшейся в высушенном воздухе: 1 0677-0,0002 = 2,135 л3 Количество влаги в высушенном воздухе: 2,135-(735 : 760)-(273 : 313)-(18 : 22,4) = 1,447 кг Количество влаги, поглощенной в башне: 103,7 — 1,447 = 102,3 кг
Т аблицч 1-10. Истинная изобарная теплоемкость [ср, ккал!(кг-град)} и энтальпия (Н, ккал/кг) некоторых газов Температура Воздух Азот Кислород Водород Двуокись углерода Окись углерода °C °К ср Н Ср Н ср Н ср н СР н СР н —20 253,15 0,2393 0,2461 0,2175 - . 3,3784 0,1892 0,2481 — 10 263,15 0,2395 — 0,2461 — 0,2180 — 3,3844 0,1923 0,2482 0 273,15 0,2397 0 0,2461 0 0,2185 0 3,3904 0 0,1946 0 0,2483 0 -j-10 283,15 0,2399 2,40 0,2462 2,46 0,2190 2,20 3,3964 34,28 0,1970 2,07 0,2484 2,49 20 293,15 0,2400 4,81 0,2463 4,93 0,2194 4,41 3,4025 68,56 0,1993 4,14 0,2485 4,98 30 303,15 0,2402 7,21 0,2463 7,39 0,2198 6,62 3,4086 102,84 0,2017 6,20 0,2487 7,46 40 313,15 0,2403 9,61 0,2464 9,86 0,2203 8,82 3,4146 137,12 0,2040 8,27 0,2488 9,95 50 323,15 0,2405 12,02 0,2465 12,32 0,2208 11,03 3,4206 171,40 0,2064 10,34 0,2489 12,44 60 333,15 0,2407 14,42 0,2466 14,78 0,2212 13,23 3,4267 239,68 0,2088 12,41 0,2490 14,93 70 343,15 0,2408 16,82 0,2467 17,25 0,2216 15,44 3,4328 239,98 0,2111 14,48 0,2491 17,42 80 353,15 0,2410 19,22 0,2467 19,71 0,2221 17,64 3,4388 274,24 0,2135 16,54 0,2493 19,91 90 363,15 0,2411 21,63 0,2468 22,18 0,2226 19,84 3,4448 ’308,52 0,2158 18,61 0,2494 22,39 100 373,15 0,2413 24,03 0,2469 24,64 0,2230 22,05 3,4509 342,8 0,2182 20,68 0,2495 24,88 ПО 383,15 0,2416 26,46 0,2471 27,02 0,2237 24,31 3,4522 377,41 0,2201 22,96 0,2498 27,39 120 393,15 0,2420 28,89 0,2473 29,60 0,2244 26,58 3,4536 412,02 0,2220 25,24 0,2502 29,90 130 403,15 0,2423 31,32 0,2476 32,07 0,2251 28,84 3,4549 446,63 0,2239 27,52 0,2505 32,41 140 413,15 0,2427 33,75 0,2478 34,55 0,2258 31,10 3,4563 481,24 0,2258 29,80 0,2508 34,92 150 423,15 0,2430 36,17 0,2479 37,03 0,2265 33,36 3,4576 515,85 0,2276 32,08 0,2512 37,43 160 433,15 0,2433 38,60 0,2482 39,51 0,2272 35,63 3,4589 550,45 0,2295 34,36 0,2515 39,94 170 443,15 0,2437 41,03 0,2484 41,99 0,2279 37,89 3,4603 585,07 0,2317 36,64 0,2518 42,45 180 453,15 0,2440 43,46 0,2487 44,46 0,2286 40,15 3,4616 619,68 0,2333 38,92 0,2521 44,96 190 463,15 0,2444 45,89 0,2489 46,94 0,2293 42,43 3,4630 654,29 0,2352 41,20 0,2525 47,47 200 473,15 0,2447 48,32 0,2491 49,42 0,2300 44,68 3,4643 688,9 0,2371 43,48 0,2528 49,98 210 483,15 0,2452 50,79 0,2495 51,93 0,2308 47,02 3,4650 723,5 0,2386 45,93 0,2533 52,53 220 493,15 0,2457 53,26 0,2499 54,44 0,2315 49,36 3,4657 758,1 0.2402 48,38 0,2538 55,09 230 503,15 0,2461 55,73 0,2503 56,95 0,2323 51,70 3,4664 792,7 0,2417 50,83 0,2544 57,64 240 513,15 0,2466 58,20 0,2507 59,46 0,2330 54,04 3,4671 827,3 0,2432 53,28 0,2549 60,19 250 523,15 0,2471 60,67 0,2512 61,97 0,2338 56,38 3,4678 862,0 0,2448 55,73 0,2554 62,74 260 533,15 0,2476 63,14 0,2516 64,48 0,2346 58,71 3,4684 896,6 0,2463 58,18 0,2559 65,30 270 543,15 0,2481 65,61 0,2520 66,99 0,2353 61,05 3,4691 931,2 0,2478 60,63 0,2564 67,85 280 290 300 310 320 553,15 563,15 573,15 583,15 593,15 0,2485 0,2490 0,2495 0,2501 0,2506 68,08 70,55 73,02 75,54 78,06 0,2524 0,2528 0,2532 0,2537 0,2542 69,50 72,01 74,52 77,08 79,64 0,2361 0,2368 0,2376 0,2383 0,2390 63,39 65,73 68,07 70,48 72,90 3,4698 3,4705 3,4712 3,4723 3,4735 965,8 1000,4 1035 1070 1105 0,2493 0,2509 0,2524 0,2534 0,2550 63,08 65,53 67,98 70,57 73,16 0,2570 0,2575 0,2580 0,2586 0,2592 70,40 72,96 75,51 78,12 80,73 330 603,15 0,2512 80,59 0,2548 82,19 0,2397 75,31 3,4746 1139 0,2562 75,75 0,2598 83,34 340 613,15 0,2518 83,11 0,2553 84,75 0,2404 77,72 3,4758 1174 0,2575 78,34 0,2604 85,95 350 623,15 0,2524 85,63 0,2558 87,31 0,2411 80,14 3,4769 1209 0,2588 80,93 0,2610 88,56 360 633,15 0,2629 88,15 0,2563 89,87 0,2417 82,55 3,4780 1244 0,2601 83,52 0,2617 91,16 370 643,15 0,2535 90,67 0,2568 92,43 0,2424 84,96 3,4792 1279 0,2614 86,11 0,2623 93,77 380 653,15 0,2541 93,20 0,2574 94,98 0,2431 87,37 3,4803 1313 0,2626 88,70 0,2629 96,38 390 663,15 0,2546 95,72 0,2579 97,54 0,2438 89,79 3,4815 1348 0,2639 91,29 0,2635 98,99 400 673,15 0,2552 98,24 0,2584 100,1 0,2445 92,20 3,4826 1383 0,2652 93,88 0,2641 101,6 410 683,15 0,2558 100,83 0,2590 102,7 0,2451 94,67 3,4845 1418 0,2663 96,59 0,2647 104,3 420 693,15 0,2563 103,41 0,2595 105,3 0,2457 97,14 3,4865 1453 0,2673 99,30 0,2654 107,0 430 703,15 0,2569 106,00 0,2601 107,9 0,2463 99,61 3,4884 1488 0,2684 102,02 0,2660 109,6 440 713,15 0,2575 108,58 0,2607 110,5 0,2469 102,08 3,4904 1523 0,2694 104,73 0,2666 112,3 450 723,15 0,2581 111,17 0,2612 113,1 0,2474 104,55 3,4923 1558 0,2705 107,44 0,2672 115,0 460 733,15 0,2586 133,76 0,2618 115,7 0,2480 107,02 3,4942 1593 0,2716 110,15 0,2679 117,7 470 743,15 0,2592 116,34 0,2624 118,3 0,2486 109,49 3,4962 1628 0,2726 112,86 0,2685 120,4 480 753,15 0,2598 118,93 0,2630 120,9 0,2492 111,96 3,4981 1663 0,2737 115,57 0,2691 123,0 490 763,15 0,2603 121,51 0,2635 123,5 0,2498 114,43 3,5000 1698 0,2747 118,29 0,2698 125,7 500 773,15 0,2609 124,10 0,2641 126,20 0,2504 116,9 3,5020 1733 0,2758 121,0 0,2704 128,4 510 783,15 0,2614 126,73 0,2647 128,87 0,2409 119,44 3,5048 1768 0,2767 123,8 0,2710 131,1 520 793,15 0,2620 129,36 0,2653 131,54 0,2514 121,98 3,5076 1803 0,2776 126,6 0,2716 133,8 530 803,15 0,2625 131,99 0,2658 134,21 0,2519 124,52 3,5103 1838 0,2785 129,4 0,2722 136,6 540 813,15 0,2631 134,62 0,2664 136,88 0,2524 127,06 3,5131 1873 0,2794 132,2 0,2728 139,3 550 823,16 0,2636 137,25 0,2670 139,55 0,2528 129,60 3,5159 1908 0,2802 135,0 0,2734 142,0 560 833,15 0,2644 139,88 0,2676 142,22 0,2533 132,14 3,5187 1944 0,2811 137,8 0,2739 144,7 570 843,15 0,2647 142,51 0,2682 144,89 0,2538 134,68 3,5215 1979 0,2820 140,6 0,2745 147,4 580 853,15 0,2652 145,14 0,2687 147,56 0,2543 137,22 3,5242 2014 0,2829 143,4 0,2751 150,2 590 863,15 0,2658 147,77 0,2693 150,23 0,2548 139,76 3,5270 2049 0,2838 146,2 0,2757 152,9 600 873,15 0,2663 150,40 0,2697 152,90 0,2553 142,3 3,5298 2084 0,2847 149,0 0,2763 155,6 610 883,15 0,2668 153,09 0,2702 155,63 0,2557 144,87 3,5334 2120 0,2854 151,9 0,2768 158,4 620 893,15 0,2673 155,78 0,2707 158,36 0,2561 147,44 3,5370 2155 0,2862 154,8 0,2774 161,2
Продолжение табл. 1.10 Температура Воздух Азот Кислород Водород Двуокись углерода Окись углерода °C °к СР н СР Н ср н ср н СР Н СР Н 630 903,15 0,2678 158,47 0,2713 161,09 0,2565 150,01 3,5407 2190 0,2869 157,7 0,2779 164,0 640 913,15 0,2683 161,16 0,2718 163,82 0,2569 152,58 3,5443 2226 0,2877 160,6 0,2784 166*8 650 923,15 0,2688 163,85 0,2723 166,55 0,2573 155,15 3,5479 2262 0,2884 163,4 О; 2790 169,6 660 933,15 0,2692 166,54 0,2728 169,28 0,2577 157,72 3,5515 2297 0,2891 166,3 0,2795 172,3 670 943,15 0,2697 169,23 0,2733 172,01 0,2581 160,29 3,5551 2332 0,2899 169,2 0,2800 175' 1 680 953,15 0,2702 171,92 0,2739 174,74 0,2585 162,86 3,5588 2368 0,2906 172,1 0,2805 177 9 690 963,15 0,2707 174,61 0,2744 177,47 0,2589 165,43 3,5624 2404 0,2914 175,0 0,2811 180 7 700 973,15 0,2712 177,30 0,2749 180,2 0,2593 468,0 3,5660 2439 0,2921 177,9 0*2816 183,5 710 983,15 0,2716 180,0 0,2754 183,0 0,2596 170,6 3,5704 2475 0,2927 180,8 0,2821 186 3 720 993,15 0,2721 182,8 0,2758 185,7 0,2600 173,2 3,5748 2511 0,2934 183,8 0,2825 189,2 730 1003,15 0,2725 185,5 0,2763 188,5 0,2603 175,8 3,5792 2547 0,2940 186,8 0,2830 192 0 740 1013,15 0,2730 188,2 0,2768 191,3 0,2607 178,4 3,5836 2583 0,2946 189,7 0^2835 194 9 750 1023,15 0,2734 191,0 0,2772 194,0 0,2610 181,0 3,5880 2618 0,2952 192,6 0^2840 197,7 760 1033,15 0,2738 193,7 0,2777 196,8 0,2613 183,7 3,5925 2654 0,2959 195,6 0,2844 200^5 770 1043,15 0,2743 196,4 0,2782 199,6 0,2617 186,3 3,5969 2690 0,2965 198,6 0,2849 203,4 780 1053,15 0,2747 199,1 0,2787 202,4 0,2620 188,9 3,6013 2726 0,2971 201,5 0,2854 206,2 790 1063,15 0,2752 201,9 0,2791 205,1 0,2624 191,5 3,6057 2762 0,2978 204,4 0,2858 209j 800 1073,15 0,2756 204,6 0,2796 207,9 0,2627 194,1 3,6101 2798 0,2984 207,4 0,2863 211’9 810 1083,15 0,2760 207,4 0,2800 210,7 0,2630 196,7 3,6148 2834 0,2989 210,4 0^2867 214 8 820 1093,15 0,2764 210,2 0,2804 213,5 0,2633 199,4 3,6195 2871 0,2995 213,4 0,2871 217,7 830 1103,15 0,2768 213,0 0,2809 216,4 0,2636 202,0 3,6242 2907 0,3000 216,4 0,2875 220,6 840 1113,15 0,2772 215,8 0,2813 219,2 0 2639 204,7 3,6289 2943 0,3005 219,4 0,2879 223 5 850 1123,15 0,2776 218,6 0,2817 222,0 0,2642 207,3 3,6336 2980 0,3010 222,4 0,2884 226 4 860 1133,15 0,2779 221,3 0,2821 224,8 0,2644 209,9 3,6384 3016 0,3016 225,4 О’2888 229 2 870 1143,15 0,2783 224,1 0,2825 227,6 0,2647 212,6 3,6431 3052 0,3021 228,4 0,2892 232’1 880 1153,15 0,2787 226,9 0,2830 230,5 0,2650 215,2 3,6478 3088 0,3026 231,4 0,2896 235,0 890 1163,15 0,2791 229,7 0,2834 233,3 0,2653 217,9 3,6525 3125 0,3032 234,4 0,2900 237,9 900 1173,15 0,2795 232,5 0,2838 236,1 0,2656 220,5 3,6572 3161 0,3037 237,4 0^2904 240,8 910 1183,15 0,2798 235,3 0,2842 240,0 0,2659 223,2 3,6621 3198 0,3041 240,5 0,2908 243,7 920 1193,15 0,2802 238,1 0,2845 241,8 0,2661 225,8 3,6670 3235 0,3046 243,5 0,2911 246,6 930 1203,15 0,2805 240,9 0,2849 244,6 0,2664 228,5 3,6719 3271 0,3050 246,6 0,2914 249,6 940 1213,15 0,2809 243,7 0,2852 247,5 0,2666 231,2 3,6768 3308 0,3055 249,7 0,2918 252,5 950 1223,15 0,2812 246,5 0,2856 250,4 0,2669 233,8 3,6818 3345 0,3059 252,8 0,2922 255,4 960 1233,15 0,2815 249,3 0,2860 253,2 0,2672 236,5 3,6867 3382 0,3063 255,8 0,2925 258,3 970 1243,15 0,2819 252,1 0,2863 256,0 0,2674 239,2 3,6916 3419 0,3068 258,9 0,2928 261,2 980 1253,15 0,2822 254,9 0,2867 258,9 0,2677 241,9 3,6965 3455 0,3072 262,0 0,2932 264,2 990 1263,15 0,2826 257,7 0,2870 261,8 0,2679 244,5 3,7014 3492 0,3077 265,0 0,2936 267,1 1000 1273,15 0,2829 260,5 0,2874 264,6 0,2682 247,2 3,7063 3529 0,3081 268,1 0,2939 270,0 1010 1283,15 0,2832 263,4 0,2877 267,5 0,2684 249,9 3,7115 3566 0,3085 271,2 0,2942 272,8 1020 1293,15 0,2835 266,2 0,2881 270,4 0,2686 252,6 3,7167 3604 0,3088 274,3 0,2945 275,7 1030 1303,15 0,2838 269,0 0,2884 273,3 0,2688 255,3 3,7219 3641 0,3092 277,4 0,2948 278,6 1040 1313,15 0,2841 271,9 0,2887 276,2 0,2690 258,0 3,7271 3678 0,3096 280,5 0,2951 281,4 1050 1323,15 0,2844 274,8 0,2890 279,0 0,2692 260,6 3,7324 3716 0,3100 283,6 0,2954 284,2 1060 1333,15 0,2847 277,6 0,2894 281,9 0,2695 263,3 3,7376 3753 0,3103 286,7 0,2958 287,1 1070 1343,15 0,2850 280,4 0,2897 284,8 0,2697 266,0 3,7428 3790 0,3107 289,8 0,2961 290,0 1080 1353,15 0,2853 283,3 0,2900 287,7 0,2699 268,7 3,7480 3827 0,3111 292,9 0,2964 292,8 1090 1363,15 0,2856 286,2 0,2904 290,6 0,2701 271,4 3,7532 3865 0,3114 296,0 0,2967 295,6 1100 1373,15 0,2859 289,0 0,2907 293,5 0,2703 274,1 3,7584 3902 0,3119 299,1 0,2970 299,5 1110 1383,15 0,2862 291,9 0,2909 296,4 0,2705 276,8 3,7635 3940 0,3122 302,2 0,2973 302,5 112Q 1393,15 0,2864 294,7 0,2913 299,3 0,2707 279,5 3,7686 3978 0,3126 305,4 0,2975 305,5 ИЗО 1403,15 0,2867 297,6 0,2915 302,3 0,2709 282,2 3,7737 4015 0,3129 308,5 0,2978 308,5 1140 1413,15 0,2870 300,4 0,2918 305,2 0,2711 284,9 3,7788 4053 0,3132 311,7 0,2980 311,5 1150 1423,15 0,2872 303,3 0,2921 308,1 0,2713 287,6 3,7840 4091 0,3136 314,8 0,2983 314,4 1160 1433,15 0,2875 306,2 0,2924 311,0 0,2715 290,4 3,7891 4129 0,3139 317,9 0,2986 317,4 1170 1443,15 0,2878 309,0 0,2927 313,9 0,2717 293,1 3,7942 4167 0,3142 321,1 0,2988 320,4 1180 1453,15 0,2881 311,9 0,2929 316,9 0,2719 295,8 3,7993 4204 0,3145 324,2 0,2991 323,4 1190 1463,15 0,2883 314,7 0,2932 319,8 0,2721 298,5 3,8044 4242 0,3149 327,4 0,2993 326,4 1200 1473,15 0,2886 317,6 0,2935 322,7 0,2723 301,2 3,8095 4280 0,3152 330,5 0,2996 329,4
22 I. Воздух и газы. Вода и водяной пар Высушивание и увлажнение воздуха (при 20Q С): Высушивание Средство Остаточная влажность, г/м* Относитель- ная влаж- ность воз- духа, ф, % Охлаждение до—194° С . . , . . . 1,6 10"23 100 р2о5 . , . 2 10’6 0,000116 Mg (С1О4)2 . . . 510-4 0,0029 Силикагель . . . 210-3 0,0116 КОН (плав) . . . 2 10"3 0,0116 Mg (С1О4)-ЗН2О . . . 2 IO3 0,0116 Окись алюминия . . . З Ю’3 0,0174 H2SO4 (100%) . . . 3-ю-» 0,0174 CaSO4 . . . 4-Ю-3 0,0231 MgO . . . 810"3 0,0463 СаВг2 при —72° С . . . 0,012 75 Охлаждение до —72° С ... . . . 0,016 100 СаС12 . . . 0,14—0,30 — Н3РО4 0,5Н2О при 24,5° С . . , . . , 2,07 9 LiClHaO , . . 2,59 15 СаС1а-6НаО ' при 5° С . . . 2,71 39,8 > 10° С . . . 3,57 38 > 20° С . . . 5,58 32,3 NaBr при 100е С . . 134,02 22,9 NaCl » 16,4° С , . . 5,17 36,6 KF » 100° С , . . 134,02 22,9 СгО3 . . 6,05 35 Увлажнение ВаС12-2Н2О при 24,5° С.......... NH4H2PO4 ....................... К2Сг2О4......................... к2нро4.......................... KHSO4........................... NH4C1 при 20° С................... » 25° С.................... > 30° С.................... H2G,O4-2H2O .................... NaC103.......................... Na2Cr2O7 -2Н2О ................. 19,76 16,1 15,21 15,91 14,87 13,69 18,26 24,13 13,14 12,97 8,99 88 93,1 88 92 86 79,2 79,3 79,5 76 75 52
2. Вода и водяной пар 23 2. ВОДА И ВОДЯНОЙ ПАР Основные свойства воды: Молекулярный вес ..................................... 18,01534 Критические константы температура, °C...................................... 374,15 давление, кгс!см* ............................... 225,65 объем, м3/кг .................................... 0,00326 плотность, г/см3.................................. 0,32 Температура, °C (при 760 мм рт. ст.) кипения ........................................ 100 плавления . . ......................... 0,0 Плотность при 0° С, г/см3 льда ........................................... 0,9168 воды ....................................... 0,999868 Вязкость, г/(см -сек.) при0°С.......................................... 1,789-10'2 » 20° С.................................... 1,002 10"2 Теплоемкость льда при 0° С, кал/(г град)............... 0,487 воды » 0° С, дж!((г'град) ................. 4,2174 » » 15° С, дж!(гград)................... 4,1855 » » 15° С, кал!(г град)................. 1,0000 водяного пара при 100° С и 1 атм, кал/(г град) 0,482 Теплота, ккал!моль плавления при 0° С......................... 1,43 (79,4 кал/г) испарения при 18° С ...................... 10,57 Теплопроводность при 0° С, дж!(см-сек град) . . 5,61-10"3 Поверхностное натяжение на границе с влажным воздухом при 20° С, дин/см ................. 72,75 Показатель преломления при 20° С.............. 1,333 Коэффициент объемного расширения при 0° С, град~1 —0,63 • 10" 4 Удельная электропроводность абсолютно чистой воды при 18° С, ом"1-см"1 ................ 6,41-Ю"8 Диэлектрическая проницаемость при 20° С . . , 81 Тройная точка воды р = 4,58 мм рт. ст. и t= 0,00748° С Ионное произведение воды при 20° С [Н+] [ОН" ] = /(= 0,86-10"14 г-ион/л Константа термической диссоциации при 1 ат [Н2]а [О2] _ (Н2ор при 1200° С Кд = 2,62-10"16 при 1600° С Кд = 6,51-10"11 Стандартная теплота образования из простых веществ Нгг + Va Огг — Н2О г + 57,8 ккал!моль
Таблица I-11. Физические свойства воды в условиях равновесия с паром Г, °C Р Р V-103 СР Н ХЮ* а-10* Ц-10» кгс-сек/м* ц-10* спз V-10* рю* Рг 0 0,006228 999,9 1,000 1,006 0 47,4 4,71 182,3 178,9 1,789 -0,63 13,67 10 0,012513 999,7 1,000 1,001 10,04 49,4 4,94 133,1 117,3 1.306 4-0,70 9,52 20 0,02383 998,2 1,002 0,999 20,04 51,5 5,16 102,4 100,2 1,006 1,82 7,02 30 0,04325 995,7 1,004 0,997 30,02 53,1 5,35 81,7 80,1 0,805 3,21 5,42 40 0,07520 992,2 1,008 0,997 40,01 54,5 5,51 66,6 65,3 0,659 3,87 4,31 50 0,12578 988,1 1,012 0,997 49,99 55,7 5,65 56,0 54,9 0,556 4,49 3,54 60 0,2031 983,2 1,017 0,998 59,98 56,7 5,78 47,9 47,0 0,478 5,11 2,98 70 0,3178 977,8 1,023 1,000 69,98 57,4 5,87 41,4 40,6 0,415 5,70 2,55 80 0,4829 971,8 1,029 1,(Ю2 80,00 58,0 5,96 36,2 35.5 0,365 6,32 2,21 90 0,7149 965,3 1,036 1,005 90,04 58j5 6,03 32,1 31.5 0,326 6,95 1,95 100 1,0332 958,4 1,043 1,008 100,10 58,7 6,08 28,8 28,3 0,295 7,52 1,75 110 1,46 951,0 1,051 1,011 110,19 58,9 6,13 26,4 25,9 0,272 8,08 1,60 120 2,045 943,1 1 060 1,015 120,3 59,0 6,16 24,2 23,7 0,252 8,64 1.47 130 2,75 934,8 1 070 1,019 130,5 59,0 6,19 22,2 21,8 0,233 9,19 1,36 140 3,69 926,1 1,080 1,024 140,7 58,9 6,21 20,5 20,1 0 217 9,72 1,26 150 4,85 917,0 1,091 1,030 151,0 58,8 6,22 19,0 18,6 0,203 10,3 1,17 160 6,30 907,4 1,102 1,038 161,3 58,7 6,23 17,7 17,4 0 191 10,7 1,10 170 8,08 897,3 1,114 1,046 171,8 58,4 6,22 16,6 16,3 0,181 11,3 1,05 180 10,23 886,9 1,128 1,055 182,3 58,0 6,20 15,6 15,3 0,173 11,9 1,00 190 12,80 876,0 1,142 1,065 192,9 57,6 6,17 14,7 14,4 0,165 12,6 0,96 200 15,86 863,0 1,159 1,076 203,6 57,0 6,14 13,9 13,6 0,158 13,3 0,93 210 19,46 852,8 1,173 1,088 214,4 56,3 6,07 13,3 13,0 0,153 14,1 0,91 220 23,66 840,3 1,190 1,102 225,4 55,5 5,99 12,7 12,4 0,148 14,8 0,89 230 28,53 827,3 1,209 1,118 236,5 54,8 5,92 12,2 12,0 0,145 15,9 0,88 240 34,14 813,6 1,229 1,136 247,8 54,0 5,84 11,7 11,4 0,141 16,8 0,87 250 40,56 799,0 1,252 1,157 259,3 53,1 5,74 11,2 11.0 0,137 18,1 0,86 260 47,87 784,0 1,276 1,182 271,1 52,0 5,61 10,8 10,6 0,135 19,7 0,87 270 56,14 767,9 1,302 1,211 283,1 50,7 5,45 10,4 10,2 0,133 21,6 0,88 280 65,46 750,7 1,332 1,249 295,4 49,4 5,27 10,0 9,8 0,131 23,7 0,90 290 75,92 732,3 1,366 1,310 308,1 48,0 5,00 9,6 9,4 0,129 26,2 0,93 300 87,61 712,5 1,404 1,370 321,2 46,4 4,75 9,3 9,1 0,128 29.2 0,97 310 100,64 691,1 1,447 1,450 334,9 45,0 4,49 9,0 8,8 0,128 32,9 1,03 320 115,12 667,1 1,499 1,570 349,2 43,5 4,15 8,7 8,5 0,128 38,2 1,11 330 131,18 640,2 1,562 1,73 364,5 41,6 3,76 8,3 8,1 0,127 43,3 1,22 340 148,96 610,1 1,639 1,95 380,9 39,3 3,30 7,9 7,7 0,127 53,4 1,39 350 163,63 574,4 1,741 2,27 399,2 37,0 2,84 7,4 7,2 0,126 66,8 1,60 360 190,42 528,0 1,894 3,34 420,7 34,0 1,93 6,8 6,7 0,126 109 2,35 370 214,68 450,5 2,220 9,63 452,0 29,0 0,668 5,8 5,7 0,126 264 6,79 Примечание. Обозначения, принятые в таблице: Р— абсолютное давление при равновесии воды с паром, кгс/см*; р — плотность воды, кг/м*-, V — удельный объем воды, м‘/кг; ср — удельная теплоемкость, ккалЦкг-град); Н — энтальпия, ккал/кг; X, — теплопроводность, 'ккалЦм- ч- град); а — температуропроводность, м*/ч; ц — динамическая вязкость; v — кинематическая вязкость, м*/сек; |3 — коэффициент V объемного расширения, град~*; Рг = —------критерий Прандтля. tototo —— — —— >£t000004b.t000004b.t0 ооооооооооооо t, °C Г* Г* ~ Г- Г- Г* “ Г“ р р р ~-4~40U14b.WWtOb- О СО СО ОО C00t04b0000t04b0000t0 «01 T1 wcototototototo,— ,— *-*,-,,— OO — QO СЛ 4ь JO tO OO О СЛ W oo© wook)4—ki Кэ "oo w оз СГ>04ь.СО^ьС04ьсос*5~4 — СЛ CO О ооооооооооооо i, °C MtOtCtOMMtOtOtOtOtOw — to co 4 о cn £. w co to 7— о co oo p о ОСЛСЛСЛСЛ4ь.4ь-4ь4ь4ьС4СОСО to -о cn — to СЛ ЬЭ О— — “to “to 7— 7—, о ooooooooooooo n 4b. 4ь-4^,0 W W W W W CO OO CO CO tO — о to 00 О СЛ 4ь. “to to 7— о ^•CnaiOOOSSQOCDOO — p о СОСООООООО~4~4-Ч~4СТ>ООС> M 4ь К) © Ч Д to to -4 4b. to S О WO — О — Oh« C4 !O СЛ СОСЛООООСЛСОЮО*- tO4b.cn 5 О CO CO CO CO CO 00 00 00 00 00 00004b.t000004b.t00 ooooooooooo n СЛ СЛ СЛ СЛ 4^- 4^ W to оЪ 00 jx QJ •p о tOtOtO»—•>—••—OOOOCDCD pppj''irfb.“<Sowooocn ►— to 4ь СП -O CO — CO О OO 7— ~4b. 00t0004b.04b.00t©00t0 5 tOtOtOtOtOtO*- — *-'— СП 4ь ОО tO — О to 00 -О О ОООООООООО н № С* Ьа Я №
26 I. Воздух и газы. Вода и водяной пар 2. Вода и водяной пар 27 Таблица 1-15. Удельная теплоемкость [ср, ккал/(кг-град)] и энтальпия (Н, ккал!кг) водяного пара Температура СР н Температура СР н °C °К “С °К —20 253,15 — — 270 543,15 0,4735 123,39 —10 263,15 — — 280 553,15 0,4749 128,09 0 273,15 0,4441 0 290 563,15 0,4764 132,80 10 283,15 0,4448 4,47 300 573,15 0,4778 137,5 20 293,15 0,4456 8,95 310 583,15 0,4793 142,4 30 303,15 0,4463 13,42 320 593,15 0,4809 147,2 40 313,15 0,4471 17,89 330 603,15 0,4824 152,1 50 323,15 0,4478 22,36 340 613,15 0,4839 156,9 60 333,15 0,4485 26,84 350 623,15 0,4854 161,8 70 343,15 0,4493 31,31 360 633,15 0,4870 166,7 80 353,15 0,4500 35,78 370 643,15 0,4885 171,5 90 363,15 0,4508 40,28 380 653,15 0,4900 176,4 100 373,15 0,4515 44,73 390 663,15 0,4916 181,2 НО .383,15 0,4527 49,30 400 673,15 0,4931 186,1 120 393,15 0,4539 53,88 410 683,15 0,4947 191,1 130 403,15 0,4551 58,45 420 693,15 0,4963 196,1 140 413,15 0,4563 63,02 430 703,15 0,4979 201,1 150 423,15 0,4575 67,60 440 713,15 0,4995 206,1 160 433,15 0,4587 72,17 450 723,15 0,5012 211,2 170 443,15 0,4599 76,74 460 733,15 0,5028 216,2 180 453,15 0,4611 81,31 470 743,15 0,5044 221,2 190 463,15 0,4623 85,89 480 753,15 0,5060 226,2 200 473,15 0,4635 90,46 490 763,15 0,5076 231,2 210 483,15 0,4649 95,16 500 773,15 0,5092 236,2 220 493,15 0,4664 99,87 510 783,15 0,5109 241,4 230 503,15 0,4678 104,57 520 793,15 0,5125 246,5 240 513,15 0,4692 109,28 250 523,15 0,4706 113,98 530 803,15 0,5142 251,7 260 533,15 0,4721 118,68 540 813,15 0,5158 256,9 Продолжение табл. 1.15 Температура ГР н Температура СР н °C °К °C °К 550 823,15 0,5175 262,0 880 1153,15 0,5735 442,1 560 833,15 0,5192 267,2 890 1163,15 0,5752 447,8 570 843,15 0,5208 272,4 900 1173,15 0,5769 453,5 580 853,15 0,5225 277,6 910 1183,15 0,5785 459,4 590 863,15 0,5241 282,7 920 1193,15 0,5801 465,2 600 873,15 0,5258 287,9 930 1203,15 0,5817 471,0 610 883,15 0,5275 293,3 940 1213,15 0,5833 476,9 620 893,15 0,5292 298,6 950 1223,15 0,5849 482,8 630 903,15 0,5309 304,0 960 1233,15 0,5865 488,6 640 913,15 0,5326 309,3 970 1243,15 0,5881 494,4 650 923,15 0,5343 314,6 980 1253,15 0,5897 500,3 660 933,15 0,5361 320,0 990 1263,15 0,5913 506,2 670 943,15 0,5378 325,4 1000 1273,16 0,5929 512,0 680 953,15 0,5395 330,7 1010 1283,15 0,5944 518,0 690 963,15 0,5412 336,1 1020 1293,15 0,5959 524,0 700 973,15 0,5429 341,4 1030 1303,15 0,5974 530,0 710 983,15 0,5446 346,9 1040 1313,15 0,5989 536,0 720 993,15 0,5463 352,4 1050 1323,15 0,6004 542,0 730 1003,15 0,5481 358,0 1060 1333,15 0,6020 548,0 740 1013,15 0,5498 363,5 1070 1343,15 0,6035 554,0 750 1023,15 0,5515 369,0 1080 1353,15 0,6050 560,0 760 1033,15 0,5532 374,5 1090 1363,15 0,6064 566,0 770 1043,15 0,5549 380,0 1100 1373,15 0,6080 572,0 780 1053,15 0,5567 385,6 1110 1383,15 0,6094 578,2 790 1063,15 0,5584 391,1 1120 1393,15 0,6108 584,3 800 1073,15 0,5601 396,6 ИЗО 1403,15 0,6122 590,5 810 1083,15 0,5618 402,3 1140 1413,15 0,6136 596,6 820 1093,15 0,5635 408,0 1150 1423,15 0,6150 602,8 830 1103,15 0,5651 413,7 1160 1433,15 0,6164 609,0 840 1113,15 0,5668 419,4 1170 1443,15 0,6178 615,1 . 850 1123,15 0,5685 425,0 1180 1453,15 0,6192 621,3 860 1133,15 0,5702 430,7 1190 1463,15 0,6206 627,4 870 1143,15 0,5719 436,4 1200 1473,15 0,6220 633,6
28 /. Воздух и газы. Вода и водяной пар 2. Вода и водяной пар 29 Таблица 1-16. Свойства насыщенного водяного пара при температуре от —25 до 100° С t, °C р Р" °" Н" Ln Лед —25 0,476 0,555 1802 585,3 677 —24 0,526 0,610 1639 —23 0,580 0,670 1492 —22 0,640 0,736 1359 —21 0,705 0,808 1237 —20 0,776 0,890 1124 587,7 677 —19 0,854 0,970 1031,0 —18 0,939 1,06 943,4 —17 1,031 1,16 862,0 —16 1,132 1,26 793,6 —15 1,241 1,38 724,6 590,10 677 —14 1,361 1,91 662,2 —13 1,490 1,67 598,8 —12 1,632 1,82 552,5 —11 1,785 1,97 507,6 —10 1,950 2,14 467,3 592,50 677 —9 2,131 2,40 416,6 —8 2,326 2,54 393,7 —7 - 2,537 2,76 362,3 —6 2,765 3,00 333,3 —5 3,013 3,25 307,7 594,90 677 —4 3,280 3,50 285,7 —3 3,568 3,82 261,8 —2 3,880 4,14 241,5 —1 4,217 4,47 223,7 0 4,579 4,847 206,3 597,30 677 Вод а 0 4,579 4,847 206,3 597,3 597,3 + 1 4,926 5,192 192,6 597,7 596,7 2 5,294 5,559 179,9 598,2 596,2 3 5,685 5,945 168,2 598,6 595,6 4 6,101 6,357 157,3 599,1 595,1 5 6,543 6,793 147,2 599,5 594,5 6 7,013 7,257 137,8 599,9 593,9 7 7,513 7,746 129,1 600,4 593,4 8 8,045 8,264 121,0 600,8 592,8 9 8,609 8,818 113,4 601,3 592,3 10 9,209 9,398 106,42 601,7 591,7 11 9,844 10,01 99,91 602,2 591,2 12 10,518 10,66 93,84 602,6 590,6 13 11,231 11,34 88,18 603,1 590,1 14 11,987 12,06 82,90 603,5 589,5 Продолжение табл. 1-16 t, °C р Р" и" 1Г Ln 15 12,788 12,82 77,97 603,9 588,9 16 13,634 13,63 73,39 604,3 588,3 17 14,530 14,47 69,10 604,7 587,7 18 15,477 15,36 65,09 605,1 587,1 19 16,477 16,30 61,34 605,6 586,6 20 17,535 17,29 57,84 606,0 586,0 21 18,650 18,33 54,56 606,4 585,4 22 19,827 19,42 51,50 606,9 584,9 23 21,068 20,57 48,62 607,3 584,3 24 22,377 21,77 45,93 607,8 583,8 25 23,756 23,04 43,40 608,2 583,2 26 25,209 24,37 41,04 608,6 582,6 27 26,739 25,76 38,82 609,1 582,1 28 28,349 27,23 36,73 609,5 581,5 29 30,043 28,76 34,77 610,0 581,0 30 31,824 30,37 32,93 610,4 580,4 31 33,695 32,05 31,20 610,9 579,9 32 35,663 33,82 29,57 611,3 579,3 33 37,729 35,66 28,04 611,7 578,7 34 39,898 37,59 26,60 612,2 578,2 35 42,175 39,62 25,24 612,6 577,6 36 44,563 41,72 23,97 613,0 577,0 37 47,067 43,92 22,77 613,5 576,5 38 49,692 46,23 21,63 613,9 575,9 39 52,442 48,64 20,56 614,3 575,3 40 55,324 51,15 19,55 614,7 574,7 41 58,34 53,79 18,59 615,1 574,1 42 61,50 56,53 17,69 615,5 573,5 43 64,80 59,38 16,84 615,9 572,9 44 68,26 62,34 16,04 616,4 572,4 45 71,88 65,44 15,28 616,8 571,8 46 75,65 68,68 14,56 617,3 571,3 47 79,60 72,05 13,88 617,7 570,7 48 83,71 75,59 13,23 618,1 570,1 49 88,02 79,24 12,62 618,6 569,6 50 92,51 . 83,06 12,04 619,0 569,0 51 97,20 86,96 11,50 619,4 568,4 52 102,09 91,07 10,98 619,8 567,8 53 107,20 95,33 10,49 620,3 567,3 54 112,51 99,80 10,02 620,7 566,7 55 118,04 104,4 9,578 621,1 566,1 56 123,80 109,2 9,158 621,5 565,5 57 129,82 114,2 8,757 622,0 565,0 58 136,08 119,3 8,380 622,4 564,4 59 142,60 124,7 8,020 622,8 563,8 60 149,38 130,2 7,678 623,2 563,2 61 156,43 136,0 7,353 623,6 562,6 62 163,77 142,0 7,043 624,0 562,0 63 171,38 148,2 6,749 624,4 561,4
2. Вода и водяной пар 31 30 I. Воздух и газы. Вода и водяной пар Продолжение табл. 1-16 Таблица 1-17. Свойства насыщенного водяного пара при давлении выше 1 кгс/см2 t, °C Р Р" V" Н" £п р 1, °C о” Vя Н” £п fit «W Л4 pi II • с // i • АД 179 31 154 6 6 468 624 8 560 8 65 187,54 161,3 6,201 625,2 560,2 66 196,09 168,1 5,947 625,6 559,6 67 204,96 175,3 5,705 626,1 559,1 1,00 735,559 (при 0° С) 99,09 0,5797 1,725 638,8 539,6 68 214,17 182,6 5,475 626,5 558,5 69 223,73 190,3 5,255 626,9 557,9 1,01 742,9 99,36 0,5851 1,710 638,9 539,4 70 233,7 198,2 5,045 627,3 557,3 71 243,9 206,4 4,846 627,7 556,7 1,02 750,3 99,62 0,5805 1,696 639,0 539,3 72 254,6 214,8 4,655 628,1 556,1 1,03 757,6 99,89 0,5959 1,681 639,1 539,1 73 265,7 223,6 4,473 628,5 555,5 74 277,2 232,6 4,299 628,9 ’ 554,9 1,04 765,0 100,16 0,6013 1,666 639,2 538,9 75 289,1 242,0 4,133 629,3 554,3 1,05 772,3 100,42 0,6067 1,652 639,3 538,8 76 301,4 251,6 3,975 629,7 553, / 77 314,1 261,5 3,824 630,1 553,1 1,06 779,7 100,69 0,6021 1,637 639,4 538,6 78 327,3 271,8 3,679 630,5 552,5 79 341,0 282,5 3,540 630,9 551,9 1,07 787,0 100,96 0,6175 1,622 639,5 538,4 80 355,1 293,4 3,408 631,3 551,3 1,08 794,4 101,23 0,6229 1,607 639,6 538,2 81 369,7 304,7 3,282 631,7 550,7 82 384,9 316,4 3,161 632,1 550,1 1,09 801,7 101,49 0,6283 1,593 639,7 538,1 83 400,6 328,4 3,045 632,5 549,5 1,10 809,1 101,76 0,6337 1,578 639,8 537,9 84 416,8 340,8 2,934 632,9 548,9 85 433,6 353,6 2,828 633,3 548,3 1,20 882,7 104,25 0,6873 1,455 640,7 536,3 86 450,9 366,7 2,727 633,7 547,7 87 468,7 380,4 2,629 634,1 547,1 1,30 956,2 106,56 0,7407 1,350 641,6 534,9 88 487,1 394,3 2,536 634,4 546,4 1,40 1029,8 108,74 0,7943 1,259 642,3 533,4 89 506,1 408,7 2,447 634,8 545,8 90 525,76 423,5 2,361 635,2 545,2 1,50 1103,3 110,79 0,8467 1,181 643,1 532,1 91 546,05 438,8 2,279 635,6 544,6 1,60 1176,9 112,73 0,9001 1,111 643,8 530 8 92 566,99 454,5 2,200 635,9 543,9 93 588,60 470,8 2,124 636,3 543,3 1,70 1250,4 114,57 0,9524 1,050 644,5 529,7 94 610,90 487,3 2,052 636,8 542,7 95 633,90 504,5 1,982 637,2 542,1 1,80 1324,0 116,33 1,0046 0,9954 645,1 528,5 96 657,62 522,2 1,915 637,6 541,5 1,90 1397,5 118,01 1,0057 0,9462 645,7 527,4 97 682,07 540,2 1,851 638,0 540,9 98 707,27 559,0 1,789 638,4 540,3 '2,00 1471,1 119,62 1,1090 0,9018 646,3 526,4 99 733,24 578,0 1,973 638,7 539,6 100 . 760,00 597,7 1,673 639,1 539,0 Примечания • Плотность ртути при 0° С принята 13,59511 г/см*. Обозначения см. 1 табл. 1-16, ккал/кг. плот- принята 79,71 мм рт. ст.; р Примечания: 1) Теплота плавления льда при 0° С _ 2) Обозначения, принятые в таблице: Р —давление пара, .. ...... —, . ность, г{м*; v"— удельный объем, мя/кг; Н" — энтальпия, ккал/кг; Ln—теплота парообра- зования, ккал/кг.
32 I. Воздух и газы. Вода и водяной пар 2. Вода и водяной пар 33 Продолжение табл. 1-17 Р, ат t, °C Р" , V" Н" Ln 2,1 121,16 1,1610 0,8616 646,8 525,3 2,2 122,65 1,212 0,8248 647,3 524,3 2,3 124,08 1,264 0,7912 647,8 523,3 2,4 125,46 1,315 0,7603 648,3 522,4 2,5 126,79 1,367 0,7318 648,7 521,5 2,6 128,08 1,417 0,7055 649,2 520,7 2,7 129,34 1,469 0,6808 649,6 519,8 2,8 130,55 1,520 0,6581 650,0 518,9 2,9 131,73 1,570 0,6368 650,3 518,0 3,0 132,88 1,621 0,6169 650,7 517,3 3,1 134,00 1,672 0,5982 651,1 516,5 3,2 135,08 1,722 0,5807 651,4 515,7 3,3 136,14 1,772 0,5645 651,8 515,0 3,4 137,18 1,823 0,5486 652,1 514,3 3,5 138,19 1,873 0,5338 652,4 513,5 3,6 139,18 1,923 0,5199 652,8 512,9 3,7 140,15 1,974 0,5066 653,0 512,1 3,8 141,09 2,024 0,4942 653,3 511,5 3,9 142,02 2,074 0,4822 653,6 510,8 4,0 142,92 2,124 0,4709 653,9 510,2 4,1 143,81 2,173 0,4601 654,1 509,5 4,2 144,68 2,223 0,4498 654,4 508,9 4,3 145,54 2,273 0,4399 654,7 508,3 4,4 146,38 2,323 0,4305 654,9 507,6 4,5 147,20 2,373 0,4215 655,2 507,1 4,6 148,01 2,422 0,4129 655,4 506,5 4,7 148,81 2,472 0,4045 655,6 505,8 4,8 149,59 2,521 0,3966 655,9 505,3 4,9 150,36 2,571 0,3890 656,1 504,7 5,0 151,11 2,620 0,3817 656,3 504,2 5,2 152,59 2,718 0,3679 656,7 503,0 5,4 154,02 2,817 0,3550 657,1 502,0 5,6 155,41 2,915 0,3431 657,5 500,9 5,8 156,76 3,013 0,3319 657,9 499,9. 6,0 158,08 3,111 0,3214 658,3 498,9 6,2 159,36 3,209 0,3116 658,6 497,9 6,4 160,61 3,307 0,3024 659,0 497,0 6,6 161,82 3,404 0,2938 659,3 496,1 6,8 163,01 3,501 0,2856 659,6 495,1 7,0 164,17 3,600 0,2778 659,9 494,2 7,2 165,31 3,697 0,2705 660,2 493,3 7,4 166,42 3,794 0,2636 660,4 492,4 7,6 167,51 3,891 0,2570 660,7 491,5 7,8 168,57 3,989 0,2507 661,0 490,7 8,0 169,61 4,085 0,2448 661,2 489,8 8,2 170,63 4,182 0,2391 661,4 489,0 8,4 171,63 4,279 0,2337 661,7 488,3 8,6 172,61 4,375 0,2286 661,9 487,4 8,8 173,58 4,472 0,2236 662,1 486,6 9,0 174,53 4,568 0,2189 662,3 485,8 Продолжение табл. 1-17 Р t, °C Р" о* Н" Ln 9,2 175,46 4,664 0,2144 662,5 485,0 9,4 176,38 4,762 0,2100 662,7 484,2 9,6 177,28 4,859 0,2058 662,9 483,5 9,8 178,16 4,953 0,2019 663,1 482,8 10,0 179,04 5,051 0,1980 663,3 482,1 11 183,2 5,531 0,1808 664,1 478,4 12 187,08 6,013 0,1663 664,9 475,1 13 190,71 6,494 0,1540 665,6 472,0 14 194,13 6,974 0,1434 666,2 468,9 15 197,36 7,452 0,1342 666,7 465,9 16 200,43 7,930 0,1261 667,1 463,1 17 203,35 8,410 0,1189 667,5 460,3 18 206,14 8,889 0,1125 667,8 457,6 19 208,81 9,372 0,1067 668,2 455,1 20 211,38 9,852 0,1015 668,5 452,6 21 213,85 10,34 0,09676 668,7 450,1 22 216,23 10,82 0,09245 668,9 447,7 23 218,53 11,30 0,08849 669,0 445,2 24 220,75 11,78 0,08486 669,2 443,0 25 222,90 12,27 0,08150 669,3 440,7 26 224,99 12,76 0,07838 669,4 438,5 27 227,01 13,24 0,07551 669,4 436,2 28 228,98 13,73 0,07282 669,5 434,1 29 230,89 14,22 0,07032 669,5 432,0 30 232,76 14,93 0,06797 669,6 430,0 31 234,57 15,20 0,06578 669,6 427,9 32 236,35 15,70 0,06370 669,6 425,9 33 238,08 16,19 0,06176 669,6 423,9 34 239,77 16,68 0,05995 669,5 421,9 35 241,42 17,18 0,05819 669,5 420,0 36 243,04 17,69 0,05654 669,4 418,1 37 244,62 18,18 0,05499 669,3 416,2 38 246,17 18,68 0,05352 669,2 414,3 39 247,69 19,19 0,05211 669,2 412,5 40 249,18 19,70 0,05077 669,0 410,6 45 256,23 22,25 0,04495 668,4 401,8 50 262,70 24,84 0,04026 667,5 393,2 55 268,69 27,48 0,03639 666,6 385,2 60 274,29 30,18 0,03313 665,4 377,1 70 284,48 35,74 0,02798 662,6 362,6 80 293,62 41,58 0,02405 659,3 346,5 90 301,92 47,71 0,02096 655,7 331,9 100 309,53 54,17 0,01846 651,7 317,5 120 323,15 68,35 0,01463 642,5 288,6 140 335,09 84,60 0,01182 631,7 259,0 160 345,74 103,9 0,009625 618,9 227,8 180 355,35 128,2 0,007803 602,8 192,7 200 364,08 161,9 0,00618 581,4 150,1 220 372,1 229 0,00436 542,3 79,3 224 373,6 268 0,00373 524,7 45,7
Таблица 1-18. Энтальпия (И, ккал/кг} и удельный объем (у, м?!кг) перегретого водяного вар* при различном давлении U 1 ат 1,5 ат 2 ат 2,5 ат 5 ат 40 ат 60 ат 80 ат 100 ат V н V н V Н V Н V Н V Н V н V н н 100 1,730 639,2 110 1,781 644,2 /н = 110,8° С ги = 119,6° С 120 1,830 649,0 1,212 647,8 0,9027 646,5 /н = 126,8° С 130 1,878 653,7 1,245 652,6 0,9291 651,5 0,7384 650,5 140 1,926 658,4 1,278 657,5 0,9545 656,5 0,7597 655,6 150 1,975 663,0 1,311 662,3 0,9795 661,5 0,7802 660,6 tK = 151,1° С 160 2,023 667,8 1,343 667,1 1,0030 666,4 0,8003 665,5 0,3917 661,3 170 2,071 672,5 1,375 671,8 1,0280 671,2 0,8202 670,4 0,4024 666,6 180 2,119 677,2 1,408 676,5 1,0520 675,9 0,8399 675,2 0,4129 671,7 190 2,166 681,9 1,440 681,2 1,0773 680,6 0,8595 680,0 0,4232 676,7 200 2,214 686,6 1,472 686,0 1,1010 685,4 0,8790 684,8 0,4334 681,7 210 2,262 691,3 1,504 690,7 1,1250 690,2 0,8985 689,6 0,4436 686,7 220 2,310 696,0 1,536 695,5 1,1500 695,0 0,9179 694,4 0,4537 691,7 230 2,357 700,7 1,568 700,2 1,1730 699,7 0,9373 699,2 0,4637 696,6 240 2,405 705,5 1,600 705,0 1,1970 704,5 0,9567 704,0 0,4736 701,6 /н = 249,2° С 250 2,452 710,2 1,632 709,7 1,2210 709,3 0,9760 708,8 0,4836 706,6 0,05096 669,7 260 2,500 714,9 1,664 714,5 1,2452 714,1 0,9953 713,7 0,4935 711,5 0,05302 678,0 270 2,547 719,7 1,695а 719,3 1,2691 719,0 1,0140 718,6 0,5033 716,5 0,05495 685,7 = с к \ к I I 28С 290 I..V 1 2,595 2,642 ’ 724,5 729,2 1,727 1,759 724,1 728,9 1,2931 1.3170 723,8 728,6 1,0330 1,0520 723,4 728,2 0,5131 0,5229 721,5 726,4 0,05679 0,05854 693,0 699,9 0,03405 0,03563 671,0 680,2 /н 293,6° С 300 2,690 734,0 1,791 733,7 1.3410 733,4 1,0710 733,0 0,5327 731,4 0,06022 706,6 0,03711 689,0 0,02503 667,0 /н = 309,5° С 310 2,737 738,8 1,823 738,5 1,3650 738,3 1.0914 737,9 0,5454 736,4 0,06183 713,2 0,03848 697,4 0,02635 678,0 0,01854 652,2 320 2,784 743,6 1,855 743,3 1,3890 743,1 1,1105 742,8 0,5521 741,4 0,06338 719,6 0,03976 705,1 0,02757 688,0 0,01988 660,0 330 2,832 748,4 1,887 748,3 1,413 748,0 1,130 747,7 0,5618 746.4 0,06488 725,8 0,04097 712,5 0,02870 697,2 0,02105 678,3 340 2,880 753,2 1,918 753,2 1,437 753,0 1,149 752,7 0,5715 751,4 0,06636 731,9 0,04213 719,6 0,02976 705,8 0,02210 689,2 360 2,975 762,9 1,981 762,9 1,485 762,8 1,187 762,5 0,5908 761,4 0,06927 743,8 0,04432 733,1 0,03171 721,5 0,02397 708,0 380 3,068 772,7 2,044 772,7 1,532 772,7 1,225 772,5 0,6101 771,4 0,07212 755,6 0,04642 746,1 0,03348 735,9 0,02560 724,6 400 3,163 782,6 2,107 782,6 1,579 782,6 1,262 782,4 0,6294 781,5 0,07490 767,2 0,04845 758,7 0,03514 749,5 0,02709 739,8 420 3,257 792,6 2,170 792,6 1,626 792,6 1,300 792,4 0,6485 791,5 0,07763 778,5 0,05052 770,9 0,03674 762,6 0,02848 754,1 440 3,352 802,6 2,233 802,6 1,673 802,6 1,338 802,5 0,6676 801,7 0,08030 789,8 0,05233 782,7 0,03828 775,3 0,02981 767.8 460 3,466 812,6 2,296 812,6 1,721 812,6 1,376 812,5 0,6867 811,7 0,08293 801,0 0,05420 794,3 0,03977 787,7 0,03109 780,9 480 3,540 822,8 2,359 822,8 1,768 822,8 1,414 822,7 0,7058 821,9 0,08555 812,0 0,05604 805,9 0,04122 799,8 0,03232 793,6 500 3,635 833,0 2,422 833,0 1,815 833,0 1,453 832,9 0,7248 832,1 0,08816 823,0 0,05785 817,5 0,04265 811,8 0,03352 806,1 520 3,729 843,2 2,486 843,2 1,864 843,2 1,490 843,1 0,7439 842,4 0,09074 834,0 0,05962 828,9 0,04405 823,6 0,03469 818,2 540 3,824 853,6 2,549 853,6 1,911 853,6 1,528 853,5 0,7629 852,8 0,09330 845,0 0,06138 840,0 0,04542 835,3 0,03584 830,3 560 3,918 864,0 2,611 864,0 1,958 864,0 1,566 863,9 0,7819 863,2 0,09584 855,9 0,06315 851,4 0,04678 846,9 0,03697 842,2 580 4,012 874,4 2,674 874,4 2,005 874,4 1,604 874,3 0,8009 873,6 0,09835 866,9 0,06488 862,6 0,04813 858,4 0,03807 854,0 600 4,107 884,8 2,737 884,8 2,052 884,8 1,642 884,7 0,8198 884,1 0,1008 877,7 .0,06658 873,8 0,04944 869,8 0,03916 865,8 620 4,202 895,2 2,801 895,2 2,100 895,2 1,Ло 895,1 0,8388 894,7 0,1034 888,7 0,06827 885,0 0,05074 881,3 0,04022 877,5 640 4,296 905,8 2,865 905,8 2,148 905,8 1,718 905,7 0,8578 905,3 0,1059 899,7 0,06995 896,2 0,05202 892,7 0,04128 889,2 660 4,390 916,4 2,927 916,4 2,196 916,4 1,756 916,3 0,8768 915,9 0,1083 910,6 0,07161 907,3 0,05330 904,1 0,04233 900,9 680 4,484 927,2 2,989 927,2 2,242 927,1 1,794 927,0 0,8956 926,7 0,1107 921,6 0,07328 918,5 0,05458 915,5 0,04337 912,6
родолжение табл. 1-18 g 5: 924,3 936,0 947,7 959,4 971,1 982,8 994,5 1006,3 1018,1 1029,9 1041,7 1053,5 1065,3 1077,1 1088,9 1100,7 100 0,04440 0,045431 0,04645 0,04747 0,04849, 0,04950 0,05050 0,05150 0,05250 0.05350 0,05449 0,05548 0,05646 0,05744 0,05842 0,05939 g «3 а: 927,1 938,6 950,2 961,8 973,4 985,0 996,6 1008,2 1019,9 1031,6 1043,4 1055,0 1066,7 1078,5 1090,3 1102,1 80 0,05586 0,05712 0,05838 0,05964 0,06088 0,06212 0,06336 0,06460 0,06583 0,06706 0,06828 0,06950 0,07072 0,07194 0,07316 0,07436 g о н 929,9 941,2 952,6 964,0 975,4 987,0 998,5 1010,1 1021,7 1033,3 1045,0 1056,6 1068,2 1079,8 1091,6 1103,4 о о э 0,07494 0,07660 0,07824 0,07988 0,08152 0,08316 0,08480 0,08642 0,08804 0,08966 0,09128 0,09290 0,09452 0,09613 0,09773 0,09933 g Q 932,7 943,9 955,1 966,3 977,6 989,0 1000,4 1011,9 1023,5 1035,1 1046,7 1058,2 1069,8 1081,4 1093,0 1104,6 О О 0,1131 0,1156 0,1180 0,1204 0,1228 0,1252 0,1277 0,1301 0,1325 0,1349 0,1373 0,1397 0,1421 0,1445 0,1469 0,1493 5 ат v Н 0,9144 937,5 0,9334 948,4 0,9524 959,4 0,9712 970,4 0,9900 981,5 1,0088 992,7 1,0277 1003,9 1,0466 1015,3 1,0655 1026,7 1,0844 1038,1 1,1032 1049,5 1,1221 1060,9 1,1410 1072,3 1,1599 1083,8 1,1788 1095,4 1,1976 1107,0 2,5 ат v Н 1,Ъз1 937,8 1,869 948,7 1,907 959,7 1,945 970,7 1,983 981,7 2,019 992,9 2,057 1004,1 2,095 1015,5 2,132 1026,9 2,170 1038,3 2,207 1049,7 2,245 1061,1 2,283 1072,5 2,321 1084,0 2,359 1095,6 2,395 1107,2 2 ат v Н 2,288 937,9 2,336 948,8 „2,384 969,8 2,432 970,8 2,478 981,8 2,524 993,0 2,572 1004,2 2,619 1015,6 2,666 1027,0 2,713 1038,4 2,759 1049,8 2,807 1061,2 2,855 1072,6 2,902 1084,0 2,948 1095,6 2,994 *1107,2 g «3 5: 938,0 848,8 959,8 970,8 981,8 993,0 1004,2 1015,6 1027,0 1038,4 1049,8 1061,2 1072,6 1084,0 1095,6 1107,2 1Л э 3,051 3,115 3,179 3,241 3,303 3,365 3,428 3,490 3,553 3,617 3,679 3,743 3,807 3,869 3,931 3,993 1 938,0 848,8 959,8 970,8 981,8 933,0 1004,2 1015,6 1027,0 1038,4 1049,8 1061,2 1072,6 1084,0 1095,6 1107,2 1 4,578 4,673 4,767 4,861 4,955 5,049 5,143 5,237 5,331 5,425 5,519 5,613 5,707 5,801 5,895 5,989 Эо '1 700 720 740 760 780 800 820 840 860 880 900 920 940 960 980 1000 РАЗДЕЛ II ИСХОДНЫЕ, ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ, КОНЕЧНЫЕ, СОПУТСТВУЮЩИЕ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА В ПРОИЗВОДСТВЕ СЕРНОЙ кислоты А. С. ЛЕНСКИЙ, П. А. СЕМЕНОВ 1. Сера ........................................... 2. Сероводород .................................... 3. Сульфиды, сульфаты и окислы железа и других металлов Односернистое железо................................ Двусернистое железо (пирит и марказит).......... Закись железа .................................. Закись-окись железа (магнетит) ................. Окись железа (гематит) ......................... Сульфаты........................................ 4. Двуокись серы .................................. Система SOa—НгО ................................ 5. Трехокись серы.................................. 6. Серная кислота и олеум.......................... 7. Селен, теллур, мышьяк и их соединения .......... 8. Соединения ванадия ............................. 9. Окислы азота.................................... 10. Азотная кислота, меланж ......................... Литература .......................................... 38 51 54 54 55 58 59 61 63 67 73 79 85 135 139 141 144 150
1. СЕРА Общие сведения Атомный вес 32,064 ± 0,003 Температура кипения при 1 атм, °C .... 444,6 Критические константы температура, °C .............................. 1037,8 давление, атм. ............................. 116 плотность, г/см3 .......................... 0,403 Изотопный состав [164], % 32S ................................95,1 33S .................................. 0,74 34S .................................. 4,2 3eS .................................... 0,016 Искусственно получены изотопы 31S и 35S, обладающие 0-излучением, с перио- дом полураспада соответственно 2,6 сек и 87 суток, а также 37S (0- и у-излучение), период полураспада 5 мин. Изотоп 35S удобен для исследований, проводимых с ме- чеными атомами серы [1591- Твердая сера Твердая кристаллическая сера устойчива в виде ромбической серы (Sa) при температуре менее 95,4° С и моноклинной серы (Sp) в интервале 95,5—119° С. * Аллотропные модификации серы: Вл, растворимая в CSa, Sx и аморфная Sg, нерастворимые в CSa. Наиболее устойчива форма Sx, из нее состоят кристаллы ром- бической и моноклинной серы (подробнее о модификациях серы см. [4, 27, 41, 47]). Плотность твердой серы (в г/см3) при 20° С [83, 106, 142, 143, 149, 156, 164]: Ромбическая , . 2,07 Моноклинная . . 2,06 Аморфная .... 1,92 Плотность твердой серы почти не меняется при изменении температуры: при 100° С ее плотность меньше, чем при 20° С, на 0,7%. Коэффициент 0 объемного расширения [48, 162]: Сера t °C р, град~1 Ромбическая ................ 0—100 67,48 10“8 Моноклинная ................ 15—100 3110“5 Атомная теплоемкость [в кал/(г-атом-град)]: ромбической серы в интервале 273—368,5е К [77]: Ср = 3,58 4- 6,24-10“8 Т в интервале 309,1—368,35° К [41]: Ср= 2,9863 4- 0,01058Т 4- 0,8160-10“3 Т2 моноклинной серы в интервале 368,6—382° К [77]: 3,56 4- 6,96-10"3 Т
/. Сера 39 в интервале 274,15—388,53° К [41]: Ср = 3,388 + 0,0068547 + 0,080351 (388,336 — 7)2 Последнее уравнение описывает изменение теплоемкости моноклинной серы вблизи температуры плавления (расчетная т. пл. 115,18° С). Теплопроводность [75]: Сера t, °C ккалЦмчград) Ромбическая................... 20 0,234 » .................. 95,4 0,186 Моноклинная .................. 100 0,134—0,143 Теплота превращения S (ромб) -> S (моиокл): t, °C q, кал/г Литература 0 2,4 [20] 25 2,22 [20] 95,4 2,992 [41] Изменение свободной энергии (изобарный потенциал) при 298,15° К равно: Д0° —15 кал!г Удельное электрическое сопротивление серы (р, ож-слс): Сера t, °C р Литература Ромбическая .... . . . 20 1,9-1017 ) » .... . . . 30 3,9-1016 } [72] » .... . . . 55 3,95-1016 J Моноклинная . . . . . . 68,9 3,93 - Ю16 ] » ... . . . 69,0 1,78- 10u J [41] » ... . . . по 4,8-Ю12 ) Жидкая . . . .115 9,5.10й ) » . . . 130 2 - Ю1® 1 » . . . 300 2,8 108 [ 1'^1 » . . . 440 7,7.10е J Диэлектрическая проницаемость [41] ромбической серы е0 = 3,6—4,7 ф!м. Магнитная восприимчивость [41] ц ромбической (при 18° С), моноклинной (при 112° С) и жидкой серы (при 220° С) равна 0,49-10-6 [41]. Твердость по Моосу ромбической серы равна 2, моноклинной менее 2. Насыпная плотность серы (в кг/лс3) [41]: В кусках .................. 1350—1440 Молотой (250 меш)..........Около 560 При температуре 20—80° С давление пара ромбической серы определяют по уравнению 1g Р = 11,664 моноклинной серы в интервале 20—80° С по уравнению: 1g р= 11,984 5267 Т
40 //. Исходные, промежуточные, конечные вещество. Давление пара р [116] над ромбической серой: t, °C.......................... 55 60 р-10*, мм рт. ст...............0,65 1,15 над моноклинной серой: t, °C.............................95,6 р 103, мм рт. ст...............4,02 65 70 75 80 85 1,94 3,31 5,43 8,88 14,39 100 105 107 ПО 115 5,41 7,6 10,45 14,29 19,19 90 20,89 Жидкая сера при 1 атм Превращения аллотропных форм S ромб Зд, + ......... S ромб —► S;„ ж............. S монокл —► Зд, ж........... S монокл ^zi Sjt + ........ S аморф ^z± Sx + 5Л......... [41, 47]: т °C * пл ’ с Теплота кал/г плавления кал/г-атом 110,4 — 112,8 11,9 382 118,9 9,2 295 115,2 12,797 115,2 — — При температуре выше 1 /э° С и 1 атм твердая сера не существует; при ратуре ниже 110е С и 1 атм не существует жидкая сера. Свойства серы при т. пл. и 1 атм: темпе- Плотность, г!см2: при 120—155° С........................ » 157—444,6° С.................... Теплоемкость при 115,21° С Сп, ккал/(г -град) ........... Ср, ккал/(моль град)............... Теплопроводность X, ккал/(м ч град) . . . Вязкость р, пз ........................ Поверхностное натяжение при 119,4° С [76] о, дин/см............................. Парахор [41] в интервале 116—445° С, г0,25 X X см3 • сек-0,5...................... Коэффициент объемного расширения 0, град~1 Удельное электрическое сопротивле- ние р, ом см ......................... Показатель преломления п/> [72]: при 110°С ............................ » 130° С.......................... р= 1,9035—0,000832 t р = 1,8818—0,0006235 t 0,23624 7,5752 0,113 0,126 60,45 49,2 ±1 4,3-10-* 9,5-1011 1,929 1,890 Парообразная сера Теплота парообразования при /'кип = 444,6° С и 1 атм равна 68,6 кал/г [41]. В условиях равновесия пары серы состоят из молекул Зг, 36 и 38. Состав пара при т. кип.: Объемы. % S2 ..................... 3,8 S8 .................... 41,6 S6 .................... 54,6 В общем случае в парах серы может содержаться S2, S4, S6 и S8, поэтому ? = Pst "Ь Ps4 Ps, "Ь Psa
1. Сера 41 Константы равновесия взаимных превращений могут быть выражены следу- ющими уравнениями [18]: 2 О lg_^=_^™ +2о,97 ё pSt 4,577 Ps, 92180 lg7^ = - wf +30,76 Давление паров над жидкой серой [41] в интервале 120—325° С описывается уравнением ^405 1 lg р = 14,70 000—0,00622387 — в интервале 325—550Q С где р — мм рт. ст.; Т—°К- Атомная теплоемкость парообразной серы [в ккал/(г-атом-град)] [77, 145]: для S в равновесной смеси Ср = 5,43 — 0,26- 10"3 7 + 0,27- 1057-а (от 25 до 1727° С) для S2 Ср = 8,54 4- 0,28-10-37 — 0,79-1057’2 (от 25 до 1727° С) для Se Ср= 19,2+ 2,64-Ю-з 7 для S8 Ср- 42,85+ 0,71-10-37 — 5,24-1067-а (от 0 до 727° С) Стандартная теплота реакций: Q S2r -> 2Sr кал,1 г-атом . . —41 5004—56 450 кал/г — 12974—1764 S8r -> 4S2r . . —12 127 —378,9 3S8r -> 4S6r . . —1427 —38,9 8S ромб ->• S8r . . —3 386 —105,8 S ромб + O2r -+ SO2r .... . . 70 940 ± 50 2217± 1,6 S2r + 2O2r -+ 2SO2r .... 86 450 2701,6 S2r + O2r -> 2SOr . . 6552,5 204,8 2S ромб + O2r-> 2SOr . . . . . —8960 —280 2S ромб + 3O2r 2SO3r . . . 92 835 1160 2SO2r + O2r -► 2SO3r . , .- , 21 900 274 2S ромб+ 3O2r -> 2SO3-a . . . . 105 085 1314 2S ромб + 3O2r -> 2SO3-0 . . . . 105 915 1323,9 2S ромб + 3O2r -+ 2SO3-y . , . . 109 335 1366,7
Таблица 1Ы. Свойства жидкой серы [9, 16, 41, 45, 46, 75, 76, 91, 164, 168] 1, °C р, мм рт. ст. р, кг/м* СР ккал/(кг/гр ад) Н ккал/кг Л ккал/(м-ч>град) Ц, пз V, ст а дин/см 3-ю» град~1 Число Праидтля Рг 115,207 0,0192 1808,0 0,23624 35,878 0,1130 0,126 6,97-10-2 61,50 416 94,83 120 0,0314 1806,4 0,23827 37,013 0,1138 0,1125 6,23-10-2 60,80 426 84,78 125 0,0481 1801,7 0,24077 38,218 0,1146 0,1030 5,72-10-2 60,28 436 77,90 130 0,0661 1797,0 0,24328 39,418 0,1156 0,0936 5,73-10-2 59,75 446 78,03 135 0,084 1792,3 0,24532 40,642 0,1165 0,0857 4,79-10-2 59,22 456 64,97 140 0,104 1787,6 0,24736 41,866 0,1175 0,0775 4,34-10’2 58,70 466 58,81 145 0,132 1783,6 0,25202 43,121 0,1184 0,0715 4,01-10-2 58,18 476 54,79 150 0,180 1779,7 0,25668 _ 44,376 0,1192 0,0670 3,76-10-2 57,65 488 51,94 155 0,236 1775,8 0,280 45,837 0,1201 0,0650 3,7-10’2 57,12 492 61,3 160 0,335 1771,8 0,36680 макс 47,298 0,1210 26,680 15,06 56,60 262 29 115 165 0,405 1769,8 0,34954 49,037 0,1212 169,67 95,87 56,36 221 176 450 170 0,570 1767,9 0,33229 50,776 0,1215 411,0 232,5 56,08 180 404 650 175 0,690 1766,0 0,32928 52,393 0,1240 625,5 354,2 55,80 210 597 450 180 0,806 1764,0 0,32627 54,010 0,1265 836,0 473,9 55,51 240 775 590 185 0,900 1761,1 0,31622 55,564 0,1281 917,8 521,2 55,23 270 815 040 190 1,25 1758,2 0,30617 57,119 0,1297 925,7 528,4 54,95 302 786 300 195 1,67 1755,0 0,30218 58,628 0,13'13 900,0 512,8 54,66 307 745 220 200 2,12 1752,5 0,29818 60,138 0,1330 800,7 456,9 54,38 311 645 861 205 2,65 1749,6 0,29490 61,613 0,1343 720,1 411,6 54,10 316 ' 566 752 210 3,29 1746,7 0,29162 63,088 0,1357 537,7 365,1 53,81 320 493 998 215 3,95 1743,8 0,28890 64,532 0,1370 525,0 301,1 53,53 325 398 680 220 4,59 1740,9 0,28619 65,976 0,1384 150,0 258,5 53,25 330 334 768 225 5,51 1737,2 0,28391 67,394 0,1397 375,0 215,9 52,96 335 274 448 230 6,53 1733,4 0,28164 68,81Ц, 0,1410 525,0 187,50 52,68 340 , 234 ООО 235 7,65 1729,65 0,27965 70,212 0,1424 255,0 147,40 52,40 345 180 505 240 9,14 1725,9 0,27767 71,611 0,1437 225,0 130,40 52,12 350 156 941 250 13,05 1723,2 0,27396 74,368 0,1464 150,0 87,04 51,55 360 101 065 260 17,15 1720,6 0,27030 77,093 0,1501 111,0 64,51 50,98 . 365 72 101 270 24,67 1712,4 0,26797 79,785 0,1538 78,0 45,55 50,42 366 48 930 280 30,20 1704,2 0,26519 82,451 0,1575 52,0 30,51 49,85 367 31 497 290 38,15 1697,0 0,26274 85,089 0,1612 39,6 23,34 49,29 366 23 258,8 300 50,40 1689,8 0,26052 87,703 0,1649 27,1 16,04 48,72 365 15 382,4 310 65,40 1684,4 . 0,25851 90,297 0,1681 19,70 11,70 48,15 364 10 884,8 320 80,6 1679,0 0,25672 92,873 0,1713 11,26 6,71 47,59 361 6 078,8 330 103,0 1672,8 0,25519 95,437 0,1745 8,77 5,24 47,02 359 4 613,7 340 124,5 1666,7 0,25366 97,978 0,1777 6,28 3,77 46,46 358 3 231,5 350 360 152,0 185,5 1660,8 1654,8 0,25240 0,25115 100,510 103,027 0,1809 0,1841 5,04 ,3,79. 3,03 2,29 45,89 45,32 356 353 2 527,5 1 860,2 370 225,0 1648,8 0,25005 105,550 0,1873 ' 3,14 1,90 44,76 351 1 508,8 380 269,0 1642,8 0,24895 108,03 0,1905 2,49 1,52 44,19 347 1 171,7 390 324,0 1635,4 0,24785 110,51 0,1337 2,06 1,26 43,63 343 949,49 400 380,0 1627,9 0,24675 112,98 0,1969 1,62 0,955 43,06 338 731,59 410 448,0 1622,9 0,24546 115,45 0,2001 1,38 0,85 42,49 334 608,28 420 524,0 1617,9 0,24416 117,89 0,2033 1,14 0,70 41,93 330 492,56 430 623,0 1613,0 0,24247 120,33 0,2065 1,00 0,62 41,36 326 421,89 440 712,0 1608,6 0,24077 122,74 0,2097 0,87 0,54 40,80 322 359,95 444,6 760,0 1601,8 0,23984 123,85 0,2112 0,83 0,52 40,54 320 339,26 Пр кость, с и м р ч а н И 2. Обознач< гния: р — давление, р — пло гность, с —теп лоемкость, Н — энтальпия А, — тепло 1рОВОДНОСТ1 >, ц и V - вяз - -поверхностное натяжение, |3 — коэффициент объемного расширен ия, Рг — критерий лрандтля.
44 //. Исходные, промежуточные, конечные вещества Таблица П-2. Теплоемкость [с, ккал/(кг-град)] и энтальпия (Н, ккал/кг) твердой серы [41, 42] t, °C С н t. °C С н 0 0,16350 0 1 70 0,17635 11,870 5 0,16470 0,825 75 0,17711 12,756 10 0,16580 1,650 80 0,17787 13,642 15 0,16700 2,480 85 0,17860 14,535 20 0,16800 4,100 90 0,17934 15,428 30 0,16973 4,946 95,39 (ромб) 0,18012 16,397 35 0,17060 5,799 95,39 (монокл) 0,18430 19,389 40 0,17146 6,652 100,0 0,18410 20,230 45 0,17230 7,516 101 0,17880 20,410 50 0,17314 8,376 101 0,18865 20,422 55 0,17396 9,246 ПО 0,18757 22,101 60 0,17477 10,116 115,207 (монокл) 0,18968 23,081 65 0,17556 10,993 115,207 (жидк) 0,23624 1 35,878 Т а б_л и ца II-3. Атомная теплоемкость [Ср, ккал/(г-атом-град)], ромбической и моноклинной серы [42] Т, °к СР Т, °к СР ромбической серы моноклинной серы ромбической серы моноклинной серы 100 3,060 3,100 260 5,154 5,371 120 3,445 3,508 280 5,286 5,520 140 3,795 3,882 298,15 5,401 5,649 160 4,123 4,235 300 5,412 5,662 180 4,404 4,540 320 5,535 5,799 200 4,639 4,798 340 5,660 5,936 220 4,841 5,021 360 5,783 6,069 240 5,010 5,209 368,56 (5,837) 6,126
1. Сера 45 T а б л и ц а 11-4. Плотность (р, кг/м3), теплоемкость [с, ккал (кг-град)], теплопроводность [X, ккал/(м- ч-град)] и вязкость (р., спз) жидкой серы в интервале 150—165° С [9, 45] t, °C Р с А, |Л 150 1778,5 0,2567 0,11920 6,700 151 1777,7 0,262 0,11938 6,655 152 1777,0 0,264 0,11955 6,610 153 1776,1 0,267 0,11975 6,565 154 1775,5 0,272 0,11993 6,520 155 1774,8 0,280 0,12010 6,500 156 1774,2 0,300 0,12030 6,520 157 1773,6 0,329 0,12050 6,550 158 1773,0 0,445 0,12067 6,745 159 1772,4 0,394 0,12085 — 160 1771,8 0,367 0,12100 2 668,0 161 1771,4 0,360 0,12100 5 500 162 1771,0 0,356 0,12100 8 700 163 1770,6 0,352 0,12100 12 500 164 1770,2 0,347 0,12100 15 000 165 1769,8 0,345 0,12100 16 967 Таблица П-5. Температура кипения (t, °C), плотность (р, кг/м3) и энтальпия (Н, ккал/кг) паров серы при давлении р (в атм) [185] р t Р я * р t Р Н* 0,1 319,8 0,49 150,3 5 575 13,3 205,6 0,5 400 1,97 105,1 6 592,8 16,13 211,1 1 441,6 3,65 174,6 7 607,8 17,84 216,7 2 495 6,40 185,6 8 622,2 20,40 221,1 3 525 8,75 192,8 9 635 22,71 226,1 4 552 П,5 200 10 646,1 27 231,7 * Относительно ромбической серы при 20° С.
Таблица 11*6. Состав насыщенных паров серы при различных температурах [38] t, °C Общее давление паров жж рт. ст. р, мм рт. ст Содержание, объем и. % Среднее число атомов в молекуле Средний молеку- лярный вес Содержа- ние вес. % S. «з S. S. 50 23-10"? 2,4-10"11 ыо-6 22-Ю-6 — 4,5 95,5 7,920 253,91 100 76-10-4 3,0-10‘7 ЫО"4 75-10"4 1,3 98,7 7,974 255,63 115,2 31-Ю’3 2,4-Ю"6 4-10’3 24-Ю"3 — 12,9 87,1 7,742 248,21 — 148,9 0,175 17,5-Ю’4 3-10’а 0,145 0,01 17,20 82,8 7,66 245,56 204,4 2,50 0,001 0,60 1,899 0,04 24,8 78,0 7,52 241,09 260,0 17,4 0,03 5,39 11,98 0,15 31,0 68,9 7,37 236,28 0,041 315,6 72,0 0,4 27,8 43,8 0,5 38,6 60,9 7,20 230,83 0,139 371,1 225 2,9 103,7 118,4 1,3 46,1 52,6 7,00 224,42 0,371 398,9 . 380 7,2 187,8 185,0 1,9 49,4 48,7 6,90 221,21 0,550 420,7 580 15,7 303,9 260,4 2,7 52,4 44,9 6,79 217,69 0,794 444,6 760 22,6 410,4 323,6 3,5 54,0 42,5 6,71 215,12 1,04 454,4 890 35,6 486,8 367,6 4,0 54,7 41,3 6,67 213,84 1,2 482,2 1260 70,5 713,2 476,3 5,6 56,6 37,8 6,53 209,35 1,712 510,0 1800 133,2 1044 622,8 7,4 58,0 34,6 6,40 205,18 2,31 537,8 2500 245,0 1470 785 9,8 58,8 31,4 6,24 200,05 3,13 565,6 3450 427,8 2046 976 12,4 59,3 28,3 6,07 194,60 4,08 593,3 4600 713 2718 1168 15,5 59,1 25,4 5,89 188,83 5,25 648,9 7800 1704 4446 1560 23,0 57,0 20,0 5,48 175,89 8,37 700 79,0 18,1 2,5 2,87 92,01 54,95 750 93,0 6,9 0,3 2,28 73,1 81,42 800 97,0 2,9 0,1 2,12 67,97 91,33 20° С.
48 //. Исходные, промежуточные, конечные вещества /. Сера 49 Таблица П-8. Плотность (р, кг/м3) и энтальпия (Н, ккал/кг) перегретого пара серы при 1 атм [168] t, °C Р Я» t, °C Р н * 444,6 3,65 173,35 780 0,74 580,60 500 3,24 190,57 800 0,73 586,71 520 3,12 203,35 820 0,71 588,94 540 2,82 215,02 840 0,70 591,71 560 2,50 234,46 860 0,69 594,49 580 2,19 255,58 880 0,68 597,83 600 1,92 286,13 900 0,665 601,16 620 1,63 322,25 920 0,65 603,94 640 1,35 372,25 940 0,644 605,60 660 1,12 427,81 960 0,634 609,49 680 0,98 476,70 980 0,624 612,27 700 0,88 523,93 1000 0,614 614,49 720 0,82 550,04 1020 0,605 616,72 740 0,785 563,93 1040 0,597 619,99 760 0,76 573,38 * Относительно ромбической серы при 20° С. Т а б л и ц a II-.9. Вязкость (|л), теплопроводность [К, ккал/(м>ч-град)] и теплоемкость [ср, ккал/(кг • град)] перегретого пара серы при 1 атм [33, 155, 169] t, °C ср А кг-сек/м* спз 444,6 0,285 8,52-10-3 0,2000-10’5 19,64-Ю-з 450 0,368 8,65 0,2016 19,76 455 0,450 8,78 0,2025 19,85 475 0,626 9,29 0,2060 20,20 480 0,670 9,32 0,2070 20,29 500 0,890 9,44 0,2105 20,64 510 1,000 9,51 0,2110 20,64 540 1,450 9,74 0,2092 20,51 550 1,622 9,81 0,2037 19,97 Продолжение табл. П-9 t, °C ср А кгсек/м* спз 565 1,980 9,83 0,1991 19,52 575 2,183 9,85 0,1960 19,22 595 2,59 9,82 0,1900 18,63 600 2,73 9,82 0,1895 18,48 620 3,28 9,80 0,1804 17,69 650 3,60 9,78 0,1683 16,50 675 3,43 9,67 0,1630 15,98 700 2,70 9,78 0,1576 15,45 . 705 2,56 9,81 0,1564 15,33 725 1,94 9,94 0,1547 15,17 730 1,78 9,98 0,1580 15,53 750 1,36 10,16 0,1584 15,69 760 1,15 10,27 0,1586 15,55 790 0,84 10,62 0,1660 16,27 800 0,77 10,73 0,1674 16,44 815 0,66 10,83 0,1698 16,65 825 0,61 10,98 0,1716 16,82 845 0,50 11,17 0,1748 17,14 850 0,48 11,22 0,1756 17,22 870 0,40 11,42 0,1789 17,54 875 0,39 11,47 0,1797 17,62 900 0,34 11,71 0,1838 18,02 925 0,29 11,98 0,1880 18,43 950 0,277 12,19 0,1921 18,83 980 0,26 12,41 0,1970 19,31 1000 0,26 12,55 0,2002 19,63 1040 0,25 — 0,2068 20,27 1050 0,25 — 0,2084 20,43
50 II. Исходные, промежуточные, конечные вещества Таблица П-10. Растворимость (в г! 100 г растворителя) ромбической серы при различной температуре Растворитель Температура, °C 0 20 40 60 80 Бензин (т. кип. 85—110° С) 2,9 5,0 7,7 13,7 Бромистый этилен 1,2 2,4 4,6 9,2 19,8 Толуол 0,91 1,82 3,21 6,30 — Растворимость (в а/100 г растворителя) ромбической серы при 25° С: Водный раствор Na2S (4 и., 13,5%) ...................19,2 Ацетон .....................2,72 Трихлорэтилен ...............1,63 Тетрахлорэтилен ............1,53 Тетрахлорэтан .............. 1,23 Диэтиловый эфир ............0,97 Этиловый спирт..............0,053 Температура, °C Рис. П-1. Растворимость серы в органических растворителях: 1 —.безводный аммиак; 2 — анилин; 3 — бензол; 4 — н-гексан; 5 — четыреххлористый углерод; 6 — хлороформ; 7 — дихлорэтан; 8 — моиохлористая сера; 9 — пиридин; 10 — се- роуглерод; 11 — каменноугольное масло, фракция 220—300° С, плотность 1,02 г/см*-, 12 — каменноугольное масло, фракция 150—200° С, плотность 0,885 г/см*-, 13 — каменноугольное масло, фракция 85 — 120° С, плотность 0,880 г (см*-, 14 — льняное масло; 15 — фенол.
2. Сероводород 51 2. СЕРОВОДОРОД H2S Основные константы Молекулярный вес ..................................... 34,08 Критические константы температура, °C................................... 100,4 давление, атм ..................................... 88,9 плотность, г!см3.................................. 0,3103 Мольный объем газа при нормальных условиях, л!моль 22,143 Плотность газа при нормальных условиях, г!л .... 1,5392 Плотность HaS ж при т. кип., г/см? ................... 0,963 Относительная плотность по воздуху................... 1,1906 Вязкость H2S ж при т. кип., пз..................... 0,00441 Теплота плавления H2S тв при —85,53° С, ккал!моль . . . 0,568 Теплота испарения H2S ж при —60,34° С, ккал!моль . . . 4,463 Теплота сгорания H2S г при 1 атм с образованием SO2 и Н2О, ккал/кг..................................... 136,71 Теплопроводность H2S г X, ккал/{м • ч град)........ 0,011 Мольная теплоемкость [С„, кал/(моль-град)] газообразного сероводорода в интер- вале 273—1300° К: Ср = 7,00 + 3,75- IO"3 Т (± 1%) Температура взаимного перехода форм HaS тв и соответствующие тепловые эффекты ДЯ (в кал/моль): т, °к ля III -> II .... 103,52 368 II I............. 126,22 107,5 Изменение свободной энергии Гиббса (изобарного потенциала) Дб°, энтропии Д5° и тепловые эффекты ДЯ при образовании 1 моль сероводорода при темпера- туре Т° К: S тв., ромб И- Наг = HaSr+ 4,815 ккал ^298,16 ~ —7892 кал S тв, ромб + Н2г = H2S раств + 9,4 ккал Д(^298, 1б = —6540 кал Д*$298, 1б = 29,2 кал/(моль-град) 1/2S2r+«Н2г = H2Sr + 19,61 ккал в интервале 291—2000° К ДЯ = 19 200 + 0,94Т + 0,00165Т2 — 74-10"Ч* в интервале 1023 — 1667° К Д0о = — 19 200 + 0,94Т In Т + 0,00165т2 — 37- Ю’ЗТ3 + 1,65Т Д^298 16 ~ —17 570 кал/молъ; ASggg 16 = —9,29 калЦмоль’град) Д1$1873 =—11,92 кал/(моль’град)
52 //. Йсходные, промежуточные, конечные вещества Изменение энтропии AS при плавлении H2STB при —85,53° С составляет $03 кал/(моль-град). Изменение энтропии и свободной энергии (изобарного потенциала) при испа- рении НзБж: Л3° = 20,97 кал/(моль • град) AG°= 6254+ 19,ПТ lg Т — 73,83 Стандартное значение (25° С) энтропии газообразного сероводорода S0 = = 49,15 кал/(моль-град). Предельно допустимая концентрация сероводорода в воздухе производственных помещений (СНиП 101—51) 10 мг/м3’, в атмосферном воздухе населенных пунктов 50 мг/м3. Минимальная концентрация сероводорода, обнаруживаемого органолеп- тически (по запаху), 2,3 мг/м3. Взрывоопасные концентрации сероводорода в воздухе от 4,30 до 45,5 объемн. %. Таблица П-11. Плотность р и вязкость (р, пз) жидкого и газообразного сероводорода [105, 125, 152] t, °C Жидкий сероводород t, °C Газообразный сероводород при 1 атм р, г/см* р.10’ || р, г/л ц.10в —80 0,996 5,28 0 1,5392 117,5 —75 0,988 5,08 20 1,434 * 128 —70 0,980 4,82 40 1,343 * 137 —65 0,972 4,63 60 4,262 * 147 —60 0,963 4,41 100 1,127 * 161,0 * Рассчитано по уравнению для идеального газа. Т а б л и ц а П-12. Давление р паров жидкого сероводорода [25, 98] 1, °C р, мм рт. ст. (, °C р, атм t, °C р, атм —100 42 —30 3,74 40 28,05 —90 95 —20 5,39 50 35,3 —80 209 — 10 7,53 60 42,6 —70 432 о 10,25 70 52,1 —60 760 + 10 13,47 80 62,0 —50 1216 1 20 17,47 90 74,5 —40 2174 30 22,6 100 88,5
2. Сероводород 53 Таблица 11-13. Мольные теплоемкости [Ср, кал/(моль град)] твердого и жидкого сероводорода [58] Т, °к ср- тв т, °к ср> тв т, °к ср- ж 80 7,31 160 13,65 190 16,21 100 9,36 180 14,26 200 16,26 120 13,27 187,63 14,40 212,82 16,33 Мольная теплоемкость [Ср, кал/(моль-град)], энтальпия (ДЯ, кал/моль) и энтропия [S, кал/(моль-град) ] газообразного сероводорода [10]: т, °к дя* s 298,16 8,14 2380 49,15 400 8,48 3130 51,36 500 8,81 3990 53,30 600 9,14 4890 54,97 700 9,47 5820 56,40 800 9,81 6780 57,73 900 10,14 7780 58,96 1000 10,47 8810 59,81 * ДЯ= Н — Hq, рассчитано по величине ДЯд = —3820 кал/моль для реакции S ромб + Н2 г = H2S г О и ДН0=—19 420 кал/моль для реакции ‘/» S2 г 4- Н2 r=H2S г Растворимость (в мл/л) сероводорода в воде [148]: t, °C мл/л * t, °C мл/л * t, °с мл/л ’ 0 4670 20 2582 50 1392 5 3977 25 2282 60 1190 10 3399 30 2037 80 917 15 2945 40 1660 100 810 Объем сероводорода приведен к нормальным условиям. Теплоемкость сероводорода при постоянном давлении и различной темпе- ратуре: t, °C ср, ккал/(м*-град) t, °C Ср, ккал/(ms град) 0 0,360 700 0,417 100 0,366 800 0,426 200 0,373 900 0,434 300 0,381 1000 0,442 400 0,390 1100 0,480 500 0,399 1200 0,456 600 0,408
54 И. Исходные, промежуточные, конечные вещества 3. СУЛЬФИДЫ, СУЛЬФАТЫ И О КИСЛЫ ЖЕЛЕЗА И ДРУГИХ МЕТАЛЛОВ Односернистое железо Основные константы: Молекулярный вес ................................... 87,911 Температура плавления (разлагается при нагревании до т. пл.), °C..................................... 1195 Плотность, г/см? односернистого железа............................... 4,84 природного пирротина состава Fe6S7—FeuS12 . . . 4,58—4,7 Твердость по Моосу.................................. 3,5—4,5 Коэффициент линейного расширения при 40° С, град~1 в направлении основной кристаллической оси . . . 0,0000312 в направлении, перпендикулярном оси............. 0,00000235 Теплопроводность А, ккал/(м • ч-град)............... 6,12 Энергия кристаллической решетки FeS тв, ккал!моль 821,6 Температура и тепловые эффекты А Я взаимного перехода форм твердого FeS Р Y............... т, °к 411 598 а р ДН, кал/моль 570 120 Мольная теплоемкость Ср [в кал/(моль-град)] [29]: для a-FeS Ср = 9,679+ 13,113-10-3Т — 0,3859- 105T~2 (в интервале 100—300° К; ± 1%) Ср= 5,19+ 26,20-10-3Т (в интервале 298—411° К; ±1%) для p-FeS Ср= 17,40 (в интервале 411—598° К; ±0,2%) для у-FeS Ср = 12,20+ 2,38-10"3Т(в интервале 598—1468° К; ±0,3%) для Ре5ж Сд= 17,00 (в интервале 1468—1500° К; ±0,1%). Теплоемкость природного пирротина состава Fe7S8 [в ккал/(кг-град)]: при 0° С....................................0,142 » 100 °C...............0,157 Теплота плавления у-FeS при 1195° С равна 7,73 ккал/моль. Теплота сублимации кристаллического FeS составляет 85 ккал/моль. Теплота растворения в воде равна —13,6 ккал/моль. Теплота горения по реакции FeS тв + б/аО2 г = 1/зРе3О4 тв + SO2 г + 139,91 ккал.
3. Сульфиды, сульфаты и окислы железа 55 Стандартная теплота (25° С) н свободная энергия образования (изобарный потенциал) для a-FeS: Fe тв + S тв. ромб = а-FeS тв + 22,72 ккал ДС° = —23,32 ккал/моль Таблица П-14. Мольная Теплоемкость [Ср, кал/(моль-град)], энтальпия [ДЯ = Яу- — Я^ 15» и энтропия [5°, кал/(моль-град)] твердого и жидкого односернистого железа [5, 29] Т. °к дн S’ т, °к СР д/7 5° 100 7,13 —2180 4,63 598 13,62 (у) 5 580 (у) 28,83 (у) 150 9,93 —1740 8,14 600 13,63 5 610 28,89 200 11,34 —1210 11,21 700 13,87 7 020 31,06 250 12,2 —610 13,85 800 14,10 8 430 32,94 273,16 12,74 —320 14,97 900 14,34 9 840 34,60 298,16 13,15 0 16,10 1000 14,58 11 250 36,09 300 13,18 30 16,18 1100 14,82 12 680 37,45 350 14,36 710 18,29 1200 15,06 14 150 38,73 400 15,67 1470 20,31 1300 15,29 15 680 39,96 411 15,96 (а) 1640 (а) 20,73 (а) 1400 15,53 17 260 41,13 411 17,40 (Р) 2210 (Р) 22,12 (р) 1468 15,69 (у) 18 350 (у) 41,89 (у) 500 17,40 3760 22,53 1468 17,00 (ж) 26 080 (ж) 47,15 (ж) 598 17,40 (р) 5460 (Р) 28,63 (Р) 1500 17,00 26 620 47,52 Давление диссоциации (pSa, мм рт. ст.} односернистого железа [81 ] по реакции 2FeS 2Fe + S2 t, °C t. °с Ps3 t, °C Ps2 400 2,02 IO’16 700 1,85-10“7 1000 1,77-10"3 500 7,90-IO’12 800 6,94-10“ e 1100 15,4-ю-3 600 2,1510-» 900 1,40-10“4 1200 0,1002 Двусернистое железо FeS2 (пирит и марказит) Основные константы: Молекулярный вес .................................... 119,975 Температура плавления (размягчения) пирита, °C . . . 642 (разл.) Плотность пирита, г/см3 чистого............................................. 5,02 природного (серного колчедана) . . . -.......... 4,9—5,2 Плотность марказита, г/см3 чистого............................................. 4,87 природного (лучистого колчедана)................ 4,6—4,9
56 11. Исходные, промежуточные, конечные вещества Твердость природных пирита и марказита по Моосу 6—6,5 и 5—6 Коэффициент линейного (а) и объемного (0) расширения пирита при 20—40° С, град~1 а............................................... 9,1-10’6 0............................................... 3,4 Ю’6 Стандартные теплота (25° С) и свободная энергия (изобарный потенциал) ДО0 образования пирита и марказита: a-Fe тв. + 2S тв., ромб = FeS2 тв. пирит + 42,52 ккал ДС° = —39,84 ккал a-Fe тв. + 2Stb., ромб = FeSa тв., марказит + 36,88 ккал Теплота горения по реакции FeS2TB., пирит + 8/30гг = VgFegOjTB. + 2SOar + 188,4 ккал FeSa тв., марказит + 8/30гг = ^зРезС^тв. + 2SOar + 194,4 ккал Таблица П-15. Мольная теплоемкость [Ср, ккал/(моль-град)], энтальпия ^ДЯ = Я° — Я°98 15’ ккал/м°ль^ и энтропия [S°, ккал/(моль-град)] двусернистого железа (пирита) [6,29] Т, °к СР АН S0 Т, °к СР АН S0 100 4,484 —2250 1,4 400 16,50 1 670 17,51 150 8,74 — 1850 4,3 500 17,32 3 350 21,25 200 11,85 — 1320 7,38 600 17,82 5 060 24,37 250 13,81 —690 10,2 700 18,18 6 820 27,08 273,16 14,15 —370 И,4 800 18,46 8 650 29,52 298,16 14,84 0 12,7 900 18,69 10 550 31,76 300 14,89 30 12,79 1000 18,90 12 520 33,84 Таблица II-16. Общее Р и парциальные давления pSi, pSt и ps< (в мм рт. ст.) паров серы над двусернистым железом (пиритом) [40] t, °C р Pst Р&» t, °C Р Ps3 548 2,8 2,8 0,001 10~6 646 171,5 167,5 3,75 0,13 586 15 15 0,035 4-Ю'4 654 230,5 223,5 6,65 0,25 601 30 30 0,14 2 • 10~3 664,5 349 333,5 14,8 0,7 604 32 32 0,15 2,3 • 10~3 671 436 413 22 1,15 619 59,5 59 0,5 0,01 676 540 504,5 33,5 2,0 626 79 78 0,7 0,015 (685,5) 760 — — — 637 121 119 1,95 0,057 Примечание. Величина Q означает изменение энтальпии прн реакции образования в стандартных условиях.
58 II. Исходные, промежуточные, конечные вещества Закись железа FeO Основные константы: Молекулярный вес ................................. Плотность, г/см3 безводной FeO ................................... Fe (ОН)2 ..................................... Температура плавления образца состава F0i94^O (ву- стит), °C ......................................... Теплопроводность Л, ккал/(м ч -град)................ Теплота плавления при т. пл., ккал/моль............. Растворимость Fe (ОН)а в воде при 18° С, %.......... Константа ионизации насыщенного раствора Fe (ОН)2 nuWr lFe4 [ОН-р при 25 С, К (Fe (0Н)а] .................... 71,846 5,72 3,4 1377 0,479 7,49 0,00015 6,8-10" • Средняя удельная теплоемкость ср при 25—100° С равна 0,172 ккал/(кг-град). Мольная теплоемкость Ср, [ккал/(моль-град)]: для Feo,94?0 тв (в интервале 298—1650° К; ±0,3%) = 11,66+ 2- 10"3Т— 0,67-IO6?"2 Для Fe0947O ж (в интервале 1650—1800° К; ±0,1%) Ср= 16,30 для FeO тв: Т, °К............................... 100 150 198 200 250 Ср ................................ 5,58 9,64 11,08 (макс.) 11,01 11,15 Стандартные (25° С) теплота и свободная энергия образования (изобарный потенциал) для Fe01947O (вустита) а-Ретв+ 1/20гг= РеОтв + 63,8 ккал ДО0 = —58,75 ккал для гидроокиси железа a-Fe тв + Оаг + На г = Fe (ОН)а тв + 135,8 ккал AG0 = —115,57 ккал Стандартные значения энтропии [в кал/(моль* град)]: для безводной закиси Fe0>947O (вустита) 5° == 12,9 для гидроокиси железа 5° ~ 19 Стандартные (25° С) теплота, свободная энергия (изобарный потенциал) образования и энтропия для Fe2+ составляют Aq = —21,0 ккал/г-ион, &G — —20,30 ккал/г-ион и S — 27,1 кал/(г-ион • град). Давление диссоциации (Pq*, мм рт. ст.) закиси железа [171] по реакции 2FeO 2Fe + Оа 1, °C 'О, t, °C РОг t, ’С PO3 20 Ю-з» 1000 2,4 10“14 2000 (7-10-4) 600 3,8-10-24 1200 2,4-IO-11 3000 (6,7) 800 2,4 10"12 1400 4,8-10-’ 3830 760
3. Сульфиды, сульфаты и окислы железа 59 Таблица 11-18. Мольная теплоемкость [Ср, кал/(моль-град)], энтальпия ^ДЯ = 1в, кал/моль], энтропия [S0, кал/(моль-град)], теплота [AQ, кал/моль] и свободная энергия образования AF0 (изобарный потенциал) для вустита состава Fe0 947O [30, 31] Т, °к С° р АН S0 Q*** Аб° 298,16 11,50 0 12,9 —63 800 (±200) —58 750 (±250) 400 12,04 2 120 16,38 —63 500 —57 100 500 12,39 2 440 19,13 —63 350 —55 500 600 12,67 3 700 21,43 —63 150 —53 950 700 12,92 4 980 23,40 —63 000 —52 400 800 13,16 6 280 25,13 —62 950 —50 900 900 13,38 7 590 26,68 —62 950 —49 400 1000 13,59 8 920 28,08 —63 100 —47 850 1033 * — — — —63 400 —47 350 1033 * — — — —63 400 —47 350 1100 13,80 10 280 29,37 —63 450 —46 350 1179* — — — —63 450 —45 100 ' 1179 * — — — —63 650 —45 100 1200 14,01 11 670 30,58 —63 600 —44 800. 1300 14,22 13 080 31,71 —63 450 —43 200 1400 14,43 14 520 32,78 —63 300 —41 700 1500 14,64 15 980 33,78 —63 150 —40 000 1600 14,83 17 460 34,74 —63 000 —38 600 1650 14,94 (тв) 18 210 (тв) 35,20 —62 950 —37 850 1650 16,30 (ж) 25 700 (ж) 39,74 —55 450 —37 850 1674 * — — — —55 350 —37 600 1674 * — — — —55 450 —37 600 1700 16 30 26 510 40,22 —55 450 —37 300 1800 16,30 28 140 41,16 —55 200 —36 250 1803 ** — — — —55 200 —36 250 1803 ** —- — — —58 700 —36 250 1900 — — — —58 500 —35 050 2000 — — — —58 250 —33 800 * Точки перехода для а-, v- тепловыми эффектами. ♦♦ Т. пл. 6-железа. _ *** См. примечание к табл. П-17. и б-железа, сопровождающиеся незначительными Закись-окись железа Fe3O4 (магнетит) Основные свойства: Молекулярный вес........................................ 231,539 Плотность, г/см3 естественного магнетита ......................... 5,5—6,5 искусственного » ...................... 6,0—6,5 Температура плавления, °C............................ 1597 Теплота плавления, кал/моль....................... 33 Изменение энтропии при плавлении AS, кал/(моль -град) 18 Температура перехода а- в Р-магнетит, °C.......... Около 627 Теплота перехода, ккал/моль.......................... Менее 0,01
60 II. Исходные, промежуточные, конечные вещества Мольная теплоемкость Ср [в кал!(моль-град)] для a-Fe3O4 в интервале 298—900° К; ±0,6% Ср= 21,88+ 48,20-IO"3 Т для P-FejOj в интервале 900—1800° К; ±0,2% Ср = 48,00 В практических тепловых расчетах (особенно применительно к колчеданному огарку) пользуются также следующим выражением для средней теплоемкости Fe3O4 в интервале 0—700° С [в ккал!(кг • град) ] ср= 0,14269+ 1,5235-10-*/+ 7,25-Ю’6/2 Таблица II-19. Мольная теплоемкость кал!(моль• град) энтальпия [ДЯ = Н^Г— Н®, кал!моль\, энтропия [S®, кал!(моль-град)}, теплота (Q, кал!моль) и свободная энергия образования (изобарный потенциал) ДО0 закиси-окиси железа (магнетита) [30, 31] Т, °к с° р &.Н s° Q*** AG° 298,16 36,25 * 0 35,0 * —267 800 (± 1000) —243 200 (± 1200) 400 41,16 3 990 46,48 —267 200 —234 900 500 45,98 8 320 56,12 —266 300 —226 900 600 50,80 13 060 64,75 —265 300 —219 100 700 55,62 18 340 72,88 —264 000 —211 500 800 60,44 24 260 80,77 —262 300 —204 100 900 ** 65,26 30 550 (а) 88,18 —260 500 —197 000 900 ** 48,00 30 550 (fl) 88,18 —260 500 —197 000 1000 35 350 93,24 —260 800 —189 900 1033 ** — — —261 700 —187 600 1033 ** — — —261 700 —187 600 1100 40 150 97,81 —261 700 — 182 800 1179 ** — — —261 700 — 177 100 1179 ** — — —262 300 — 177 100 1200 48,00 44 950 101,99 —262 200 — 175 600 1300 49 750 105,83 —261 700 —168 400 1400 54 550 109,39 —261 300 —161 200 1500 59 350 112,70 —261 000 — 154 100 1600 64 150 115,80 —260 800 —147 000 1674 ** — — —260 700 —141 700 1674 ** — — —261 000 —141 700 1700 68 950 118,71 —261 100 — 139 800 1800 — 73 750 121,45 —261 100 —132 700 1803 ** — — — —261 100 — 132 500 1803 ** — — — —272 200 —132 500 1870 — — — —272 200 — 127 300 1870 — — — —239 200 — 127 300 1900 — — — —239 000 — 125 800 2000 — — — —238 200 — 119 800 * Более точные данные при низких температурах приведены Милларом 1113]. Напри- мер, при 298,16° К значения Ср — 34,28 калЦмоль- град), S = 35,0 калЦмоль • град). ** Температура превращения модификаций, сопровождающаяся незначительными тепловыми эффектами. *♦* См. примечание к табл. П-17.
3. Сульфиды, сульфаты и окислы железа 61 Давление диссоциации по реакции (pQt, мм рт. ст.) закиси-окиси железа Fe3O4 [171] x/2Fe3O4 = 3/2Fe + О2 (О оС ₽о, 1, °C РО, 600 6,0-ю-24 1200 4,8-10-9 800 3,8 IO"17 1400 1,9 -10~6 1000 1,9-10-12 2547 760 Окись железа (гематит) Fe2O3 Основные константы: Молекулярный вес ......................................... 159,692 Плотность, г! см? чистого Fe2O3........................................ 5,24 природного гематита (железного блеска)........... 5,0—5,3 гидроокиси железа Fe (ОН)3........................... 2,44 Растворимость Fe (ОН)3 в воде при 18° С, %............ 0,000048 Температура плавления (разлагается при нагревании до т. пл.), °C ......................................... 1560 Твердость по Моосу природного гематита............... 5,5—6,5 Температурами тепловые эффекты взаимного перехода форм твердого Fe2O3: Т, °К Q, кал!моль а -> р 950 160 Р -► у 1050 Менее 10 Средняя удельная теплоемкость в интервале 15—100°С с = 0,Гб7 ккал!(кг-град). Мольная теплоемкость [Ср, кал/(моль'град)]: для a-Fe2O3 (в интервале 298—950° К; ±0,1%) Ср = 23,49 + 18,60.10-3Г — 3,55- Ю5?’2 для p-Fe2O3 (в интервале 950—1050° К; ±0,1%) Ср = 36,00 для y-Fe2O3 (в интервале 1050—1750° К; ±0,1%) Ср = 31,71 + 1,76-10~3Т для a-Fe2O3 при 150 и'200° К Ср = 13,42 и 18,27 кал/(молЬ'град) В практических тепловых расчетах (особенно применительно к колчеданному огарку) можно пользоваться следующим выражением для средней теплоемкости Fe2O3 в интервале 0—700°С [в ккал/(кг'град)]: ср= 0,14588+ 1,2735-10-5,77-10-в/3 Теплопроводность порошкообразного Fe2O3: t, °C ......................... 125 150 300 400 500 600 700 750 Л, ккал/(м-чград)............ 0,330 0,333 0,338 0,389 0,407 0,439 0,479 0,497 Стандартные (25° С) теплота и свободная энергия образования (изобарный потен- циал) AG и энтропия AS окиси железа a = 2Fe тв + 1 х/2О2г = Fe2O3 тв + 196,5 ккал = —177,1 ккал AS0 = 21,5 кал/(моль'град)
62 //. Исходные, промежуточные, конечные вещества и гидроокиси железа a-Fe тв + 1 VjOa г + 11/аНа г = Fe (ОН)3 тв + 197,0 ккал Стандартные (25° С) теплота и свободная энергия (изобарный потенциал) образова- ния и энтропия для Fe3+ AQo = —11,4 ккал/г-ион Д0° = —2,52 ккал/г-ион Д5° = —70,1 кал/(г-ион-град) Таблица П-20. Мольная теплоемкость кал/(лоль-град)]; энтальпия [ДЯ = //^—Н°, кал/моль], энтропия [S0, кал/(моль-град)], теплота Q° и свободная энергия образования (ДО®, кал/моль) окиси железа [30, 31] Т, °к ьн S0 Q ** AG0 298,15 25,04 0 21,5 — 196 800 (±1300) —177 400 (± 1500) 400 28,71 2 750 29,41 —196 400 —170 800 500 31,37 5 770 36,14 —195 800 —164 500 600 33,66 9 010 42,04 —195 200 — 158 300 700 35,79 12 460 47,35 —194 500 — 152 200 800 37,82 16 130 52,25 —193 800 — 146 200 900 39,79 20 030 55,84 — 193 000 —140 300 950 40.77(a) 22 060 (а) 59,04 (а) —192 800 — 137 400 950 36,00 (р) 22 220 (р) 59,21(Р) —192 600 — 137 400 1000 36,00 24 020 61,05 —192,600 —134,500 1033 * 36,00 -— — —193 100 —132 600 1033 * 36,00 — — —193 100 —132 600 1050 36,00 (р) 25 820 (р) 62,81(р) —193 000 —131 600 1050 33,56 (у) 25 820 (у) 62,81 (у) —193 000 —131 600 1100 33,65 27 500 64,37 —193 000 —128 700 1179* 33,78 — — —193 000 —124 100 1179 * 33,78 — — — 193 400 — 124 100 1200 33,82 30 870 67,30 —193 300 —122 800 1300 34,00 34,250 70,01 —193 000 —117 000 1400 34,17 37 650 72,53 —192 600 —111 100 1500 34,35 41 070 74,89 —192 400 —105 300 1600 34,53 44 540 77,13 —192 100 —99 500 1674 * 34,66 — —191 900 —95 200 1674 * 34,66 — — —192 100 —95 200 1700 34,70 48 100 79,29 —192 100 —93 700 1800 51 880 81 45 —191 700 —88 000 * Температура превращения модификации, сопровождающегося незначительными тепловыми эффектами. ** См. примечание к табл. 11-17. X СР юль град) 1 1 * 62,00 <м со 00 1О о о 00 мическне величины для беэводнь в X С4 сч сч со со сч сч « ф о X X X ф X сб X 0, X ДО» ккал/моль —191,5 1 —315,56 , —738,99 —323,4 i —158,2 1 —314,62 : —215,19 i —302,78 г о СО 7 со оо“ о сч ные (25° С) термодина S кал/(моль град) 25,7 1 25,5 57,2 СО со 27,1 42,00 52,65 35,73 35,2 29,8 fit X сб О ДН® ккал/моль 1 —221,3 (—640) —342,42 —820,98 —350,2 —184,00 I —342,66 —281,86 —330,90 —219,50 —233,88 Температура плавления, °C Разл. //> 300 Разл. 480 1450 Разл. 770 (т. пл. "/> 1500) 1580 200 1069 Разл. 100 885 0001 » 740 Плот- ность при 20° С 5 Л) 3,3 3,10 1 2,96 2,71 4,45 3,61 2,66 1,77 2,70 6,2 3,75
3. Сульфиды у сульфаты и окислы железа 65 Продолжение табл. П-20э 1 а. S э 5 3 S а. X? ° 2* -Т? ~ О °. * §• °" < £ t'- 41 СЧ 41 1 <D 1 I "1 • О „ О 1 •„ 1 1 1 о о о £ о СЛ « СО е. Л О, О, О < О Z N юсть в воде .00 г при 100° С И & . СМ । .. -л • 1 Г’Т* е; t£> О е; id О U - m — — - ю тс со n - - о 52 я * * г*, сч о я 2J • о 00 1/5 (X ° 2? <Л — СХ, оо 1Л СО LO 2 S П) Q. О СО 03 при 20° С «Э w LO CN CN о — о cd со о cd" — ~ rf СЧ — СО • О — ID СЗ • со со с; - s - - деления । С106Т-а о. 5® «о 2 # а° S с н 273—1373 298—1300 273—873 298—856 298—600 298—1100 298—1000 "равнение для опре теплоемкое™ 0 = Л+ В10-37’ + о —1,568 —27,12 —8,43 —2,15 —4,26 4,20 21,97 14,80 4,30 23,80 67,20 31,00 20,80 и 18,52 88,09 33,80 25,70 28,77 24,77 10,96 17,07 Температура плавления, °C 1 § § S д'4'о,^'лфоф^' иэ—। /\ .ID . Л oq о «0 • °о t- rj- co . ю <м о to oo • com— Mt-— — m Й A M Я Я м Я eg Я Cu CL, &, Q. cu . Плот- ность при 20° С г/см* Ф CD — LO — CD Г— О ID co « <35 tr CD. CD. Г-. C'-_ СЧ C'-_ co co" of of -tr co" of — OJ CD co Соль 4» « Л О 00 о о (“T * о о 21 О О О 3 (Л О о сл « сл « 22 % ял с CQ (J & Z О, N Таблица П-21. Парциальные давления pSOj, P$q2 и над FeSO4 *, логарифм константы равновесия 1g Кр = Pso2 + Pso2 и максимальная степень х превращения SO2 в SO3, достигаемая при использовании FeSO4 в качестве катализатора окисления 7%-ного SO2 [117] t, °C Парциальное давление, мм рт. ст. teKp х, % PSO3 PSO, РО2 360 •7,0 7,0 —4,080 — 370 9,0 9,0 — —4,052 18,2 402 14,0 13,0 — —3,474 28,3 438 24,0 24,0 — —3,000 48,5 455 27,0 27,0 — —2,898 70,9 (460° С) 487 36,0 36,0 — —2,651 97,0 (488° С) 503 41,0 43,0 — 2,515 — 505 40,8 42,7 0,5 —2,520 (161,6) (510° С) 521 49,5 52,0 0,5 —2,356 — 528 54,0 58,0 1,0 —2,266 — 550 71,0 78,0 3,0 —2,020 — 554 80,6 88,8 2,0 — 1,907 — 561 88,3 97,8 2,0 —1,824 — 565 106,0 122,0 2,0 —1,650 — 570 142,0 157,0 3,0 —1,416 — * FeSO4 разлагается по реакции FeSO4 Fe2O2 + SO, -f- SO2 и далее 2SOs 2SO2 -f- -f- O2. Тепловой эффект 1-й реакции 29,8 ккал при 360° С и 35,6 ккал при 580° С. Таблица П-22. Парциальное давление pSOj, Psot и Ро2 над Fe2 (SO4)3 * логарифм константы равновесия 1g Кр = 3pSOa и максимальная степень х превращения SO2 в SO3, достигаемая при использовании Fe2 (SO4)3 в качестве катализатора окисления 7%-ного SO2 [117] t, °C Парциальное давление, мм рт. ст. 1g кр х, % PSO, PSO2 РО2 536 1,6 1,6 0,8 —8,025 3,2 549 2,0 2,7 1,3 —7,740 — 586 5,0 6,6 3,4 —6,541 10,1 596 8,0 10,0 5,0 —5,931 16,2 612 12,0 15,5 7,5 —5,505 24,2 619 14,5 19,5 9,0 —5,156 29,2 628 19,3 24,4 12,3 —4,785 39,2 650 33,0 44,0 22,0 —4,086 66,6 653 40,0 51,0 25,0 —3,834 93,9 656 46,5 58,5 29,0 —3,639 (133,2) 658 50,5 63,0 31,5 —3,531 — 676 66,0 89,0 45,0 —3,183 — 688 105,0 137,0 69,0 —2,577 — 689 120,0 153,0 77,0 —2,403 — * Fe, (SO4)s разлагается по реакции Fe, (SO*)® ? Fe,Os -f- 3SO, — 124,2 кал и далее 2SO, +. 2SO, 4- О,. Тепловой эффект указан для 536—689° С. 5 Справочник сернокислотчика
66 II. Исходные, промежуточные, конечные вещества Давление диссоциации ^ро , мм рт. с/n.) окиси железа [133, 141] по реакции 3Fe2O3 2Fe3O4 + 1/2Оа °с ро2 1150 0,5 °с POt 1280 4,0 1200 1,0 1300 10,0 1260 2,0 1455 760 Т а б л и ц а П-23. Парциальное давление PSOj, pso± и ро> над Fe3 (SO4)4 *, логарифм константы равновесия 1g Кр = 4pso и максимальная степень х превращения SO2 в SO3, достигаемая при использовании Fe3 (SO4)4 в качестве катализатора окисления 7%-ного SO2 [117] t, °C Парциальное давление, мм рт. ст. ig х. % PSO, PSO, "о, 413 5,0 __ —8,738 439 П,1 0,5 0,4 —7,345 22,4 479 17,5 5,0 2,5 —6,551 35,4 516 30,1 10,0 5,0 —5,610 60,8 520 32,0 10,7 5,3 —5,552 64,6 531 37,4 13,7 6,9 —5,446 75,5 557 59,0 17,3 8,7 —4,440 (119,0) 600 106,0 36,0 18,0 —3,251 •— 603 113,0 46,5 23,5 —3,304 -— 606 124,0 50,6 25,4 —3,155 — 610 151,0 86,2 43,8 —2,810 — 616 200,0 115,0 57,0 —2,320 — 615 219,0 106,0 53,0 —2,160 — * Fe, (SO4)4 разлагается по реакции Fes (SO4)4 +- Fe,O4 + 4SOs и далее 2SOs 2SO, -f- + O2. Тепловой эффект 1-й реакции 32.8 ккал при 413° С и 36,8 ккал при 616 С. Согласно [117], при термическом распаде средних сернокислых солей железа в качестве промежуточных продуктов образуются не основные соли, а окисно-закисная сернокислая соль Fe, (SO4)4. Давление диссоциации (р, мм рт. ст.) сернокислого кальция по реакциям [173]: CaSO4^±CaO + SO3; SO3 SO2 + V2Oa t, °C р t, °C р 1180 2,4 1280 13,4 1200 3,0 1303 19,5 1200 3,7 1320 24,1 1228 5,7 1340 31,2 1240 7,3 1360 40,5 1260 9,7 1373 48,3
4. Двуокись серы 67 2. ДВУОКИСЬ СЕРЫ SO2 Основные константы: Молекулярный вес ..................................... 64,063 Температура, °C конденсации (сжижения)............................. —10,02 кристаллизации (плавления)..................... —75,48 Критические константы температура, °C....................................157,5± 0,05 давление, атм ................................. 77,79±0,03 плотность, г!см3 ............................... 0,516 Плотность газа при нормальных условиях, г/л .... 2,92654 Относительная плотность по воздуху.................. 2,263 Мольный объем газа при нормальных условиях, моль/л 21,891 Средняя теплоемкость газообразной SO2 в интервале 0—100° С равна 0,158 ккал!(кг-град) или 0,451 ккал! (м3-град). Мольная теплоемкость [Ср, кал! (моль-град)] газообразной двуокиси серы рас- считывается по уравнению: Ср== 11,40+ 1,414-Ю-’Г — 2,045-106Г"2 (в интервале 298,15—1500° К; ± 1%; в интервале 298,15—2000° К; ± 1,5%). Вычисленные по этому уравнению значения Ср приведены ниже: Т, °К .... 2000 2500 3000 Ср........... 13,62 13,72 13,78 Теплота плавления при —75,48° С равна 1,769 ккал!моль-, соответствующее этому изменение энтропии 8,95 кал!(моль-град). Теплота парообразования (при —10,02° С) 5,955 ккал/моль; соответствующее этому изменение энтропии 22,63 кал/(моль-град); теплота испарения QHCn в ин- тервале —50ч-+50°С: QHCn= 91,02 — 0,215f — 2,22-10~4f2. Стандартные (25° С) теплота и свободная энергия образования АС0 (изобарный потенциал), энтропия и теплоемкость двуокиси серы: 5ромб + О2 г = SO2 г + 70,96 ккал = —71,79 ккал!моль 1/aS2 г + Оэ г — SO2 г + 85,89 ккал AG0 = —81,46 ккал/моль S0 = 59,40 кал/(моль-град); С°р= 9,51 кал!/моль-град) Изменение свободной энергии (изобарного потенциала) при испарении: в стандартных условиях AG^ 16 = —853 кал!моль при других температурах: AG = 6400 — 24,ЗЗГ.
68 //. Исходные, промежуточные, конечные вещества Коэффициент сжимаемости жидкой SO2: t, °C Р, атм k, атм 1 13,5—18,6 10—82 0,000135 64,9—68,8 21—63 0,000271 87,9—92,1 23—58,2 0,000467 Коэффициент сжимаемости SO2 г; t, °C k, атм 1 t, °C k, атм J 15 1,0185 150 1,0032 50 1,011 200 1,0021 100 1,0054 250 1,0016 Средний коэффициент линейного расширения SO2 ж в интервале О—50° С а = 0,00215 град-1 0—100Q С а = 0,00293 град-1 Коэффициент линейного расширения а газообразной SO2: t, °C а, град 1 t, °C а, град 1 0 0,00398 0—50 0,00393 0—20 0,003956 0—100 0,00388 В интервале от —50 до 200е С: а-106 = 4010 — 1,86/ + 78-10-4/2— 12-10"6/3 Эбулиоскопическая и криоскопическая константы жидкой двуокиси серы равны соответственно 1,43 и 3,01е С. Коэффициент электропроводности 5О2ж в интервале —20—0 °C равен 4,5 X X 10"7 ом-1-см-1. Диэлектрическая проницаемость 8: Для SO2 т Для SO» ж t, °C е t, °C 8 0 1,00957 —40 19,99 20 14,0 20 1,00826 100 7,9 170 1,00392 157,5 2,1 Показатель преломления жидкой SO2 при 20° С пр= 1,342. Константа Трутона 22,655 кал1град. Предельно допустимая концентрация двуокиси серы в атмосфере, согласно нормам проектирования промышленных предприятий (НСП-101-51), равна 20 лсгЛи3; порог восприятия запаха двуокиси серы 6 лсг/лс3; концентрация SO2, вызывающая раздражение в горле, 30 мг/м?, кашель и раздражение глаз — 50 мг!м?, смертельная концентрация — 400 мг[м3 при экспозиции 0,5—1 ч. Качество технического жидкого сернистого ангидрида регламентируется
4. Двуокись серы 69 Таблица II-24. Плотность [ррасч, г!см*\, рассчитанная по законам для идеальных газов, истинная плотность рист> определенная на основе измерения среднего молекулярного веса М при различной температуре, и вязкость (р, пз) газообразной SO2 [99, 165, 166] i, °C Ррасч М Рист ц-104 f, °C Ррасч ц-104 — 10 2,967 65,84 3,049 1.12 60 2,344 1,445 —5 2,912 65,72 2,987 1,14 70 2,275 1,52 0 2,859 65,62 2,92654 1,158 80 2,211 1,533 5 2,807 65,52 2,871 1,18 100 2,093 1,614 10 2,758 65,42 2,816 1,20 150 1,845 1,86 . 15 2,710 65,36 2,764 1,23 200 1,650 2,070 20 2,664 65,30 2,715 1,260 300 1,362 2,461 25 2,619 65,25 2,667 1,28 400 1,160 2,824 30 2,576 65,22 2,622 1,30 500 1,010 3,150 35 2,534 65,20 2,579 1,32 600 0,894 3,461 40 2,493 65,18 2,537 1,348 700 0,802 3,755 50 2,416 — — 1,40 800 0,728 4,039 Таблица П-25. Теплопроводность [к, ккал/(м-ч-град)\ и отношение Cp!Cv газообразной SO2 [52, 166] t, °C Л.-Ю» CpICv t, °C ХЮ» cp!cv 100 10,6 1,243 600 30,8 1,187 200 14,3 1,223 700 35,3 1,184 300 18,2 1,207 800 39,8 1,179 400 22,2 1,198 900 44,6 1,177 500 26,4 1,191 1000 49,5 1,175 Таблица II-26. Плотность (р, г!мл), вязкость (р, пз) и поверхностное натяжение (ст, дин!см) жидкой SO2 [7, 89, 136, 154] t, °C p ц-104 о t, °C p p.104 ff t, °C p —50 1,5572 (76) +5 1,4223 35,0 25,58 55 1,2797 —45 1,5452 72,4 — 10 1,4095 33,4 24,64 60 1,2633 —40 1,5331 (68) — 15 1,3964 31,8 23,64 65 1,2464 —35 1,5211 64,3 — 20 1,3831 30,4 22,73 70 1,2289 —30 1,5090 (61) — 25 1,3695 29,1 21,67 75 1,2108 —25 1,4968 57,0 — 30 1,3556 27,9 20,73 80 1,1920 —20 1,4846 50,4 30,68 35 1,3411 — 19,72 85 1,1726 —15 1,4724 43,4 29,73 40 1,3264 — 18,77 90 1,1524 —10 1,4601 41,0 28,59 45 1,3111 — 17,80 95 1,1315 —5 1,4476 38,9 27,68 50 1,2957 — 16,85 100 1,1100 0 1,4350 36,8 26,66
70 II. Исходные, промежуточные, конечные вещества Таблица П-27. Вязкость (р, кгс-сек/м2) жидкой и газообразной двуокиси серы при различных давлениях [151] J110* при Р, ат -20° С -10° С 0°С 10° С 20° С 30° С 40° С 0,5 1,07 1,11 1,15 1,21 1,26 1,32 1,39 1,0 50,00 1,14 1,19 1,24 1,28 1,33 1,40 1,5 50,60 45,20 1,24 1,28 1,31 1,34 1,41 2,0 51,20 45,85 40,00 1,33 1,36 1,36 1,43 2,5 51,63 46,33 40,57 33,95 1,41 1,38 1,45 3,0 52,00 46,80 41,05 34,48 1,48 1,42 1,47 3,5 52,30 47,20 41,45 34,95 27,94 1,47 1,50 4,0 52,55 47,55 41,83 35,35 28,40 1,55 1,54 4,5 52,82 47,86 42,13 35,72 28,85 1,66 1,59 5,0 53,02 48,15 42,43 36,00 29,24 — 1,65 5,5 53,20 48,41 42,70 36,28 29,55 — 1,72 6,0 53,35 48,65 42,92 36,50 29,88 — 1,80 6,5 53,48 48,85 43,13 36,72 30,12 — — 7,0 53,62 49,05 43,32 36,90 30,37 — — 7,5 53,74 49,25 43,50 37,06 30,60 — —- 8,0 53,85 49,44 43,65 37,25 30,80 — — В с о с т о я н и и равновесия li-io6 49,50 44,55 39,25 33,75 27,80 — — 1,08 1,15 1,25 1,38 1,54 1,72 1,87 Давление пара р двуокиси серы [26]: t, °C р, атм t, °C р, атм t, °C р. атм 55 9,8 90 22,0 130 48,8 60 11,1 100 27,5 140 57,9 70 14,0 110 34,0 150 68,3 80 17,7 120 40,4 157,50 77,79 Мольная теплоемкость [Ср, кал!(моль • град) ] твердой и жидкой SO2 [41, 59]: t, °C СР t, °C ср t, °C ср t, °C СР —100 14,95 —60 20,91 + 20 21,0 100 26,8 —80 16,18 —40 20,80 40 21,9 120 29,9 —75,48 Г 16,40 (тв) —20 20,70 60 23,1 140 (36,4) —75,48 20,99 (ж) 0 20,68 80 24,8 150 (54,2) Прим е ч а и и е. В интервале от —100 до 20° С включены данные работы [59, для 40—80° С [59]. использованы данные 141 J, которые при 0 и 20° С на 1,5 — 3% ниже данных
4. Двуокись серы 71 Таблица II-28. Давление пара (р, ат), теплота испарения (Фистъ ккал/кг), удельный объем Уж и Йп, энтальпия жидкой и газообразной двуокиси серы (Н' и Н", ккал!кг) и энтропия жидкости и пара и S^, ккал! (кг • град)\ [120, 127, 139] t, °C р Уж, л/кг м*/кг И’ Н" ^исп —50 0,118 0,6423 2,4907 83,69 184,91 101,22 0,9341 1,3877 —47,5 0,139 0,6448 2,1359 84,51 185,24 100,73 0,9378 1,3842 —45 0,163 0,6472 1,8436 85,34 185,56 100,22 0,9412 1,3808 —42,5 0,190 0,6498 1,5950 86,13 185,89 99,76 0,9449 1,3774 —40 0,220 0,6523 1,3872 87,00 186,21 99,21 0,9485 1,3740 —37,5 0,256 0,6549 1,2085 87,76 186,53 98,77 0,9519 1,3710 —35 0,294 0,6575 1,0586 88,64 186,85 98,21 0,9556 1,3680 —32,5 0,339 0,6601 0,9284 89,39 187,16 97,77 0,9588 1,3651 —30 0,388 0,6627 0,8183 90,27 187,47 97,20 0,9624 1,3621 —27,5 0,443 0,6653 0,7224 91,02 187,78 96,75 0,9655 1,3594 -25 0,504 0,6680 0,6406 91,90 188,09 96,19 0,9691 1,3567 —22,5 0,573 0,6710 0,5689 92,65 188,40 95,75 0,9720 1,3540 —20' 0,648 0,6739 0,5071 93,53 188,70 95,17 0,9755 1,3514 —17,5 0,732 0,6769 0,4528 94,29 189,00 94,71 0,9786 1,3490 —15 0,823 0,6798 0,4058 95,15 189,30 94,15 0,9819 1,3466 —12,5 0,924 0,6829 0,3641 95,92 189,59 93,67 0,9848 1,3442 —10 1,034 0,6859 0,3280 96,76 189,89 93,13 0,9879 1,3418 —7,5 1,155 0,6888 0,2956 97,55 190,17 92,62 0,9910 1,3396 —5 1,286 0,6916 0,2675 98,39 190,46 92,07 0,9942 1,3375 —2,5 1,430 0,6945 0,2421 99,18 190,74 91,56 0,9970 1,3353 0 1,585 0,6974 0,2200 100,00 191,02 91,02 1,0000 1,3332 +2,5 1,755 0,7005 0,2000 100,81 191,29 90,48 1,0030 1,3312 5 1,936 0,7035 0,1824 101,63 191,57 89,94 1,0060 1,3293 7,5 2,135 0,7066 0,1664 102,43 191,83 89,40 1,0088 1,3273 10 2,347 0,7097 0,1523 103,23 192,09 88,86 1,0115 1,3253 12,5 2,577 0,7130 0,1395 104,05 192,35 88,30 1,0144 1,3235 15 2,823 0,7163 0,1280 104,85 192,61 87,76 1,0173 1,3218 17,5 3,088 0,7197 0,1177 105,67 192,85 87,19 1,0200 1,3200 20 3,370 0,7231 0,1084 ' 106,45 193,10 86,65 1,0227 1,3183 22,5 3,674 0,7266 0,0999 107,24 193,31 86,07 1,0255 1,3166 25 3,997 0,7301 0,0923 107,99 193,52 85,53 1,0282 1,3150 27,5 4,343 0,7338 0,0853 108,84 193,78 84,94 1,0308 1,3133 30 4,710 0,7375 0,0790 109,65 194,04 84,39 1,0333 1,3117 32,5 5,103 0,7414 0,0732 110,47 194,27 83,80 1,0360 1,3102 35 5,518 0,7453 0,0680 111,26 194,49 83,23 1,0386 1,3087 37,5 5,960 0,7495 0,0632 112,06 194,70 82,65 1,0412 1,3072 40 6,427 0,7536 0,0588 112,83 194,92 82,09 1,0434 1,3057 42,5 6,923 0,7581 0,0547 113,24 195,12 81,88 1,0449 1,3043 45 7,447 0,7626 0,0511 114,41 195,32 80,91 1,0486 1,3029 47,5 8,001 0,7674 0,0477 115,21 195,52 80,31 1,0511 1,3015 50 8,583 0,7722 0,0446 116,01 195,72 79,71 1,0534 1,3001
72 II. Исходные, промежуточные, конечные вещества Таблица II-29. Истинная изобарная теплоемкость (ср, ккал!(кг-град} и энтальпия (Н, ккал/кг) газообразной двуокиси серы t, °C ср и t, °C СР н t, °с СР н л 0,145 0,1463 0 400 0,187 67,43 800 0,203 146,0 10 1,516 410 0,1876 69,334 810 0,2032 148,05 20 0,1476 3,032 420 0,1882 71,238 820 0,2034 150,10 30 0,1489 4,548 430 0,1888 73,142 830 0,2036 152,15 40 0,1502 6,064 440 0,1894 75,046 840 0,2038 154,20 50 ОД 515 7,580 450 0,190 76,950 850 0,204 156,25 60 ОД 528 9,096 460 0,1906 78,854 860 0,2042 158,30 70 0Д541 10,612 470 0,1912 80,758 870 0,2044 160,35 ЯП ОД 554 12,128 480 0,1918 82,662 880 0,2046 162,40 Q0 ОД 567 13,644 490 0,1924 84,566 890 0,2048 164,45 100 0,158 15,16 500 0,193 86,47 900 0,205 166,50 110 ОД 592 16,80 510 0,1934 88,413 910 0,2052 168,55 190 0,1604 18,44 520 0,1938 90,356 920 0,2054 170,60 130 0,1616 20,08 530 0,1942 92,299 930 0,2056 172,66 140 0,1628 21,72 540 0,1946 94,242 940 0,2058 174,70 150 ОД 640 23,36 550 0,195 96,185 950 0,206 176,75 160 ОД 652 25,00 560 0,1954 98,128 960 0,2062 178,80 170 ОД 664 26,64 570 0,1958 100,07 970 0,2064 180,85 180 190 ОД 676 28,28 580 0,1962 102,014 980 0,2066 182,90 0,1688 29,92 590 0,1966 103,957 990 0,2068 184,95 200 ОД 70 31,56 600 ОД 97 105,9 1000 0,207 187,и 210 0Д71 33,311 610 0,1973 107,9 1010 0,2071 189,08 220 0,172 35,062 620 0,1976 109,9 1020 0,2072 191,16 230 ОД 73 36,813 630 0,1979 111,9 1030 0,2073 193,24 240 ОД 74 38,564 640 0,1982 113,9 1040 0,2074 195,32 250 0,175 40,315 650 0,1985 115,9 1050 0,2075 197,40 260 0,176 42,066 660 0,1988 117,9 1060 0,2076 199,48 270 0,177 43,817 670 0,1991 119,9 1070 0,2077 201,56 280 0,178 45,568 680 0,1994 121,9 1080 0,2078 203,64 290 0,179 47,319 690 0,1997 123,9 1090 0,2079 205,72 300 ОД 80 0,1807 49,07 700 0,200 125,0 1100 0,208 2и/,8 310 50,906 710 0,2003 127,91 1110 0,2081 209,87 320 0Д814 52,742 720 0,2006 129,92 1120 0,2082 211,94 330 ОД 821 54,578 730 0,2009 131,93 ИЗО 0,2083 214,01 340 0,1828 56,414 740 0,2012 133,94 1140 0,2084 216,08 350 0,1835 58,25 750 0,2015 135,95 1150 0,2085 218,15 360 0,1842 60,086 760 0,2018 137,96 1160 0,2086 220,22 370 0,1849 61,922 770 0,2021 139,97 1170 0,2087 222,29 380 0,1856 0,1863 63,758 780 0,2024 141,98 1180 0,2088 224,36 390 65,594 790 0,2027 143,99 1190 1200 0,2089 0,209 226,43 228,5 Изменение свободной энергии образования (изобарного потенциала) [28] AG в реакции газов Н" Оа — SOa: Т, ’К AG ккал/моль г, вк AG ккал/моль 1500 —60,43 1900 —53,51 1600 —58,70 2000 —51,78 1700 —56,97 2100 —50,05 1800 —55,24 2200 —48,32
4. Двуокись серы 73 Таблица II-30. Теплопроводность жидкой кж и газообразной Хг двуокиси серы [в ккалДм-ч-град)} [51, 74] t, °C Кж при 5,25 атм кг-ю« при 1 атм t. °C Лж при 5,25 атм Лг-10* ри 1 атм —10 0,1872 7,25 15 0,1737 8,13 —5 0,1845 7,43 18 0,1721 8,24 0 0,1818 7,60 20 0,1710 8,31 +5 0,1791 7,78 25 0,1683 8,49 10 0,1764 7,96 30 0,1656 8,66 * При 3,4° С Хг = 7,549 (1 + 0,023Р)- 1(Г8, при 22° С = 8,262 (1 + 0.0145Р)- 10"3 (Р в атм). \ Таблица П-31. Растворимость двуокиси серы при pgo = 1 атм [106, 140] Растворитель Растворимость г SOt на 100 г растворителя Растворитель Растворимость, г/л при при 0 °C при 20 °C 20 °C 30 °C 40 °C Этиловый спирт 115,0 52,6 Бензол 127,5 82,9 Метиловый спирт 246,0 70,0 Нитробензол 267,4 190 132 Ацетон 207 * .— Толуол 217,5 124,4 93,6 Уксусная кислота Муравьиная кис- лота Хлористый суль- фурил .... 96,1 * 82,1 * 32,3 * 1 1 1 Ксилидин .... о-Нитротолуол Уксусный анги- дрид Четыреххлори- 498 236 106 160,7 90 118,5 Диэтиловый эфир 138 стый углерод Хлорбензол . . . В 18,45 59,14 объем/объем три 25°С — I 12,52 41,17 29,92 * При Pso2 = 725 мм рт. ст. Система SO2—Н2О Водный раствор двуокиси серы содержит молекулы SOa, Н2О и H2SO3, а также ионы Н~, HSOj- и SO?} \ Сильно охлажденные растворы, помимо двуосновной H2SO3, содержат четырехосновную ортосернистую кислоту H4SO4 (ионы H3SO^~, H2SO4_, HSO4“ и SO{“). Раствор H2SO3 частично разлагается по реакции 3H2SO3 -+ 2H2SO4 + S 4- Н2О Уже на холоду и особенно заметно при 100е С. Реакция ускоряется в разбавленных растворах и под действием света. Константы электролитической диссоциации сернистой кислоты H2SO3 при 18° С равны = 1,54-10"2 и К2 = 1,02-10-’.
74 II. Исходные, промежуточные, конечные вещества Теплота диссоциации H2SO3T±H“^ + (HSO3) в разбавленных растворах 4,43 ккал!моль. Стандартная теплота растворения газообразной двуокиси серы (в ккал/моль): В воде (с получением 1 Л4 раствора)..........6,84 В 90,8%-ной H2SO4.............................5,54 В 62,5%-ной H2SO4............................6,2 Температура кристаллизации системы SO2—НгО [49]: Содержание Т. замерз. Содержание Т. замерз.. Содержание Т. зам< SOg, вес. % °C SO±, вес. % °C SO±> вес. % °C 0,96 —0,1 5,80 —2,0 8,23 +0,4 1,94 —0,6 6,32 —2,1 9,66 2,2 3,53 — 1,2 6,7 * —2,4 11,08 4,2 4,46 — 1,5 7,4 -1,6 12,92 6,6 * Эвтектическая точка. Растворимость SO2 в воде при 1 атм [137]: t, °C Растворимость t, °C Растворимость л/л * вес. % л/л * вес. % 0 79,789 22,83 25 32,786 9,40 5 67,485 19,31 30 27,161 7,80 10 56,647 16,21 35 22,489 6,47 15 47,276 13,54 40 18,766 5,41 20 39,374 11,28 * Объем растворенного газа приведен к нормальным условиям. Таблица II-32. Растворимость С двуокиси серы в воде при различном парциальном давлении SO2 в газе [93] При 0° с При 25° С При 50 ’ С pso/ мм рт. ст С, г!л раствора pso/ мм рт. ст. С, г/л раствора pso/ мм рт. ст. С, г[л раствора 0,4 0,537 1,4 0,534 4,9 0,525 3,5 2,37 11,75 2,34 30,5 2,276 29,4 12,27 87,9 12,12 204,5 11,81 109,4 38,04 313 37,50 696 36,28 Плотность (р, г/см3 водных растворо в двуокиси серы при 15,5° С [148]: Содержание so2, % Р Концентра- ция раствора г! л Содержание so±, % Р Концентра- ция раствора г/л 1 1,0040 10,040 7 1,0342 72,394 2 1,0093 20,186 8 1,0392 83,186 3 1,0144 30,432 9 1,0444 93,996 4 1,0193 40,772 10 1,0494 104,94 5 1,0243 51,215 11 1,0545 116,00 6 1,0293 61,758 12 1,0595 127,14 Примечание. В работе 1 [37] суммированы данные тщательно выполненныхрэкспериме. тальных определений '(lohnston — Leppla. 1934 г.) и более поздннх исследований (Pearson, Lundberg), а также Plummer, 1951 г. Эти результаты несколько расходятся с данными, приведенными в табл. П-34 (1927 и 1940 г.) [13], и уточняют их для температур до 40° С.
76 II. Исходные, промежуточные, конечные вещества Табл и ц а П-34. Парциальное давление (в мм рт. ст.) паров двуокиси серы pso> и воды pHjO над водными растворами двуокиси серы [72, 149] Концентрация SO,, еДОО е раствора Температура, °C 10 20 30 40 50 60 РН,О PSO2 рн,о pso. рнго f’so. '’н.о pso. PH»O PSO! PH,O pso. 0,5 1.0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0 12,5 13,0 13,5 14,0 14,5 15,0 15,5 16,0 9,2 9,2 9,2 9,1 9,1 9,1 9,1 9,1 9,1 9,1 9,0 9,0 9,0 9,0 9,0 9,0 9,0 9,0 8,9 8,9 8,9 8,9 8,9 8,9 8,9 8,8 8,8 8,8 8,8 8,8 8,8 8,8 2? 42 64 86 108 130 153 176 199 223 247 271 295 320 345 370 395 4121 447 473 499 526 553 580 608 635 662 689 716 743 771 799 17,5 17,4 17,4 17,4 17,4 17,3 17,3 17,3 17,3 17,2 17,2 17,2 17,2 17,1 17,1 17,1 17,0 17,0 17,0 17,0 17,0 16,9 29 59 90 123 157 191 227 264 300 338 375 411 448 486 524 562 600 638 676 714 751 789 31,7 31,7 31,6 31,6 31,5 31,5 31,5 31,4 31,4 31,3 31,3 31,2 31,2 31,1 31,1 31,0 42 85 129 476 224 273 324 376 428 482 536 588 642 698 752 806 55,2 55,1 .55,0 55,0 54,9 54,7 54,7 54,6 54,5 54,4 54,4 54,3 60 120 181 245 311 378 447 518 588 661 733 804 92,3 92,2 92,0 91,9 91,8 91,6 91,5 91,4 91,2 83 164 247 333 421 511 603 698 793 149,2 149,0 1-48,8 148,6 148,3 148,1 147,9 Ill 217 328 444 562 682 804 Концентра- ция SOt; г/100 г раствора Температура, °C 70 80 90 PHtO PSO. РН^О PSO, PH,O pso, 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 234 233 233 233 232 232 144 281 426 581 739 897 354 354 353 353 352 182 356 543 746 956 525 524 523 523 225 445 684 940 Концент- рация SOj, а/100 г раствора Температура, °C 100 ПО 120 130 РН»О pso, рн,о pso, PH,O psot PHtO pso2 0,5 1.0 1.5 758 757 756 274 548 850 1072 1071 1070 326 661 1032 1486 1484 377 775 2024 2022 420 879 Примечание/В работах [72, 149] суммированы данные ряда авторов, хорошо согласующиеся с более поздними определениями [13 j и несколько хуже с данными, поме- щенными в табл. 11-33.
4. Двуокись серы 77 Таблица II-35. Растворимость двуокиси серы в растворах серной кислоты [87] Концентра- ция H»SO4 % Растворимость SO», е/100 г кислоты при 0°С 10° с 15е С 20° с 30° с 40° С 50° С 80° С 100° С 10 20,0 13,8 11,35 9,52 6,86 5,0 3,88 1,81 1,23 20 18,6 12,6 10,20 8,43 6,12 4,5 3,46 1,62 1,10 30 17,3 11,2 9,05 7,35 5,37 4,0 3,04 1,42 0,98 40 15,8 10,0 7,90 6,26 4,63 3,5 2,62 1,23 0,85 50 14,5 8,7 6,75 5,18 3,89 2,9 2,20 1,04 0,73 55 13,6 8,2 6,18 4,63 3,52 2,7 1,99 0,94 0,67 60 12,9 7,5 5,60 4,09 3,15 2,4 1,78 0,85 0,61 65 12,2 7,0 5,03 3,55 2,78 2,1 1,57 0,75 0,54 70 11,4 6,3 4,45 3,01 2,41 1,8 1,36 0,66 0,48 75 10,8 5,7 3,88 2,46 2,04 1,5 1,15 0,56 0,42 80 10,3 5,1 3,30 1,92 1,66 1,2 0,94 0,46 0,36 85 9,4 4,6 2,73 1,38 1,29 1,0 0,73 _ 0,37 0,30 Таблица П-36. Растворимость двуокиси серы в концентрированной серной кислоте и олеуме [111, 112] Концентра- ция H»SO4, вес. % Концентра- ция SOi своб в олеуме, вес. % Растворимость SO», г/100 г кислоты н олеума при’ Концентра- ция SO» своб в олеуме, вес. % Раствори- мость SO», г/100 г олеума 20° С 40° С 60° с 90 — 3,04 1,61 0,95 25 6,53 95 — 3,62 1,88 1,16 30 6,56 100 — 3,88 2,21 1,47 40 9,53 95 5' 4,64 2,43 1,52 50 12,09 90 10 4,79 2,69 1,58 60 16,92 85 15 5,49 2,97 1,63 70 ' 22,45 80 20 5,96 3,25 1,68 80 (30,0) Примечание. Для концентрации H»SO4 до 95% растворимость приведена по ин- терполированным данным [112], для 100%-ной H2SO4 и олеума — по данным [111].
78 II. Исходные, промежуточные, конечные вещества Таблица П-37. Поглощение двуокиси серы серной кислотой и олеумом из газов, содержащих 5,9 и 6,0% SO2 [111, 114] Концен- трация H»SO4, Содержание SO» после насыщения г/100 г кислоты прн Концентра- ция H»SO< или SO», вес. % Содержание SO» после насыщения г/100 г кислоты или олеума при вес. % 20° С | 40е С | 60° с | 80° С 20- С 40° С 1 60° с Соде р ж а И И 5,9 о б ъ е SOa е м н. в г а % з е Содержание SO2 в 5,9 о б ъ е м н. % газе 20 40 60 80 90 0,495 0,315 0,305 0,180 0,195 0,230 0,202 0,145 0,096 0,150 0,100 0,092 0,061 0,097 0,070 0,057 0,038 95 - 98 С о д е р е 80,2 96,5 Олеум 17,8% SO3 0,215 0,230 жан1 о б ъ 0,187 0,222 0,342 е SO2 в е м н. % 0,0974 0,1260 0,193 газе 0,0637 0,0863 0,120 Примечание. О поглощении SO» 61 —78%-ной 9—24% SO„ см. также [951. H»SO4 нз газов, содержащих Таблица П-38. Поглощение двуокиси серы водой при 50° С из газов, содержащих 0,1—0,5% SOa [172] Концентрация SO», объемн. % Количество поглощенной SO» (в кг/м*) прн устранимой жесткости воды, градусы 0 4 8 12 16 0,1 0,180 0,225 0,270 0,315 0,360 0,2 0,280 0,325 0,370 0,415 0,460 0,3 0,360 0,405 0,450 0,495 0,540 0,4 0,420 0,465 0,510 0,555 0,600 0,5 0,480 0,525 0,570 0,615 0,660 Примечание. 1 градус = 0,01 СаО в 1 л Н»О. Таблица П-39. Степень гидратации аг, стандартные (25° С) теплота растворения газообразной SO2 в воде Q°, теплота образования двуокиси серы в водном растворе ДЯ° и степень диссоциации сернистой кислоты af на первой ступени диссоциации H2SOs^±H++ (HSO3)“ [129—131] Количество воды, содержа- щей 1 моль SO» г, моль Концентра- ция SO» в растворе, вес. % “г <2° ккал/моль ДЯ° ккал/моль 37,47 8,668 0,705 6,71 * 0,119 48,90 6,779 0,758 6,82 * — 0,134 57,20 5,853 0,785 6,85 * — 0,143 65,80 5,127 0,808 6,97 * — 0,153 92,50 3,702 0,855 7,06* — 0,176
5. Трехокись серы 79 Продолжение табл. II-39 Количество воды, содержа- щей 1 моль SOt г, моль Концентра- ция SO, в растворе, вес. % QO ккал/моль дя* ккал/моль а1 200 1,747 7,54 —78,5 285,9 1,229 0,948 7,64 * — 0,277 300 1,171 — 7,64 —78,6 — 400 0,881 — 7,78 —78,74 — 500 0,706 — 7,89 —78,85 — 757,2 0,467 0,980 8,13 * — 0,399 956,0 0,371 0,984 8,30 * - — 0,429 1 000 0,354 — 8,31 —79,27 — 1 895 0,187 0,991 8,70 * — 0,534 2 000 0,177 — 8,78 —79,74 — 3000 0,118 — 9,09 —80,05 — 3 487 0,102 0,996 9,17 * — 0,624 4 000 0,089 — 9,30 —80,26 — 5 000 0,071 — 9,45 —80,41 — 6 930 0,051 0,998 9,65 * — 0,737 7 508 0,047 0,998 9,75 * — 0,746 10 000 0,036 — 9,90 —80,86 — Примечание. Значения аг, и отмеченные звездочкой значения Q° даны при 21° С, причем Q0 = 5,678 + 0,72«г + 4,43а« ±0,025 ккал; = ар/[(1 - oQjvj = 0,064. 5. ТРЕХОКИСЬ СЕРЫ SO3 Основные константы: Молекулярный вес 80,062 Температура кипения, °C ................ 44,8 Критические константы температура, °C.....................218,3 давление, атм........................83,8 плотность, г/см3.....................0,633 В газообразном состоянии молекула мономера SO3 имеет форму плоского равно- стороннего треугольника с атомом серы в центре. Расстояние S—О равно 1.,43 А» расстояние О—О равно 2,48 А. В жидком состоянии трехокись серы ассоциирована в утроенные молекулы, что подтверждается значениями констант Трутона (31,8 вместо теоретического^, 8) и величинами парахора (98,5 при 20° С и 101 при 50° С вместо теоретического зна- чения 128,2). В твердом состоянии трехокись серы образует четыре модификации—а, 0, *у, й, отличающиеся структурой и степенью полимеризации*. у-Модификация полу- чается при охлаждении полностью осушенной жидкой SO3. Кристаллы а-8О3*имеют * Обозначения здесь даны в порядке возрастания температуры плавления. В литера- туре встречаются также другие обозначения.
80 II. Исходные, промежуточные, конечные вещества вид кристаллов льда. р-Модификация образуется из a-формы в результате длитель- ного хранения при температурах ниже 25° С. Следы влаги ускоряют полимеризацию. Кристаллы p-формы имеют вид длинных тонких игл, сплетающихся в виде войлока. у-Модификацию получают в чистом виде (белый порошок) в особых условиях. Она представляет собой сильно полимеризованную форму SO3, строение которой подобно p-фюрме, но цепи образуют слоистую структуру. ё-Модификация мало изучена, отличается от у-формы пространственным расположением цепей, плавится под давлением при 95° С; О О ООО II /\ II II II S=O^±O2S SO2 —о—s—о—s—о—s— II I I II II II О 0 0 000 \/ 3-форма S02 а-форма Давление пара жидкой трехокиси серы может быть вычислено по формулам: 2269 Ч в интервале 24—48° С 1g р =------- + 10,022 или 2249 в интервале 15—100° С 1g р =---—--1- 9,9593 Средний коэффициент расширения для SO3 ж в интервале от —20 до 50° С равен 25,6-10-4 град-1; для смеси а-, р- и у-форм значение а = 2,8 X X Ю-4 град-1. Теплоемкость жидкой трехокиси серы с = 0,644 кал/(г-град). Теплоемкость SO3 г при 1 атм в интервале 25—927° С [в кал!(моль• град) ] определяют по уравнению: Ср = 13,90 + 6,10- 10-3Т — 3,22- 106Т-а Стандартные значения теплоемкости и энтропии газообразной трехокиси серы: С°р = 12,10 кал/ (моль-град) S° — 61,24 кал/(моль-град) Стандартная теплота образования и изменение свободной энергии (изобарный потенциал) при образовании трехокиси серы: S тв, ромб + 3/2О2 г = SO3 г + 94,45 ккал/моль &G° = —88,52 ккал/моль S тв, ромб + 3/20г г = 8О3ж + 104,67 ккал/моль SO2 г + 1/2Ог г = SO3 г + 23,0 ккал/моль Дб° . — 15,895 ккал/моль Трехокись серы практически не электропроводна, диамагнитна. Магнитная восприимчивость равна 28,54’10-в. Диэлектрическая проницаемость Жидкой SO3 при 18° С ................................ 3,056—3,105 а-Формы в интервале от И до 15,75° С................. 3,105
Таблица П-39а. Свойства основных модификаций трехокиси серы [12, 23, 41, 64, 77, 144—146, 170] 6
82 II. Исходные, промежуточные, конечные вещества Таблица 11-40. Давление пара (р, мм рт. ст.) различных форм твердой трехокиси серы [12, 41, 64, 78, 148] t , °C а ₽ V t, °C а ₽ V —40 0,92 0,52 20 — 155 46,5 —30 2,71 1,61 30 — 323 118 —20 7,37 4,64 0,51 40 — — 287 —10 18,5 12,3 1,80 50 — — 654 0 43,6 30,5 5,76 60 — — 1424 10 96,6 70,9 17,0 70 2500 2500 2500 Примечание. Вследствие превращения одних форм SO» в другие при нагревании величины давления паров, полученные различными исследователями, отличаются друг Д₽По наблюдениям Smits’a давление пара над свежеприготовленной хорошо осушенной у-формой SO» при комнатной температуре может длительное время оставаться ниже давле- ния над обычной у-SO» на 35—40%. С повышением температуры хранения до 30 С давле- ние медленно возрастает, приближаясь к величине, приведенной в таблице. При 3U ь изме- нение давления определяется по уравнению , р = (680 + 852z)/(14 + 7,lz) где г"— продолжительность экспозиции, сутки. Возрастание давления при постоянной температуре может служить причиной так на- зываемых у-взрывов, наблюдаемых при хранении твердой SO» в заполненных закрытых сосудах. Теплота парообразования Ln жидкой трехокиси серы при различных темпера- турах [22, 35, 65]: Г, °C ккал/кг ккал/моль (, °C ккал/кг ккал/моль 20 132 10,6 60 115 9,2 25 130 10,4 70 111 8,8 30 128 10,2 80 106 8,5 40 124 9,9 90 102 8,2 50 119 9,5 100 97 7,8 Примечание. Данные [65] по давлению пара SO, расходятся с данными табл. П-41, поэтому величины теплоты парообразования здесь не согласуются с величи- нами, рассчитанными по значениям, приведенным в табл. П-41.
5. Трехокись серы 83 Таблица II-41. Давление (р) и плотность (р, кг/м3) жидкой и парообразной трехокиси серы прн различных температурах [12, 23, 92, 135, 144—146] t, °C р мм рт. ст. Рж Рп t, °C р, атм рж Рп 15 133 1941 50 1,23 1781,2 * 3,73 (переохлажденная 55 1,64 1755,2 — жидкость) 60 2,08 1732 5,8 20 193 1925,5 — 65 2,62 1709 — 25 265,6 1904 — 70 3,28 1686 8,91 30 348,5 1881,9 1,48 80 5,04 1637 13,2 35 460,7 1858,8 — 90 7,56 1587 — 40 595,4 1833,5 2,44 100 9,60 1536 24 45 777,2 1809 — 130 18,70 1419 47 50 987,7 1781,2* 3,73 150 26,8 1344 66 55 1246 1755,2 — 180 44,0 1195 140 60 1518 1732 5,8 200 61,9 1038 248 65 1990 1709 — 218,3 83,8 (кр) 633 633 70 2500 1686 8,91 * Для препарата, подвергнутого многократной перегонке и тщательной осушке над P»OS, найдены средние (из девяти определений) значения плотности жидкой SOs [23]: при 20° С ............. 1,920 г/см* » 50° С ............... 1,783 > Эти величины лишь на 0,1—0,3% отличаются от приведенных в таблице по данным [12], При температуре ниже 100° С приведена вычисленная плотность паров; выше 100° С даны экспериментальные величины [12]. " Т а блица Н-41а. Вязкость (р, спз), кинематическая вязкость (v, сст) и поверхностное натяжение (а, дин/см) жидкой трехокиси серы при различных температурах [23 , 41, 92, 132, 135] t, °C ц V СТ t, °C ц V ст 15 9,455 33,4 75 0,52 0,31 22,9 20 3,95 2,06 32,8 80 0,48 0,29 21,9 25 2,48 1,30 32,0 85 0,45 0,28 20,4 30 1,82 0,97 31,3 90 0,42 0,26 18,9 35 1,43 0,77 30,34 95 0,39 0,25 18,3 40 1,20 0,65 29,6 100 0,37 0,24 17,8 45 1,07 0,59 28,6 105 0,35 0,23 50 0,87 0,49 27,7 НО 0,33 0,22 55 0,78 0,44 26,7 115 0,31 ) 60 0,69 0,40 25,8 120 0,30 1 0,20 65 0,62 0,36 24,9 125 0,29 70 0,56 0,33 23,9 130 0,"28 J 0,196 — ' 6*
84 //. Исходные, промежуточные, конечные вещества Таблица 11-42. Теплоемкость [ср, ккал! (кг град)] и энтальпия (И, ккал/кг) газообразной трехокиси серы при 1 атм [41, 153] t, °C СР и t, °C ср н 0 0,145 0 420 0,222 79,47 20 О'150 2,950 440 0,224 83,93 40 0,155 6,000 460 0,226 88,43 60 0,160 9,150 480 0,228 92,97 80 0,165 12,400 500 0,230 97,55 100 0,170 15,75 520 0,232 102,17 120 0'174 . 19,19 540 0,234 106,83 140 0,178 22,71 560 0,235 111,Ь2 160 0'182 26,31 580 0,237 116,24 180 0,186 29,99 600 0,238 120,99 200 0'190 33,75 620 0,240 125,77 220 0,194 37,59 640 0,241 130,58 240 0,198 41,51 660 0,243 135,42 260 0,201 45,50 680 0,244 140,29 280 6'204 49,54 700 0,245 145,18 300 0,208 53,65 740 0,247 155,02 320 0,210 57,83 780 0,250 164,96 340 0'213 62,06 820 0,252 175,00 360 0,215 66,34 860 0,254 185,12 380 0,218 70,76 900 0,256 195,32 400 0,220 75,05 1000 0,261 221,17 Т а б л и ц а П-43. Система SO2—SO3 Концентрация, вес. % Т. крист., °C Т. пл., °C 1 Концентрация, вес. % Т. крист., °C Т. пл., °C SO2 SOs so2 so2 9,87 90,13 17 33,5 57,38 42,62 —18,3 — 15,05 84,95 14,5 29,5 70,40 29,60 —36 —1 19,96 80,04 13,5 29,0 80,10 19,90 —54 —10 25,15 74,85 7,8 17,2 85,00 15,00 —62 —51 34,31 65,69 2,4 16,2 85,89 14,11 —60 —48 40,64 59,36 —2 16,5 87,96 12,04 —70 —56 50,17 49,83 —0,8 15,8 89,90 10,10 —79 —74 54,47 45,53 —17,5 —0,5 92,93 7,07 —75 —72 * По данным А. Г. Амелина, 3. Б. Бородастовой А. Д. Шапошниковой. 6. СЕРНАЯ КИСЛОТА H2SO4 И ОЛЕУМ Основные константы; Молекулярный вес.............................. Плотность при 20° С, г! см? .................. Температура плавления 100%-ной H2SO4, % . . . . 98,078 1,8305 10,37± 0,05
6. Серная кислота и олеум 85 Температура кипения H2SO4, °C 100%-ной ................................. 275±5 (разл) 98,479%-ной.................................... 326±5 (макс) Давление пара 100%-ной H2SO4, мм рт. ст. [63] при 25° С . , . .................. 5-10"4 » 100°С . . ................... 2-Ю"1 » 200° С....................................... 2-Ю"1 » 300° С.................................... 2,2-102 » 400° С.................................... 8,9 Ю2 Давление паров над 98,48%-ной H2SO4 при 326° С Рн2о............................................. 233,1 Ph2so4........................................... 333,1 Psos............................................. 188>8 Теплота плавления 100%-ной H2SO4, ккал!моль . . . 2,560 Теплота парообразования при 326,1° С, ккал/моль 11,980 Теплоемкость, кал!(моль град) H2SO4 при 0° С ..................... 24,8 H2SO4 H2O при 0° С...................... 31,7 H2SO4 -2Н2О при —50° С.................. 30,00 Теплоемкость H2SO4 при 25° С, кал/(г-град) 98,5%-ной........................................ 0,3375 99,22 %-ной............................ 0,3353 99,97 %-ной............................ 0,3370 100,39%-ной............................. 0,3327 Теплоемкость [61, 63] газообразной H2SO4 [в кал!(моль-град) ]: Ср = 7,86+ 46,15-Ю"3? — 26,12-Ю"6?2 Термическая диссоциация [15, 61, 63, 115]: H2SO4 -> SO3 + Н2О — Q Q = —26 375 + 13.34Т — 18,795-10"3Т2 + 0,8704-10"6Т3 — 3,22- Ю6?"1 1 ic 298 8,10161 -104 9643,04 1пЛр= 14,74965 —6,71464 In —=--------------------------=---- — 9,4577-10"3Т + 2,19062-IO"6?'* где Q — теплота реакции, ккал/моль; Т — температура, °К; н ** п » Ph2SO4 р — парциальное давление, атм. При 1 атм степень диссоциации х равна: t, °C............... 100 200 ЗОЭ 400 х, % . - - ... 10"5 2,5 27,1 69,1 Стандартные значения энтропии AS° в ккал/(моль град): H2SO4 ж.................... 37,50 H2SO4 г ................... 71,93 H2SO4 раствор................ 4,1
36 11. Исходные, промежуточные, конечные вещества Стандартная теплота образования и изменение свободной энергии (изобарный потенциал): - ЬН° — Д6° ккал/моль ккал/моль S тв, ромб + На г + 2О2 г = H2SO4 ж............... 193,91 164,10 S тв, ромб + Н2 г + 2О2 г = H2SO4 (при бесконечном разбавлении)...................................... 216,90 176,54 S тв, ромб+2О2г+2е”= SOj-......................... 216,90 176,54 S тв, ромб + 2О2 г + 1/2 Н2 г + = HSO^............ — 179,16 SOa г 4 Н,О ж + 1/2О2 г = H2SO4 ж................... 54,58 — SO3 г 4- НаО ж = HaSO4 ж.......................... 31,16 — SO3 г 4- НаО г = H2SO4 г ....................... 22,76 12,50 SO3 ж 4- НаО ж = H2SO4 ж .......................... 21,18 — HaSO4 ж = HaSO4 г.................................—18,90 — Теплопроводность растворов HaSO4 при различной температуре: t, °C....................... 20 20 20 32 32 32 12 % HaSO4 .................... 15 20 25 30 60 90 94 X, ккал/(м -ч -град) . . . 0,46 0,46 0,47 0,45 0,38 0,30 0,27 Коэффициент объемного расширения 98% -ной Нг5О4 при 20р С равен р = = 5,7’ 10" 4 град-1. Удельная электропроводность 100% -ной НгЗО4 при 25° С составляет 0,01033 ом-1 см-1. Диэлектрическая проницаемость 100%-ной HaSO4: При 8° С .............122 » 25° С ..............101 Молекулярно-ионный состав-100%-ной НгЗО4 (в %): H2SO4 HSO^ H3SO4* Н3°+ H2S2°7 HS2O^ 99,5 0,18 0,14 0,09 0,04 0,05 Степень электролитической диссоциации х при 20° С: Концентрация H2SO4 г/л HSOf so^ 26,5 — 0,93 1250,0 — 0,05 1532,0 0,66 — 1810,0 0,04 — Криоскопическая постоянная 100%-ной HaSO4 равна 6,12. Эбуллиоскопическая постоянная 100%-ной HaSO4 равна 5,33. Предельно допустимая концентрация туманообразной H2SO4 в воздухе в соответствии с НСП 101-51 должна быть 2 мг/м3.

Продолжение табл. П-44 Содержа- ние H2SO4 вес. % Температура. °C 100 0 5 10 15 20 25 30 40 50 60 70 80 !>и | 30 1,2326 1,2291 1,2255 1,2220 1,2185 1,2150 1,2115 1,2046 1,1978 1,1909 1,1840 1,1771 1,1701 1,1630 31 1,2410 1,2374 1,2338 1,2302 1,2267 1,2232 1,2196 1,2127 1,2057 1,1988 1,1919 1,1849 1,1779 1,1708 32 1,2493 1,2457 1,2421 1,2385 1,2349 1,2314 1,2278 1,2207 1,2137 1,2068 1,1998 1,1928 1,1858 1,1787 33 1,2577 1,2541 1,2504 1,2468 1,2432 1,2396 1,2360 1,2289 1,2219 1,2148 1,2078 1,2008 1,1937 1,1866 34 1,2661 1,2625 1,2588 1,2552 1,2515 1,2479 1,2443 1,2371 1,2300 1,2229 1,2159 1,2088 1,2017 1,1946 35 1,2746 1,2709 1,2672 1,2636 1,2599 1,2563 1,2527 1,2454 1,2383 1,2311 1,2240 1,2169 1,2098 1,2027 36 1,2831 1,2794 1,2757 1,2720 1,2684 1,2647 1,2610 1,2538 1,2466 1,2394 1,2323 1,2251 1,2180 1,2109 37 1,2917 1,2880 1,2843 1,2806 1,2769 1,2732 1,2695 1,2622 1,2549 1,2477 1,2406 1,2334 1,2263 1,2192 38 1,3004 1,2966 1,2929 1,2891 1,2854 1,2817 1,2780 1,2707 1,2634 1,2561 1,2490 1,2418 1,2347 1,2276 39 1,3091 1,3053 1,3016 1,2978 1,2941 1,2904 1,2866 1,2793 1,2719 1,2646 1,2575 1,2503 1,2432 1,2361 40 1,3179 1,3141 1,3103 1,3065 1,3028 1,2991 1,2953 1,2879 1,2806 1,2732 1,2661 1,2589 1,2518 1,2446 41 1,3267 1,3229 1,3191 1,3153 1,3116 1,3078 1,3041 1,2967 1,2893 1,2819 1,2747 1,2675 1,2604 1,2532 42 1,3357 1,3318 1,3280 1,3242 1,3204 1,3167 1,3129 1,3055 1,2918 1,2907 1,2835 1,2762 1,2691 1,2619 43 1,3447 1,3408 1,3370 1,3332 1,3294 1,3256 1,3281 1,3144 1,3070 1,2996 1,2923 1,2850 1,2779 1,2707 44 1,3538 1,3500 1,3461 1,3423 1,3384 1,3346 1,3309 1,3234 1,3160 1,3086 1,3013 1,2939 1,2868 1,2796 45 1,3631 1,3592 1,3553 1,3514 1,3476 1,3438 1,3400 1,3325 1,3250 1,3177 1,3103 1,3029 1,2958 1,2886 46 1,3724 1,3685 1,3646 1,3697 1,3569 1,3530 1,3492 1,3417 1,3342 1,3269 1,3195 1,3120 1,3048 1,2976 47 1,3819 1,3779 1,3740 1,3701 1,3663 1,3624 1,3586 1,3510 1,3435 1,3362 1,3287 1,3212 1,3140 1,3067 48 1,3915 1,3875 1,3836 1,3796 1,3757 1,3719 1,3580 1,3604 1,3528 4,3455 1,3380 1,3305 1,3232 1,3159 49 1,4012 1,3972 1,3932 1,3893 1,3853 1,3814 1,3776 1,3699 1,3623 1,3549 1,3474 1,3399 1,3326 1,3253 50 1,4110 1,4070 1,4030 1,3990 1,3951 1,3911 1,3872 1,3795 1,3719 1,3644 1,3569 1,3494 1,3421 1,3348 51 1,4209 1,4169 1,4128 1,4088 1,4049 1,4009 1,3970 1,3893 1,3816 1,3740 1,3665 1,3590 1,3517 1,3444 52 1,4310 1,4269 1,4228 1 4188 1,4148 1,4109 1,4069 1,3991 1,3914 1,3837 1,3762 1,3687 1,3614 1,3540 53 1,4411 1,4370 1,4330 1,4289 1,4249 1,4209 1,4169 1,4091 1,4013 1,3936 1,3861 1,3785 1,3711 1,3637 54 1,4514 1,4473 1,4432 1,4391 1,4350 1,4310 1,4270 1,4191 1,4113 1,4036 1,3960 1,3884 1,3810 1,3735 55 1,4618 1,4577 1,4535 1,4494 1,4453 1,441-2 1,4372 1,4293 1,4214 1,4137 1,4061 1,3984 1,3909 1,3834 56 1,4724 1,4681 1,4640 1,4598 1,4557 1,4516 1,4475 1,4395 1,4317 1,4239 1,4162 1,4085 1,4010 1,3934 57 1,4830 1,4787 1,4745 1,4703 1,4652 1,4620 1,4580 1,4499 1,4420 1,4342 1,4265 1,4187 1,4111 1,4035 58 1,4937 1,4894 1,4851 1,4809 1,4767 1,4726 1,4685 1,4604 1,4524 1,4446 1,4368 1,4290 1,4214 1,4137 59 1,5045 1,5002 1,4959 1,4916 1,4874 1,4832 1,4791 1,4709 1,4629 1,4551 1,4472 1,4393 1,4317 1,4240 60 1,5154 1,5111 1,5067 1,5024 1,4982 1,4940 1,4898 1,4816 1,4735 1,4656 1,4577 1,4497 1,4421 1,4344 61 1,5264 1,5220 1,5177 1,5133 1,5091 1,5048 1,5006 1,4923 1,4842 1,4762 1,4682 1,4602 1,4526 1,4449 62 1,5376 1,5331 1,5287 1,5243 1,5200 1,5157 1,5115 1 1,5031 1,4949 1,4869 1,4789 1,4708 1,4631 1,4554 - 6$ 64 65 66 1,5481 1,5600 1,5713 1,5828 1,5442 1,5555 1,5668 1,5782 1,5398 1,5510 1,5622 1,5736 1,5354 1,5465 1,5578 1,5691 1,5310 1,5421 1,5533 1,5646 1,5267 1,5378 1,5490 1,5602 1,5224 1,5335 1,5446 1,5558 67 1,5943 1,5896 1,5850 1,5805 1,5760 1,5715 1,5671 68 1,6058 1,6012 1,5965 1,5919 1,5874 1,5829 1,5784 69 1,6175 1,6128 1,6081 1,6035 1,5989 1,5944 1,5899 70 1,6293 1,6245 1,6198 1,6151 1,6105 1,6059 1,6014 71 1,6411 1,6363 1,6315 1,6268 1,6221 1,6175 1,6130 72 1,6529 1,6481 1,6433 1,6385 1,6339 1,6292 1,6246 73 1,6649 1,6600 1,6551 1,6503 1,6456 1,6409 1,6363 74 1,6768 1,6719 1,6670 1,6622 1,6574 1,6526 1,6480 75 1,6888 1,6838 1,6789 1,6740 1,6692 1,6644 1,6597 76 1,7008 1,6958 1,6908 1,6858 1,6810 1,6761 1,6713 77 1,7127 1,7077 1,7026 1,6976 1,6927 1,6878 1,6829 78 1,7247 1,7195 1,7144 1,7093 1,7043 1,6994 1,6944 79 1,7365 1,7313 1,7261 1,7209 1,7158 1,7108 1,7058 80 1,7482 1,7429 1,7376 1,7324 1,7272 1,7221 1J170 81 1,7597 1,7542 1,7489 1,7435 1,7383 1,7331 1’7279 82 83 1,7709 1,7816 1,7653 1,7759 1,7599 1,7704 1,7544 1,7649 1,7491 1,7594 1,7437 1,7540 1J385 1,7487 84 1,7916 1,7860 1,7804 1,7748 1,7693 1,7639 1,7585 85 1,8009 1,7953 1,7897 1,7841 1,7786 1,7732 1 ’7678 86 1,8095 1,8039 1,7983 1,7927 1,7872 1,7818 1,7763 87 1,8173 1,8117 1,8061 1,8006 1,7951 1,7897 1,7843 88 1,8243 1,8187 1,8132 1,8077 1,8022 1,7968 1,7915 89 1,8306 1,8250 1,8195 1,8141 1,8087 1,8033 1’7979 90 1,8361 1,8306 1,8252 1,8198 1,8144 1,8091 1 ’8038 91 1,8410 1,8356 1,8302 1,8248 1,8195 1,8142 1 ’8090 92 1,8453 1,8399 1,8346 1,8293 1,8240 1,8188 1,8136 93 1,8490 1,8437 1,8384 1,8331 1,8279 1,8227 1’8176 94 1,8520 1,8467 1,8415 1,8363 1,8312 1,8260 1 ’8210 95 1,8544 1,8491 1,8439 1,8388 1,8337 1,8286 1,8236 96 1,8660 1,8508 1,8457 1,8406 1,8355 1,8305 1,8255 97 1,8569 1,8517 1,8466 1,8414 1,8364 1,8314 1,8264 98 1,8567 1,8515 1,8463 1,8411 1,8361 1,8310 1,8261 99 1,8851 1,8498 1,8445 1,8393 1,8342 1,8292 1*8242 100 (1,8517) (1,8463) (1,8409) (1,8357) 1,8305 1,8255 1’8205 г р и м е ч а и и е. Приведенные данные хорошо с огласуютс я с более 1,5140 1,5250 1,5361 1,5472 1,5584 1,5697 1,5811 1,5925 1,6040 1,6156 1,6271 1,6387 1,6503 1,6619 1,6734 1,6847 1,6859 1,7069 1,7177 1,7281 1,7382 1,7479 1,7571 1,7657 1,7736 1,7809 1,7874 1,7933 1,7986 1,8033 1,8074 1,8110 1,8137 1,8157 1,8166 1,8163 1,8145 1,8107 1,5058 1,5167 1,5277 1,4977 1,5086 1,5195 1,4896 1,5005 1,5113 1,4815 1,4923 1,5031 1,4738 1,4845 1,4952 1,4660 1,4766 1,4873 1,5388 1,5305 1,5223 1,5140 1,5061 1,4981 1,5499 1,5416 1,5333 1,5249 1,5169 1,5089 1,5611 1,5528 1,5444 1,5359 1,5279 1,5198 1,5725 1,5640 1,555 1,5470 1,5389 1,5307 1,5838 1,5753 1,5668 1,5582 1,5500 1,5417 1,5952 1,5867 1,5781 1,5694 1,5611 1,5527 1,6067 1,5981 1,5894 1,5806 1,5722 1,5637 1,6182 1,6095 1,6007 1,5919 1,5833 1,5747 1,6297 1,6209 1,6120 1,6031 1,5944 1,5857 1,6412 1,6322 1,6232 1,6142 1,6054 1,5966 1,6526 1,6435 1,6365 1,6252 1,6168 1,6074 1,6640 1,6537 1,6454 1,6361 1,6271 1,6181 1,6751 1,6657 1,6563 1,6469 1,6378 1,6286 1,6862 1,6766 1,6671 1,6575 1,6483 1,6390 1,6971 1,6873 1,6782 1,6680 1,6587 1,6493 1,7077 1,6978 1,6880 1,6782 1,6688 1,6594 1,7180 1,7080 1,6981 1,6882 1,6787 1,6692 1,7279 1,7179 1,7079 1,6979 1,6883 1,6787 1,7375 1,7274 1,7173 1,7072 1,6975 1,6878 1,7466 1,7364 1,7263 1,7161 1,7064 1,6966 1,7552 1,7449 1,7347 1,7245 1,7148 1,7050 1,7632 1,7529 1,7427 1,7324 1,7227 1,7129 1,7705 1,7602 1,7500 1,7397 1,7300 1,7202 1,7770 1,7669 1,7567 1,7464 1,7367 1,7269 1,7829 1,7729 1,7627 1,7525 1,7428 1,7331 1,7883 1,7783 1,7682 1,7581 1,7485 1,7388 1,7932 1,7832 1,7743 1,7633 1,7546 1,7439 1,7974 1,7876 1,7779 1,7681 1,7583 1,7485 1,8011 1.7914 1,7817 1,7720 1,7624 1,7527 1,8040 1,7944 1,7848 1,7751 1,7656 1,7561 1,8060 1,7965 1,7869 1,7773 1,7680 1,7586 1,8071 1,7976 1,7881 1,17785 1,7695 1,7606 1,8068 1,7978 1,7882 1,7786 1,7698 1,7609 1,8050 1,7958 1,7868 1,7778 1,7693 1,7609 1,8013 1,7925 1,7845 1,7765 1,7686 1,7607 поздними определениями ГбО ], а также с данными [19].
90 II. Исходные, промежуточные, конечные вещества Таблица П-45. Плотность водных растворов серной кислоты при 15,5° С [41] Плотность Концен- трация H2SO4 % Плотность Концен- трация H2SO4 % Плотность Концен- трация H2SO4 %’ °Ве' г!см? °Ве' г[см* °Ве' г)см? 0 1,0000 0,00 25 1,2083 28,28 50 1,5263 62,18 1 1,0069 1,02 26 1,2185 29,53 51 1,5426 63,66 2 1,0140 2,08 27 1,2288 30,79 52 1,5591 65,13 3 1,0211 3,13 28 1,2393 32,05 53 1,5761 66,63 4 1,0248 4,21 29 1,2500 33,33 54 1,5934 68,13 5 1,0357 5,28 30 1,2609 34,03 55 1,6111 69,65 6 1,0432 6,37 31 1,2719 35,93 56 1,6992 71,17 7 1,0507 7,45 32 1,2832 37,26 57 1,6477 72,75 8 1,0584 8,55 33 1,2946 38,58 58 1,6667 74,36 9 1,0662 9,66 34 1,3063 39,92 59 1,6860 75,99 10 1,0741 10,77 35 1,3183 41,27 60 1,7059 77,67 11 1,0821 11,89 36 1,3303 42,63 61 1,7262 79,43 12 1,0902 13,01 37 1,3426 43,99 62 1,7470 81,3 13 1,0985 14,13 38 1,3551 45,35 63 1,7683 83,34 14 1,1069 15,25 39 1,3679 46,72 64 1,7901 85,66 15 1,1154 16,38 40 1,3810 48,10 64 1/4 1,7957 86,33 16 1,1240 17,53 41 1,3942 49,47 64 1/5 1,8012 87,04 17 1,1328 18,71 42 1,4078 50,87 64 3/4 1,8068 87,81 18 1,1417 19,89 43 1,4216 52,26 65 1,8125 88,65 19 1,1508 21,07 44 1,4356 53,66 65 1/4 1,8182 89,55 20 1,1600 22,25 45 1,4500 55,07 65 1/2 1,8239 90,6 21 1,1694 23,43 46 1,4646 56,48 65 3/4 1,8297 91,8 22 1,1789 24,61 47 1,4796 57,30 66 1,8354 93,19 23 1,1885 25,81 48 1,4948 59,32 1,8381 94 24 1,1983 27,03 49 1,5104 60,75 1,8407 1,8427 1,8437 1,8437 1,8424 1,8391 95 96 97 98 99 100 Примечания: 1. Если плотность серной кислоты измеряется не при 15,5° С, то на каждый градус Цельсия выше (или ниже) 15,5° С, следует прибавить (или вычесть) к пока- заниям ареометра следующие величины: при р от 1,580 до 1,750 по 0,0009 (или по 0,045° Be') иа 1° С при р от 1,750 до 1,840 по 0,0010 (или 0,040° Be') на 1° С 2. Плотность по шкале Боме при 15,5° С связана с плотностью воды при этой же тем- пературе соотношением: в США р}|’| = 145/(145 — т) в Европе pj|-| = 144,32/(144,32 — т) где т — число °Ве'. 3. Выше 66* Be' показания ареометра Воме неточны, так как плотность мало меняется с изменением концентрации.
6. Серная кислота и олеум 91 Таблица П-46. Плотность олеума (в г/см3) [19] Содержание SO3 своб. в олеуме, вес. % Плотность при Содержание SOj своб. в олеуме, вес. % Плотность при 20° С 25е С 45° С 60° С 80° С 20 °C 25° С 45° С 60° с 80° С 0 (1,843) 1,839 1,812 1,796 1,780 37 1,956 1,953 1,932 1,914 1,889 1 (1,844) 1,840 1,815 1,799 1,783 38 1,960 1,956 1,935 1,916 1,891 2 (1,846) 1,842 1,818 1,802 1,786 39 1,963 1,959 1,937 1,918 1,893 3 (1,848) 1,844 1,821 1,805 1,789 40 1,965 1,961 1,940 1,919 1,894 4 (1,850) 1,846 1,824 1,808 1,792 41 1,968 1,964 1,942 1,921 1,896 5 (1,853) 1,849 1,827 1,812 1,795 42 1,970 1,966 1,944 1,922 1,897 6 1,855 1,852 1,830 1,815 1,798 43 1,972 1,969 1,946 1,924 1,899 7 1,858 1,854 1,833 1,818 1,801 44 1,975 1,971 1,948 1,925 1,900 8 1,861 1,857 1,837 1,822 1,804 45 1,978 1,974 1,950 1,927 1,901 9 1,864 1,860 1,840 1,825 1,807 46 1,980 1,976 1,952 1,928 1,902 10 1,867 1,863 1,844 1,829 1,810 47 1,983 1,979 1,954 1,930 — 11 1,870 1,866 1,847 1,832 1,814 48 1,986 1,981 1,955 1,931 — 12 1,873 1,869 1,851 1,836 1,817 49 1,988 1,983 1,956 1,932 — 13 1,877 1,873 1,854 1,839 1,821 50 1,989 1,984 1,957 1,933 — 14 1,880 1,876 1,858 1,843 1,824 51 1,991 1,986 1,958 1,934 — 15 1,884 1,880 1,862 1,847 1,827 52 1,993 1,988 1,959 1,934 — 16 1,887 1,883 1,865 1,851 1,831 53 1,994 1,989 1,960 1,934 — 17 1,891 1,887 1,868 1,854 1,834 54 1,995 1,990 1,960 1,933 — 18 1,894 1,890 1,872 1,857 1,837 55 1,997 1,992 1,961 1,932 — 19 1,898 1,894 1,875 1,861 1,840 56 1,998 1,993 1,961 1,930 — 20 1,902 1,898 1,879 1,864 1,843 57 1,999 1,993 1,960 1,927 — 21 1,906 1,902 1,883 1,868 1,846 58 2,000 1,994 1,960 1,923 — 22 1,909 1,905 1,887 1,871 1,849 59 2,000 1,994 1,959 (1,920) — 23 1,912 1,908 1,890 1,874 1,852 60 2,000 1,994 1,958 (1,916) — 24 1,915 1,912 1,894 1,877 1,855 61 2,001 1,994 1,956 (1,912) —' 25 1,918 1,915 1,897 1,880 1,858 62 2,001 1,994 1,955 (1,909) — 26 1,922 1,919 1,901. 1,883 1,861 63 2,001 1,994 1,953 (1,905) —' 27 1,925 1,922 1,905 1,886 1,864 64 2,001 1,993 1,950 (1,901) — 28 1,928 1,925 1,908 1,889 1,866 65 2,001 1,992 1,948 (1,897) — 29 1,932 1,929 1,911 1,892 1,869 70 (1,996) (1,985) 1,936 — — 30 1,935 1,932 1,914 1,895 1,872 75 (1,986) (1,974) 1,923 — —' 31 1,938 1,935 1,917 1,898 1,874 80 (1,975) (1,962) 1,905) — 32 1,941 1,938 1,920 1,901 1,877 . 85 (1,963) (1,949) (1,868) — —' 33 1,944 1,941 1,922 1,903 1,879 90 (1,949) (1,935) (1,830) — —' 34 1,947 1,944 1,925 1,906 1,882 95 (1,935) (1,919) 1,814 — — 35 1,950 1,947 1,928 1,909 1,884 100 1,920 1,904 1,809 — — — 36 1,953 1,950 1,930 1,911 1,886 — — При м е ч а и и е. Цифры, заключенные в скобки, получены более грубой иитерполя) цией ближайших экспериментальных данных, отличающихся более 5% (по концентрации и более 5° С (по температуре).
92 //. Исходные, промежуточные, конечные вещества 6. Серная кислота и олеум 93 Таблица Н-47. Содержание H2SO4 и S03 в растворах серной кислоты и их плотность (р, г!см3} при 20° С [19, 39] Продолжение табл. II-47 Содержание H2SO4 Содержание SO» (общ.) Р Содержание H»SO4 Содержание SO» (общ.) р вес. % | г/л вес. % г/л 1 мол. % вес. % | г/л вес. % 1 г/л I мол. % ——— 51 716,5 41,63 584,9 13,82 1,4049 1 10,05 0,816 8,202 0,185 1,0051 52 735,7 42,45 600,6 14,24 1,4148 2 20 24 1,633 16,52 0,373 1,0118 53 755,2 43,26 616,5 14,64 1,4249 з 30 55 2,45 24,95 0,562 1,0184 54 774,9 44,08 632,6 15,06 1,4350 Л 41 00 3,265 33,47 0,755 1,0250 55 794,9 44,90 648,9 15,50 1,4453 к 51*59 4,08 42,10 0,949 1,0317 56 815,2 45,71 665,5 15,93 1,4557 д 62 30 4,90 50,89 1,146 1,0384 57 835,7 46,53 682,2 16,37 1,4662 и 7 73 17 5,71 59,67 1,346 1,0453 58 856,5 47,35 699,2 16,82 1,4767 Q 84*18 6,53 68,70 1,548 1,0522 59 877,6 48,16 716,4 17,28 1,4874 О о 95*32 7'35 77,84 1,753 1,0591 60 898,9 48,98 733,8 17,74 1,4982 <7 in 106 6 8,16 86,99 1,96 1,0661 61 920,6 49,79 751,5 18,23 1,5091 1U 11 ‘ 118 0 8,98 96,36 2,17 1,0731 62 942,4 50,61 769,3 18,73 1,5200 19 129*6 9,80 105,9 2,38 1,0803 63 964,5 51,43 787,3 19,22 1,5310 141*4 10,61 115,4 2,61 1,0874 64 986,9 52,24 805,6 19,76 1,5421 ю 14 153*3 11,43 125,1 2,82 1,0947 65 1010 53,06 824,1 20,26 1,5533 1Е 165*3 12,24 134,9 3,05 1,1020 66 1033 53,88 842,9 20,81 1,5646 1U 1А 177*5 13,06 144,9 3;28 1,1094 67 1056 54,69 861,9 21,35 1,5760 17 189 9 13,88 155,0 3,50 1,1168 68 1079 55,51 881,1 21,92 1,5874 1й 202 4 14,69 165,2 3,73 1,1243 69 1103 56,33 900,6 22,49 1,5989 1Q 215 0 IS^Sl 175,5 3,98 1,1318 70 1127 57,14 920,2 23,08 1,6105 9П 227 9 16,33 186,1 4,21 1,1394 71 1152 57,96 940,2 23,68 1,6221 91 240 9 17'14 196,6 4,45 1,1471 72 1176 58,77 960,3 24,28 1,6339 99 254*1 17,96 207,4 4,70 1,1548 73 1201 59,59 980,6 24,93 1,6456 94 267 4 18,78 218,3 4,95 1,1626 74 1226 60,41 1001 25,56 1,6574 ZD 94 280*9 19,59 229,3 5,19 1,1704 75 1252 61,22 1022 26,24 1,6692 94 294 6 20,41 240,5 5,46 1,1783 76 1278 62,04 1043 26,91 1,6810 9А 308 4 21,22 251,6 5,71 1,1863 77 1303 62,86 1064 27,61 1,6927 97 322*4 22,04 263,3 5,97 1,1942 78 1329 63,67 1085 28,32 1,7043 9Я 336 6 22,86 274,9 6,25 1,2023 79 1355 64,49 1106 29,06 1,7158 9Q 351 0 23,67 286,4 6,53 1,2104 80 1382 65,31 1128 29,81 1,7272 4П 365 6 24,49 298,4 6,81 1,2185 81 1408 66,12 1149 30,58 1,7383 ои 41 380 3 25,31 310,4 7,09 1,2267 82 1434 66,94 1171 31,37 1,7491 01 49 395*2 26,12 322,6 7,37 1,2349 83 1460 67,75 1192 32,18 1,7594 44 410*3 26,94 334,8 7,66 1,2432 84 1486 68,57 1213 33,01 1,7693 оо 44 425*5 27,75 347,3 7,95 1,2515 85 1512 69,39 1234 33,87 1,7786 44 441*0 28'57 360,0 8,26 1,2599 86 1537 70,20 1255 34,75 1,7872 □и 4А 456*6 29'39 372,8 8,56 1,2684 87 1562 71,02 1275 35,65 * 1,7951 UV 47 472*5 30,20 385,6 8,87 1,2769 88 1586 71,84 1295 36,57 1,8022 4Я 488 5 31,02 398,8 9,19 1,2854 89 1610 72,65 1314 37,52 1,8087 оо 4Q 504 7 31,84 412,0 9,52 1,2941 90 1633 73,47 1333 38,50 1,8144 Оч/ 4П 521’1 32,65 425,4 9,83 1,3028 91 1656 74,28 1352 39,51 1,8195 41 537*8 33,47 439,1 10,17 1,3116 92 1678 75,10 1370 40,55 1,8240 Ч1 49 554*6 34,29 452,6 10,51 1,3204 93 1700 75,92 1388 41,61 1,8279 44 571*6 35,10 466,5 10,85 1,3294 94 1721 76,73 1405 42,71 1,8312 44 588*9 35,92 480,7 11,20 1,3384 95 1742 77,55 1422 43,84 1,8337 4К 606*4 36,73 495,0 11,54 1,3476 96 1762 78,37 1438 45,01 1,8355 4А 624*2 37,55 509,5 11,91 1,3569 97 1781 79,18 1454 46,20 1,8364 47 642 2 38'37 524,2 12,29 1,3663 98 1799 80,00 1469 47,43 1,8361 ч / 4Я 660 3 39,18 539,0 12,66 1,3757 99 1816 80,82 1482 48,70 1,8342 49 678,8 40,00 554,1 13,05 1,3853 100 1831 81,63 1494 50,00 1,8305 50 697,6 | 40,82 569,5 1 13,43 1,3951
6. Серная кислота и олеум 95 94 //. Исходные, промежуточные, конечные вещества Таблица П-48. Содержание H2SO4 и SO3 в растворах олеума и их плотность (р, г!см3) при 20° С Содержание SO* (своб.), вес. % Содержание SO4 общ. Содержание SOs общ. в пересчете на H2SO4, вес. % Р вес. % г/л мол. % 0 81,63 1494 50,00 100,00 1,8305 1 . 81,82 (1509) 50,30 100,23 (1,844) 2 82,00 (1514) 50,63 100,45 (1,846) 3 82,18 (1519) 50,91 100,68 (1,848) 4 82,37 (1524) 51,24 100,90 (1,850) 5 82,55 (1530) 51,57 101,13 (1,853) 6 82,73 1535 51,85 101,35 1,855 7 82,92 1541 52,17 101,58 1,858 8 83,10 1546 52,49 101,80 1,861 9 83,28 1552 52,85 102,03 1,864 10 83,47 1558 53,15 102,25 1,867 11 83,65 1564 53,48 102,48 1,870 12 83,84 1570 53,81 102,70 1,873 13 84,02 1577 54,18 102,93 1,877 14 84,20 1583 54,52 102,15 1,880 15 84,39 1590 54,83 103,38 1,884 16 84,57 1596' 55,18 103,60 1,887 17 84,75 1603 55,56 103,84 1,891 18 84,94 1609 55,92 104,05 1,894 19 85,12 1616 56,23 104,28 1,898 20 85,31 1623 .56,59 104,50 1,902 21 85,49 1629 56,95 104,73 1,906 22 85,67 1635 57,32 104,95 1,909 23 85,86 1642 57,69 105,18 1,912 24 86,04 1648 58,06 105,40 1,915 25 86,22 1654 58,43 105,63 1,918 26 86,41 1661 58,84 105,85 1,922 27 86,59 1667 59,19 106,08 1,925 28 86,77 1673 59,62 106,30 1,928 29 86,96 1680 59,97 106,53 1,932 30 87,14 1686 60,36 106,75 1,935 31 87,33 1692 60,75 106,98 1,938 ______ Продолжение табл. П-48 Содержание SO, (своб.), вес. % Содержание SO» общ. Содержание SO, общ. в пересчете на H2SO4, вес. % р вес. % г/л j мол. % 32 87,51 1699 1 61,15 107,20 1,941 33 87,69 1705 61,56 107,43 1,944 34 87,88 1711 61,96 107,65 1,947 35 88,06 1717 62,37 107,88 1,950 36 88,24 1723 62,79 108,10 1,953 37 88,43 1730 63,20 108,33 1,956 38 88,61 1737 63,65 108,55 1,960 39 88,80 1743 64,05 108,78 1,963 40 88,98 1748 64,50 109,00 1,965 41 89,16 1755 64,88 109,23 1,968 42 89,35 1760 65,34 109,45 1,970 43 89,53 1766 65,80 109,68 1,972 44 89,71 . 1772 66,24 109,90 1,975 45 89,90 1778 66,69 110,13 1,978 46 90,08 1784 67,17 110,35 ' 1,980 47 90,26 1790 67,60 110,58 1,983 48 90,45 1796 68,03 110,80 1,986 49 90,63 1802 68,52 111,03 1,988 50 90,82 1806 69,00 111,25 1,989 51 91,00 1812 69,47 111,48 1,991 52 91,18 1817 69,97 111,70 1,993 53 91,37 1822 70,42 111,92 1,994 54 91,55 1826 70,93 112,15 1,995 55 91,73 1832 71,40 112,38 1,997 56 91,92 1837 71,93 112,60 1,998 57 92,10 1841 72,40 112,82 1,999 58 92,29 1846 72,94 113,05 2,000 59 92,47 1849 73,46 113,28 2,000 60 92,65 1853 73,94 113,50 2,000 61 92,84 1858 74,50 113,72 2,001 62 93,02 1861 74,99 113,95 2,001 63 93,20 1865 75,56 114,18 2,001 64 93,39 1869 76,11 114,40 2,001
96 //. Исходные, промежуточные, конечные вещества Продолжение табл. II-48 Содержание SO2 (своб.) вес. % Содержание SO2 общ. Содержание SOs общ. в пересчете на H2SO4, вес. % Р веД % г/ г мол. % 65 93,57 1872 76,68 114,62 2,001 70 94Д9 (1886) 79,48 115,75 (1,996) 75 95,41 (1895) 82,45 116,88 (1,986) 80 96,33 (1903) 85,58 118,00 (1,975) 85 97,24 (1909) 88,89 119,12 (1,963) 90 98,16 (1913) 92,39 120,25 (1,949) 95 99,08 (1917) 96,09 121,38 (1 100 100,00 1920 100,00 122,50 1,920 ч а н и е. Если а — содержание SO3 общ. в водном растворе или олеуме, вес. %; 'b — содержание Н2 SO4 в водном растворе или олеуме, вес. 7о; SO3 своб. в олеуме, вес. %, ТО а = 0,81636 или b = 1,225а а = 81,63 4- 0,1837с или с = 5,4438 (а — 81,63) Таблица П-49. Вязкость растворов серной кислоты (в спз) [19, 24, 60, 122, 126] Концентра- ция H2SO4 вес. % Вязкость при ' —20° С 0°С 15° с 20° С 25° С 50° С 75° С 100° с 120° С 0 Кристал- (1,800) (1,24) (1,08) (0,940) (0,556) (0,390) — — 5 лизация То же 1,970 1,34 1,16 1,010 0,620 0,440 — — 10 2,138 1,48 1,29 1,122 0,686 0,480 — — 15 20 2 да 1,64 1,44 1,259 0,741 0,525 0,29 — 2^576 1,83 1,60 1,398 0,835 0,590 0,36 — 25 зда 2,Н 1,84 1,596 0,966 0,672 0,43 — 30 7,00 3'408 2,49 2,18 1,901 1,127 0,777 0,47 — 35 (8 2) 3^954 2,85 2,49 2,180 1,332 0,912 — 40 9,40 4,571 3,32 2,91 2,510 1,583 1,084 0,60 — 4Б (П,2) 13 1 5,426 3,94 3,45 2,953 1,892 1,311 0,68 — сд 6’478 4,4 3,9 3,547 2,275 1,596 0,77 0,65 55 (18) 23 5 7'998 5,3 4,75 4,273 2,754 1,936 0,91 0,72 60 10,233 6,75 6,0 5,370 3,361 2,323 1,08 0,87 65 (39) 13,932 8,85 7,75 6,855 4,140 2,783 1,31 1,08 70 (64) 91 7 19,952 12,3 10,5 9,016 5,129 3,311 1,59 1,31 75 31,478 17,8 14,7 12,303 6,412 3,936 1,92 1,48 80 Кристал- Кристал- (24) (20,5) 17,378 8,091 4,677 2,21 1,66 85 лизация То же лизация То же (27) (23) 19,724 9,183 5,248 2,48 1,81 90 )> 47,588 (29,8) (23,9) 18,197 9,089 5,356 2,49 1,92 95 130,15 44,926 (28,5) (23,1) 17,681 9,099 5,368 2,79 2,14 99,6 (92,23%) Кристал- Кристал- (35,6) (29,8) 24,20 10,80 6,06 2,67 2,07 100 лизация То же лизация То же (36,2) (30,4) 24,74 10,9 6,1 2,66 2,06 Примечание. Данные в скобках получены интерполяцией (уравнение Бачинского) соседних экспериментальных точек, отличающихся более чем на 1U с.
6. Серная кислота и олеум 97 Таблица П-50. Вязкость (в спз) концентрированных растворов серной кислоты [19, 149, 175] Концентрация H2SO4 вес. % Вязкость при -12,2° С 0° с 10° с 20° С 32° С Я43° С 60° с 100 °C 60 14,0 10,8 8,5 5,8 4,4 3,5 3,2 1,4 62 15,5 12,0 10,0 6,4 4,9 4,0 3,5 1,6 64 18,0 13,4 10,5 7,0 5,4 4,3 3,1 1,8 66 19,8 15,0 И,7 7,8 6,0 4,9 3,5 1,9 68 22,8 17,3 13,0 8,8 6,9 5,2 4,0 2,0 70 26,5 20,0 14,5 9,9 7,7 6,0 4,4 2,1 72 32,0 23,5 16,3 И,2 8,6 6,7 5,0 2,3 74 39,0 27,1 18,8 13,0 9,8 7,9 5,5 2,5 76 47,0 31,7 21,9 14,8 п,о 8,2 6,0 2,8 77,5 55,0 — — — — — — — 78 Кристал- лизация 36,5 25,6 16,8 12,6 9,2 6,5 2,9 80 То же 42,0 30,5 19,8 14,0 10,5 7,0 3,1 82 » Кристал- лизация 36,5 23,0 15,2 11,6 7,4 3,2 84 » То же 42,0 24,8 16,0 12,1 8,0 3,4 86 » » 42,5 25,2 16,6 12,5 8,0 3,5 88 » 49,0 41,8 24,9 16,4 12,4 8,0 3,7 90 » 47,0 38,9 23,9 15,8 12,0 7,9 3,8 92 72,0 45,0 35,5 22,6 '15,0 11,3 7,7 3,9 94 71,0 44,5 34,0 22,0 15,0 п,з 7,9 3,9 96 72,5 46,0 34,2 22,9 15,4 11,8 8,2 3,9 98 — 51,0 37,0 24,4 16,7 12,5 8,7 3,8 100 — — 43,0 27,5 19,0 14,0 9,0 3,8 Примечание. В интервале 85 — 95% и температурах ниже 70° С вязкость серной кислоты убывает с повышением концентрации. Таблица П-51. Вязкость (в спз) олеума [19, 122] Содержание SOs своб. в олеуме, вес. % Вязкость при 25° С 45° С 60° с 80° С 5 25,8 13,3 9,1 5,9 10 26,6 13,8 9,4 6,09 15 27,9 14,5 9,7 6,3 18 29,0 15,0 10,1 6,5 (96,3 при 0° С) 20 29,8 15,4 10,4 6,6 (101,3 при 0° С) 25 32,9 16,7 Н,2 7,0 30 37,6 18,5 12,0 7,4 40 (49,6) 21,7 13,5 7,9 50 (57,6) 23,2 13,2 (7,7) 60 51,8 18,5 9,9 62 45,8 17,2 (9,0) — 65 — 15,0 (7,6) -— 70 — 11,3 — 80 — 5,2 — 90 — 1,9 — — 7 Справочник сернокислотчнка
Продолжение табл. II-52 Темпе- ратура кристал- лизации °C Кон це ве H2SO4 нтрация, с - % SO3 общ. Точка и линии на рис. П-2 Состав твердой фазы Темпе- ратура кристал- лизации °C Концеь вес H2SO4 1трация, о/ • /0 SO3 общ. Точка и линии на рнс. П-2 Состав твердой фазы —46,3 —44,6 —43,6 —42,9 68 68,5 69 69,5 55,51 55,92 56,33 56,73 ЖК H2SO4«2H2O (метастаб.) —14,1 —17,5 —22,0 —27,0 —31,2 91,5 92 92,5 93 93,5 74,69 75,10 75,51 75,92 76,33 ПР H2SO4.H2O —42,70 69,70 56,90 К Эвтектика H2SO4-3H2O+ +H2SO4-2H2O —34,86 93,77 76,55 р Эвтектика H2SO4-H2O | H2SO4 —42,0 —40,6 —39,9 —39,5 70 71 72 73 57,14 57,96 58,77 59,59 км H2SO4-2H2O —31,9 —26,5 —22,6 — 16,5 — 12,6 —9,8 —7,0 —3,7 —0,7 4~ 1,8 4,5 7,5 94 94,5 95 95,5 96 96,5 97 97,5 98 98,5 99 99,5 76,73 77,14 77,55 77,96 78,37 78,77 79,18 79,59 80,00 80,41 80,82 81,22 PC H2SO4 —39,51 73,13 59,70 м H2SO4-2H2O (точка плавления) —39,7 73,5 60,00 мн H2SO4-2H2O —51,5 —47,2 —42,5 72,5 73 73,5 59,18 59,59 60,00 лн H2SO4 -Н2О (метастаб.) 10,371 100 | 81,63 с h2so4 (точка плавления) 9,6 8,7 7,7 6,6 so3 1 2 3 4 81,82 82,00 82,18 82,37 ст H2so4 —39,87 73,68 60,15 н Эвтектика H2SO4-2H2O+ +H2SO4-H2O 7' —36,2 1 74 60,41 —33,5 74,5 60,82 —29,5 75 61,22 —25,8 75,5 61,63 —22,2 76 62,04 —18,9 76,5 62,45 —15,5 77 62,86 —12,2 77,5 63,26 —9,5 78 63,67 —7,2 78,5 64,08 —5,0 79 64,49 НП HaSO4«H2O -2,5 79,5 . 64,90 —0,1 80 65,31 *1,7 80,5 65,71 3,3 81 66,12 4,8 81,5 66,53 5,9 82 66,94 6,8 82,5 67,35 7,5 83 67,75 8,1 83,5 68,16 8,45 84 68,57 H2SO4-HaO 8,56 84,48 68,96 П (точка плавления) 8,0 85 69,39 7,3 85,5 69,80 6,5 86 70,20 5,6 86,5 70,61 4,6 87 71,02 3,4 87,5 71,43 2,1 88 71,84 ПР HaSO4-HsO 0,5 88,5 72,24 —1,4 89 72,65 —3,2 89,5 73,06 —5,5 90 73,47 1 IQ 90,5 73,88 —11,5 91 74,28 5,4 5 82,55 4,1 6 82,73 2,8 7 82,92 1,5 8 83,10 0 9 83,28 —1,5 10 83,47 CT H2SO4 —2,9 11 83,65 —4,5 12 83,84 —6,0 13 84,02 —7,5 14 84,20 —9,3 15 84,39 —10,15 15,61 84,50 T Эвтектика H2SO4+H2S2O —9,0 16 84,57 —5,8 17 84,75 —2,8 18 84,94 —0,1 19 85,12 +2,5 20 85,31 5,0 21 85,49 7,4 22 85,67 9,8 23 85,86 H,9 24 86,04 ТУ HsSaO7 13,7 25 86,22 15,5 26 86,41 17,1 27 86,59 18,7 28 86,77 20,3 29 86,96 21,8 30 87,14 23,3 31 87,33 24,7 32 87,51
Продолжение табл. II-52 Темпе- ратура кристал- лизации °C Конце ве HsSO4 нтрация, с. % SOs общ. Точка и линии на рис. П-2 Состав твердой фазы Темпе- ратура кристал- лизации °C Конце! вес H2SO4 1трация, • % SOs общ. Точка и линии на рис. 11-2 Состав твердой фазы —46,3 —44,6 —43,6 —42,9 68 68,5 69 69,5 55,51 55,92 56,33 56,73 жк H2SO4.2H2O (метастаб.) —14,1 — 17,5 —22,0 —27,0 —31,2 91,5 92 92,5 93 93,5 74,69 75,10 75,51 75,92 76,33 пр H2SO4.H2O —42,70 69,70 56,90 к Эвтектика H2SO4-3H2O+ +H2SO4-2H2O —34,86 93,77 76,55 р Эвтектика H2SO4-H2O+H2SO4 —42,0 —40,6 —39,9 —39,5 70 71 72 73 57,14 57,96 58,77 59,59 км H2SO4-2H2O —31,9 —26,5 —22,6 —16,5 —12,6 —9,8 —7,0 —3,7 —0,7 + 1,8 4,5 7,5 94 94,5 95 95,5 96 96,5 97 97,5 98 98,5 99 99,5 76,73 77,14 77,55 77,96 78,37 78,77 79,18 79,59 80,00 80,41 80,82 81,22 PC H2SO4 —39,51 73,13 59,70 м H2SO4-2H2O (точка плавления) —39,7 73,5 60,00 мн H2SO4-2H2O —51,5 —47,2 —42,5 72,5 73 73,5 59,18 59,59 60,00 лн H2SO4 • H2O (метастаб.) 10,371 100 81,63 с H2SO4 (точка плавления) 9,6 8,7 7,7 6,6 SO3 1 2 3 4 81,82 82,00 82,18 82,37 ст H2SO4 —39,87 73,68 60,15 н Эвтектика H2SO4 -2Н2О+ + H2SO4-H2O -36,2 —33,5 —29,5 —25,8 —22,2 —18,9 —15,5 —12,2 —9,5 —7,2 —5,0 —2,5 —0,1 + 1,7 3,3 4,8 5,9 6,8 7,5 8,1 8,45 74 74,5 75 75,5 76 76,5 77 77,5 78 78,5 79 79,5 80 80,5 81 81,5 82 82,5 83 83,5 84 6d,4i 60,82 61,22 61,63 62,04 62,45 62,86 63,26 63,67 64,08 64,49 . 64,90 65,31 65,71 66,12 66,53 66,94 67,35 67,75 68,16 68,57 НП H2SO4-H2O 8,56 84,48 68,96 П H2SO4’H2O (точка плавления) 8,0 7,3 6,5 5,6 4,6 3,4 2,1 0,5 —1,4 —3,2 —5,5 —8,3 —11,5 85 85,5 86 86,5 87 87,5 88 88,5 89 89,5 90 90,5 91 69,39 69,80 70,20 70,61 71,02 71,43 71,84 72,24 72,65 73,06 73,47 73,88 74,28 ПР H2SO4-H2O 5,4 4,1 2,8 1,5 0 —1,5 5 6 7 8 9 10 82,55 82,73 82,92 83,10 83,28 83,47 СТ HaSO4 —2,9 11 83,65 —4,5 12 83,84 —6,0 13 84,02 —7,5 14 84,20 —9,3 15 84,39 —10,15 15,61 84,50 Т Эвтектика H2SO4+H2S2O —9,0 16 84,57 —5,8 17 84,75 —2,8 18 84,94 —0,1 19 85,12 +2,5 20 85,31 5,0 21 85,49 7,4 22 85,67 9,8 23 85,86 Н,9 24 86,04 ТУ h2s2o7 13,7 25 86,22 15,5 26 86,41 17,1 27 86,59 18,7 28 86,77 20,3 29 86,96 21,8 30 87,14 23,3 31 87,33 24,7 32 87,51
Продолжение табл. II-52 Темпе- ратура кристал- лизации °C Концентрация, вес. % Точка и ЛИНИИ на рис. П-2 Состав твердой фазы Темпе- ратура кристал - лизации °C Концентрация, вес. % Точка и линии на рис. П-2 Состав твердой фазы so3 SO3 общ. SO3 SOs общ. 26,1 33 87,69 0,35 —0,7 27,5 34 87,88 63 64 93,20 93,39 хц H2SO4-2SO3 28,7 35 88,06 30,0 36 88,24 31,1 37 88,43 — 1,1 64,35 93,45 ц Эвтектика H2SO4-2SO3+SO3tb 32,1 38 88,61 33,1 33,7 34,3 34,6 39 40 41 42 88,80 88,98 89,16 89,35 ТУ H2S2O7 —0,35 + 1,45 2,3 3,7 65 66 67 68 69 70 93,57 93,75 93,94 94,12 34,9 35,0 43 44 89,53 89,71 4,9 6,1 94,31 94,49 7,0 71 94,67 35,15 44,79 89,86 У H2S2O7 (точка плавления) 8,2 9,5 72 73 94,86 95,04 10,8 12,0 74 95,22 95,41 75 35,0 45 89,90 13,2 76 95,59 34,9 14,3 77 95,78 46 90,08 78 34,5 15,3 95,96 47 90,26 79 33,8 16,15 96,14 48 90,45 16,9 80 96,33 32,8 49 90,63 17,5 81 96,51 31,7 ч 50 90,82 18,1 82 96,69 SO3tb 30,3 51 91,00 18,5 83 96,88 28,8 52 91,18 18,8 84 97,06 26,9 53 91,37 УФ H2S2O7 19,05 85 97,24 24,8 54 91,55 19,25 86 97,43 22,6 55 91,73 19,35 87 97,61 19,9 56 91,92 19,4 88 97,80 17,2 57 92,10 19,35 89 .97,98 • 14,1 58 92,29 19,25 90 98,16 10,8 59 92,47 19,15 91 98,35 7,6 60 92,65 19,0 92 98,53 3,9 61 92,84 18,8 93 98,71 18,6 94 98,90 18,35 95 99,08 1,00 61,8 92,98 Ф Эвтектика H2S2O7+H2SO4 -2SO3 18,1 17,8 96 97 99,27 99,45 17,5 98 99,63 17,15 99 99,82 1,2 62,0 93,02 X H2SO4-2SO3 (точка плавления) 16,8 100 100 ц SO3 (точка плавления) Примечание, хорошо согласуются с Использованные при составлении таблицы экспериментальные данные С. М. Goble, Н. F. Betz и данными Т. R. Rubin, W. F. Giauque [132] о температурах плавления гидратов (в °C): S. H. Maron [53] H2SO4......................... 10,37 H2SO4-H2O.................... 8,48 H2SO4-2H2O.................... 39,46 и о температурах в точке перехода Е гидрата H2SO43H2O (/ = —36,34’С).
Рис. II-2. Диаграмма кристаллизации в системе S03—Н20.
6. Серная кислота и олеум 105 Таблица П-53. Свойства гидратов серной кислоты {57, 70, 71, 132} Серная кислота и ее гидраты Концентрация H2SO4 при т. пл ., вес. % Молекулярный вес 1 T. пл., °C Теплота плавления ккал/моль Стандартные термодинами- ческие величины Ср кал/(моль-град) S кал [{моль-град) ... ! кал/моль HoSO, 100 98,082 10,31 2,560 33,20 37,501 22,633 H2SO4-H2O 84,48 116,09 8,48 4,646 57,35 50,555 33,566 H2SO4-2H2O H2SO4-3H2O H2SO4-4H2O H2SO4-6,5H2O 73,13 134,11 —39,47 4,360 62,34 66,063 40,919 65,79 152,13 —36,39 5,735 76,23 82,549 51,723 57,64 170,15 —24,27 7,324 91,35 99,091 62,054 45,58 215,19 —52,88 8,175 136,30 140,512 86,443 Примечание. В настоящее время считают определенно установленным существо- вание пяти гидратов серной кислоты, содержащих 1, 2, 3, 4 и 6,5 моль воды на 1 моль серной кислоты. Предполагавшееся ранее существование устойчивых гидратов другого состава не подтверждено 1571. Таблица П-54. Температуры кипения растворов серной кислоты и олеума при 760 мм рт. ст. [41, 63, 66, 80, 97, 108, 149, 174] Концен- трация H2SO4 вес. % Т. кип. °C Концен- трация H2SO4 вес. % Т. кип. °C Концен- трация H2SO4 вес. % Т. кип. °C 0 Рас' 100,00 Г В 0 р Ы 34 серной кис. 109,55 НОТЫ 68 163,52 2 100,34 36 110,79 70 164,69 (165) 4 100,68 38 112,15 72 170,78 (171) 6 101,02 40 113,64 (115) 74 177,85 8 101.36 42 115,11 76 185,63 10 101,70 (102) 44 116,68 78 193,91 (194) 12 102,16 46 118,23 80 203,02 (202) 14 102,62 48 120,00 82 211,18 (211) 16 103,08 50 123,60 (124) 84 220,53 18 103,54 52 124,48 86 230,75 20 104,01 (104,3) 54 127,51 88 241,93 (241) 22 104,50 56 130,85 90 255,0 (256) 24 105,25 58 134,68 92 270,1 (273) 26 105.91 60 139,88 (140) 94 286,7 (292) 28 106,75 62 143,42 96 307,8 (314) 30 107,33 (107,7) 64 148,23 98 327,2 (336) 32 108,48 66 153,45 99 310,0 (320) %SO3 сво( 5 /, °C X)SO3 своб Олеум t, °C 100 %SO3 сво 274,44 (290) 5 t, °C 0 274,44 (290) 1 34 112,60 1 68 55,66 2 240,55 1 36 108,40 70 53,89 (57)
106 II. Исходные, промежуточные, конечные вещества Продолжение табл. 11 -54 Концен- трация SOs своб % Т. кнп. °C Концен- трация SOiсвоб % Т. кип. °C Концен- трация SO3 своб % Т. кип. °C 4 218,33 38 104,20 (105) 72 52,88 6 198,90 40 100,00 (101) 74 51,89 8 185,00 42 95,89 (97) 76 50,90 10 173,33 (180) 44 91,78 78 49,89 12 165,56 46 87,67 80 48,89 (50) 14 157,23 48 83,56 (86) 82 48,34 16 151,11 50 79,45 (83) 84 47,79 18 146,11 (151) 52 76,14 (80) 86 47,24 20 141,10 (145) 54 72,80 88 46,69 22 137,10 (140) 56 69,46 90 46,12 (47) 24 133,10 58 66,12 (71) 92 45,88 26 129,10 60 62,78 (68) 94 45,63 28 125,10 (126) 62 61,00 (65) 96 45,38 30 121,10 (122) 64 59,22 98 45,13 32 116,80 (118) 66 57,23 100 44,88 (44,8) Пр имечаиия. 1.В от 98 до 100% H2SO4 данные исследователей сильно состава приводятся такие т. кип.: интервале расходятся. Для азеотропа следующего вес. % 98,93 Т. кип., °C 317,0 Литература Ьо] 98,39 326,0 Ьо] — 331,7 In ] 98,5 338,0 [Рб] 98,32 338,8 [27] 2. В скобках приведены т. кип. по данным 166. 80, 97, 149]. Таблица П-55. Температура кипения (в °C) растворов серной кислоты при различном давлении [36, 44, 62] Концентрация Абсолютное давление в мм рт. ст. H2SO4, вес. % 760 99,5 74,2 61,4 48,7 29,53 108,2 57,2 51,4 47,2 42,7 39,92 115,4 62,7 54,9 51,6 46,6 50,87 126,5 72,8 65,5 62,1 57,2 59,32 139,2 85,8 78,2 75,0 69,9 71,17 167,5 112,0 106,0 101,5 96,6 79,43 197,5 140,4 132,5 128,0 122,6 85,60 227,0 168,0 160,2 155,3 149,8 90,60 260,0 197,0 188,7 183,5 177,5 93,19 276,0 213,5 210,0 200,0 193,5 Концентрация Абсолютное давление в мм рт. ст. HjSO4, вес. % 36,0 23,4 18,3 13,2 8,1 29,53 37,3 28,6 24,4 19,3 15,5 39,92 41,6 32,2 27,7 22,8 17,8 50,87 51,0 41,6 38,2 32,2 23,9 59,32 63,2 54,4 49,9 44,4 36,6 71,17 90,0 80,5 76,1 70,5 61,6 79,43 116,0 106,0 101,5 95,4 86,6 85,60 142,0 131,5 127,0 120,5 111,0 90,60 169,6 158,6 154,0 147,0 137,0 93,19 185,9 174,9 169,1 161,0 152,0
Давление насыщенного пара (в мм рт: ст.) при концентрации H2SO4, вес. % Измерено статическим методом.
6. Серная кислота и олеум 109 Таблица П-57. Давление (мм рт. ст.) насыщенного пара водных растворов серной кислоты [65, 150] Концентрация H2SO4, вес. % Таблица 11-58. Парциальное давление паров серной кислоты pHjso4 и воды рн о (в мм рт. ст.) над 75—90%-ными растворами серной кислоты * [8] t, °C PH2SO4 рн2о PH2SO4 РН2О Над 75% -ной H2SO4 Над 80% - н о й H2SO4 120 0,0006 100,2 0,0024 44,16 140 0,0037 225,4 0,0114 102,8 160 0,0145 471,0 0,0473 222,3 180 0,172 447,7 Над 85% -ной Н 2SO4 Над 90% - ной H2SO4 120 0,0075 18,28 0,022 6,40 140 0,032 44,36 0,078 16,29 160 0,118 99,5 0,252 38,11 180 0,383 207,5 0,726 82,60 * Измерено методом струи. Таблица П-59. Парциальное давление (в мм рт. ст.) паров серной кислоты (рн so ) и воды (рНгО) над растворами серной кислоты [2, 63, 160] Концентрация H2SO4, вес. % t. °C 99,23 98,0 95,06 91,26 89,25 PH2SO4 PH2SO4 РН2О PH2SO4 РН2О PH2SO4 РН2О PH2SO4 РН2О 180 9,5 1,3 0,12 3,1 11,7 0,51 31,6 0,47 69,4 190 14,0 2,2 0,21 4,0 17,5 0,84 40,0 0,75 94,7 200 20,5 3,4 0,35 5,2 25,8 1,35 70,7 1,17 128,4 210 29,5 5,4 0,55 6,8 37,3 2,13 102,6 1,76 172,2 220 42,1 8,3 0,87 9,1 53,0 3,24 144,3 2,56 230,0 230 60,1 12,5 1,30 12,0 74,1 4,84 199,2 3,71 306,0 240 83, Г 18,6 2,01 15,9 102,1 7,12 270,6 5,22 403,2 250 115,2 27,1 2,98 21,2 139,0 10,22 360,1 7,16 530,0 260 158,0 39,2 4,35 28,3 186,5 14,45 470,8 9,66 691,5 270 214,9 55,6 6,25 38,0 247,1 20,02 604,5 — — 280 286,6 78,1 8,94 50,7 323,8 — — — — 290 389,1 109,1 12,40 67,9 420,2 — — — — 300 517,2 151,7 17,12 90,7 538,6 — — — — 310 684,7 202,8 23,35 105,7 607,7 — — — — 320 785,1 272,7 31,50 — — — — — — 15%. Величины Точность до а н и е. приведенных в таблице данных от 5 серной кислоты, которая заметна уже при температурах р и м е даны без учета диссоциации П PH2SO4 выше 200° С (о степени диссоциации см. стр. 85).
по //. Исходные, промежуточные, конечные вещества Давление паров над 100%-ной H2SO4 [2J: t. сс PH2SO4 мм'рт. ст. /, °с PH2SO4 мм рт. ст 250 60 350 400 275 115 380 450 300 180 400 980 325 317 Таблица П-60. Парциальное давление (в мм рт. ст.) паров серной кислоты (Рцгзо ) и В°ДЫ (Рн,о) при различной температуре [1] Концентра- ция H2SO4 вес. % Температура, °C 25 100 150 PH2SO4 рн2о PH2SO4 РН2О PH2SO4 РН2О 20 1-ю-14 20,88 8-Ю-10 678 30 1-10~13 17,89 4-Ю-9 590 — — 40 2-Ю’12 13,42 4-10-8 474 — — 50 3-Ю"11 8,28 3 • 10"’ 326 . — 60 (2-IO"9) 3,86 (9-Ю-6) 178 — — 70 5-Ю"8 1,08 7-10-® 67 2-Ю-3 471 75 • 3-10"7 0,41 3-Ю’4 32 6-ю-3 248 80 2-10~6 0,12 1,2-10-3 13,9 0,02 127 85 8 • 10~6 3,9-10" 2 6-10’3 5,39 0,1 54,5 90 3•10“6 7,6-10-3 0,015 1,48 0,2 17,3 95 8• 10~в (6-Ю"4) 0,04 0,20 0,6 3,4 98,3 2,5-10“4 — 0,1 — 1,6 — Температура, °C Концентра- 200 250 300 ция H4SO4 вес. % PH2SO4 РН2О PH2SO4 рн2о PH2SO4 рн2о 80 0,2 735 1,0 >760 — — 85 0,9 339 5,1 >760 — —- 90 2,0 118 9,5 595 29 2160 95 4,5 32,2 21,8 207 76 950 98,3 И,7 —- 6,0 — 200 — Примечание. Данные рассчитаны приведены интерполированные данные. на основе общего давления пара. В скобках
6. Серная кислота и олеум 111 Таблица П-61. Общее давление насыщенного пара (в .и.и рт. ст.} над олеумом [108, 109] Содержание SO» своб в олеуме, вес. % О 5 | 10 60 65 70 20 30 40 50 60 70 80 90 100 НО 120 130 140 150 160 170 12 18 23 35 54 78 112 162 236 360 24 34 52 76 114 167 240 334 470 655 37 60 89 128 194 294 396 558 824 57 89 138 209 316 460 650 84 140 225 334 459 752 135 220 351 530 74 119 209 339 515 840 63 115 192 313 504 794 55 100 173 290 469 728 50 89 153 257 426 688 46 82 162 230 384 628 73 128 217 354 579 954 111 164 197 300 330 500 545 816 880 — Примечание. В области невысоких температур и концентраций данные [108, 109} занижены и при температурах ниже 80 °C и концентрациях SO2 своб менее 30% заслу- живают предпочтения данные [17] в табл. 11-62. Таблица II-'62. Парциальное давление (в мм рт. ст.) трехокиси серы над олеумом при различной температуре [17] Концен- трация SO» своб, % Температура, °C 20 30 40 50 60 70 80 4 0,52 0,84 1,46 2,51 4,40 6 0,70 1,32 2,38 3,78 7,20 8 0,58 1,00 2,07 3,32 5,60 10,00 10 >0,74 1,38 2,34 4,50 8,00 13,40 12 0,50 0,90 1,77 2,92 5,88 10,0 17,00 14 0,60 1,10 2,14 3,65 7,32 12,1 21,2 16 0,61 1,28 2,51 4,60 9,10 14,8 26,3 18 0,78 1,50 2,90 5,60 10,8 18,5 33,2 20 0,90 1,78 3,48 6,65 13,1 22,8 41,4 22 1,04 2,12 4,28 7,72 15,9 28,7 51,7 24 1,20 2,60 5,23 10,02 19,9 36,0 26 1,40 3,20 6,30 12,4 25,0 45,4 • 28 1,64 3,80 7,52 15,4 31,2 56,1 30 2,10 4,70 10,0 10,8 38,3 69,0 32 3,30 6,70 13,0 25,3 47,0 86,0 34 5,40 16,3ч 32,1 60,2 109,6 Примечание. По данным [17] вычислены величины для целых значений кон- центрации и температуры.
Таблица П-63. Парциальное давление паров SO3 (в мм рт. ст.) над концентрированным олеумом при различной температуре [150] Концен- трация SOs своб. вес. % Концен- трация H2SO4 вес. % Температура, °C 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 74,0 101,6 138,2 186,4 31,11 107,0 4,0 6, 8,9 13,0 18,8 26,9 38,1 53,4 144,2 190,4 249,4 324,2 35,55 108,0 — 15,9 22,4 31,4 43,4 59,4 80,8 108,3 258,3 332,5 425,0 539,5 39,99 44,44 53,33 109,0 110,0 112,0 76,1 103,2 138,5 64,5 100,5 184,0 86,6 133,7 242,4 115,3 176,1 316,6 152,1 230,1 409,9 199,0 298,2 526,6 383,5 489,5 — 57,77 113,0 96,9 130,9 175,1 232,1 304,9 397,1 Концен- трация Температура, °C 512,9 657,4 H2SO4 вес. % 80 85 90 62,21 114,0 119,1 160,7 214,9 284,5 373,3 485,8 626,9 802,8 107 249,2 330,5 434,9 66,66 115,0 144,2 к 194,3 259,2 342,6 448,8 583,0 751,2 960,4 Примечание. Данные [150] дают более высокие значения ₽SO. чем величины, приведенные в табл. П-61 по данным [108, 109].
114 II. Исходные, промежуточные, конечные вещества Таблица П-65. Мольная теплоемкость [Ср, кал! (моль-град)\ серной кислоты и ее гидратов при низких температурах [57, 70, 71, 124, 1321 Т, °к H2SO4 H2SO4H2O H2SO4-2H2O H2SO4-3H2O H2SO4-4H2O H2SO<- 6,5 H2O 300 33,29 51,43 62,46 76,32 92,44 136,38 298,15 33,20 51,35 62,34 76,23 91,35 136,30 290 32,79 51,01 61,84 75,81 91,94 135,86 280 22,93 29,48 61,30 75,39 91,46 135,15 270 22,26 28,57 60,81 75,04 91,00 134,19 260 21,59 27,66 60,35 74,77 90,57 132,91 250 20,92 26,76 59,65 74,54 90,16 131,31 240 20,26 25,85 59,59 74,35 46,42 129,36 230 19,59 24,94 30,41 39,50 44,72 127,04 15 0,78 0,56 1,03 1,14 1,87 2,04 Серная кислота н ее гидраты T, ° к Состояние жидкое твердое H2SO4 - 283,46 32,45 23,16 H2SO4 • Н2О 281,63 50,66 29,63 H2SO4-2H2O 233,68 59,38 30,81 H2SO4-3H2O 236,76 74,29 40,57 H2SO4-4H2O 244,88 89,96 47,25 H2SOr6V8H2O 220,27 124,59 62,39 Т а б л и ц а П-66. Теплоемкость [с, ккал1(кг-град)\ концентрированной серной кислоты и олеума при 19,6 °C [85] Концентра- ция H2SO4 вес. % С Содержание, вес. % С SO» своб H2SO4 95,51 0,3526 1,723 100,39 0,3327 96,13 0,3489 3,152 100,71 0,3317 96,77 0,3447 4,573 101,03 0,3299 97,38 0,3422 6,083 101,37 0,3288 98,01 0,3406 7,637 101,72 0,3278 98,65 0,3366 9,102 102,05 0,3270 99,22 0,3353 10,434 102,35 0,3255 99,78 0,3368 11,800 102,66 0,3247 99,91 99,97 0,3363 0,3370 Теплоемкость [с, ккал!(кг-град) ] олеума при 30° С [ПО, 147]: Содержание SOs своб, % с Содержание SOj своб, % с Содержание SOs своб, % с 0 0,34р 30 0,320 60 0,380 5 0,332 35 0,321 62 0,390 10 0,327 40 0,325 64 0,405 15 0,322 45 0,332 66 0,420 20 0,320 50 0,324 68 0,435 25 0,319 55 0,360 70 0,450
6. Серная кислота и олеум 115 72 0,465 82 0,560 92 0,675 74 0,484 84 0,583 94 0,700 76 0,500 86 0,605 96 0,725 78 0,523 88 0,630 98 0,750 80 0,540 90 0,650 100 0,770 Таблица 11-67. Теплота растворения жидкой SO3 в воде с образованием олеума по реакции х503ж + Н20ж = H2SO4 (х — 1) 5О3ж 4- Q и теплота бесконечного разбавления олеума водой при 18° С [38, 67] Концентрация олеума после смешения, вес. % X Теплота растворения AQco - ккал/моль SOa SOs своб SOs общ ккал/кг SO3 ккал/моль SOs ккал/моль НгО 0 81,63 1,000 265 21,18 21,18 22,05 10 83,47 1,136 241 19,30 22,0 23,95 20 85,30 1,306 217 17,35 22,6 25,90 30 87,14 1,525 192 15,35 23,2 27,90 40 88,98 1,817 167 13,35 24,2 29,90 50 90,82 2,226 141 11,30 25,2 31,59 60 92,65 2,837 115 9,20 26,0 34,05 70 94,49 3,859 88 7,05 27,3 36,20 80 96,32 5,907 60,6 4,85 28,4 38,40 90 98,16 12,005 31,8 2,55 30,2 40,70 100 100 оо 0 0 — 43,23 Пример: Сколько тепла выделится при смешении 240 кг SO3 и 42,5 кг Н2О при 18° С? 240-100 Общая концентрация SO3 в образующемся растворе 240 + 42,5 84>95%« что соответствует примерно 18%-ному олеуму. Интерполяцией находим, что при образовании 18%гного олеума на 1 кг SO3, смешиваемого с водой, выделится около 222 ккал тепла. Таким образом, общее количество выделяющегося тепла 240-222 = = 53 200 ккал. Т а б л и ц а П-68. Теплота абсорбции Q газообразной SO3 водой с образованием олеума или 100%-ной H2SO4 [67] по реакции: xSO3r + Н20ж = H2SO4 (х — 1) 5О3ж + Q Концентрация олеума, вес. % SOs своб X Q Концентрация олеума, вес. % SOs своб X Q ккал/моль SOs 1 ккал/кг SOs ккал/моль SOs ккал/кг SOs 0 1,000 31,48 394 60 2,837 19,50 244 10 1,136 29,60 370 70 3,859 17,35 217 20 1,306 27,65 345 80 5,907 15,15 189 30 1,525 25,65 320 90 12,005 12,85 161 40 1,817 23,65 295 100 со 10,30 129 50 2,226 21,60 270 8*
Т абли.ца II-69. Энтальпия системы Н20—H2SO4—S03 [66] (//, ккал/кг раствора) t, °C Концентрация H2SO4, вес. % 0 10 20 30 40 50 60 70 80 85 90 95 100 18 18 —22,1 —59,9 —97,4 — 132,3 161,6 — 190,1 —212,1 —224,5 —224,8 —220,8 -213,9 —201,7 0 0 —38,6 —75,0 — 111,2 — 144,6 172,4 —199,5 —220,5 —232,4 —232,6 —227,7 —220,1 —207,5 20 20 —20,3 —58,2 —95,9 — 130,9 160,4 — 189,1 —211,2 —223,6 —223,9 —220,0 —213,2 —201,1 40 40 —2,0 —41,5 —80,6 — 117,2 — 148,4 — 178,5 —201,6 —214,6 —215,1 —212,1 —206,0 — 194,3 60 60 16 —25 —65 — 104 — 136 — 168 — 192 —205 —206 —204 — 199 — 187 80 80 35 —8 —50 —90 — 124 — 157 — 182 — 196 — 197 — 196 — 191 — 180 100 100 53 9 —35 —76 —112 — 146 — 172 — 186 — 188 — 187 — 184 — 173 120 — (71) (26) (-20) (-62) —100 — 135 — 161 — 177 — 179 — 179 — 176 — 166 140 — — — — (-87) — 124 — 151 — 167 — 169 — 170 — 168 — 158 160 — — — — — (-НЗ) — 140 -157 — 160 — 161 — 159 — 150 180 — — — — — — (-130) — 146 — 150 — 152 — 151 — 142 200 — — — — — — — — 136 — 140 — 143 — 142 — 134 220 —. — — — — — — — (-126) — 131 — 133 — 134 — 126 240 — — — — — — — — (-121) — 124 — 125 — 118 260 — — — — — — — — — (-П4) — 116 — 109 280 — — — — — — — — — — — 107 — 101 300 — — — — — — — — — — — —97 (-92) 320 — — — — — — — — — — — (-88) Т. кип, раствора упомя- нутого выше состава, °C 100 102 104 108 115 124 140 165 202 225 256 302 290 Н при т. кип., ккал/кг 100 55 12 —29 —66 —97 — 124 — 138 — 135 — 128 —116 —96 —96 Продолжение табл. П-69 1 А 1 “U57 t, °C Содержание SOs своб. в олеуме, вес. % 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 18 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 —188,3 —194,1 — 187,7 —180,9 — 174 —167 —160 — 152 — 145 — 137 —129 (—121) —171,8 —177,6 — 171,2 —164,4 — 158 —150 — 143 — 136 — 128 (—120) — 153,4 —159,2 — 152,8 — 146,0 — 139 — 132 —125 —117 (-но) —134,4 —140,5 — 133,7 — 126,7 —120 — 112 — 105 (-97) — 115,5 — 122,0 — 114,8 — 107,4 — 100 —92 (-84) —93,1 — 100,4 —92,3 —84,1 —76 (-67) —69,7 —77,9 —68,7 —59,3 (-50) —44,3 —54,0 —43,2 —32,1 (-21) — 17,7 —29,3 — 16,4 —3,2 (Ю) -4 13,6 0 15,1 30,4 (46) Т. кип. рас- твора упо- мянутого выше со- става, °C 180 145 122 101 83 68 57 50 47 45 Н при т. кип., ккал! кг — 129 — 126 — 117 — 104 —91 —72 —51 —26 1,5 34.3 а н и е- При расчете энтальпии принято, что при 0° С энтальпии SO. ж и Н,О ж оавны нулю Таким образом, эти значения включают теплоту нагревания SO. ж и Н.О ж от 0 по IR^'c трпч^т температуры" ‘ “ ра™Ра »«“»»>«> состава в теплоту, затрачеввую 1. «агтоав»'? расткрз "?°% их смешения при 18° С до указанной в таблице
118 //. Исходные, промежуточные, конечные вещества Диаграмма энтальпия — состав для серной кислоты и олеума* Диаграмма (рис. П-З) помещена в конце книги (задний форзац). Пояснения к диаграмме: 1) энтальпия отнесена к 1 кг раствора; 2) концентрации растворов серной кислоты и олеума выражены одинаково в вес. % H2SO4; 3) на диаграмме нанесены линии кипения серной кислоты и олеума при дав- лении 1 атм, а также линия кристаллизации гидратов серной кислоты. Три пунктирных линии внизу справа относятся к температурам 0, —10 и —20° С; 4) при построении диаграммы энтальпии H2SO4 ж и Н2О ж при 0° С при- няты равными нулю; 5) значения энтальпий вычислены по данным [66]; 6) примеры пользования диаграммой даны ниже, а соответствующие этим примерам линии нанесены на диаграмму. Примеры пользования диаграммой: 1) 98%-ная кислота (20е С) разбавляется водой (15° С) до получения 77%-ной H3SO4. Температура смеси равна 151° С. Для охлаждения до 20° С от 1 кг смеси следует отнять 63 ккал; 2) олеум (20% SO3 своб.) при 40°С смешивается с 50% -ной кислотой при этой же температуре. Температура полученной смеси, содержащей 93,7% H2SO4, равна 1659 С. Чтобы охладить ее до 10° С, от 1 кг смеси следует отнять 37 — (—24) = — 61 ккал; 3) 90% -ная кислота при охлаждении до —20° С распадается на твердую фазу (H2SO4• Н2О) Н =—102 ккал!кг, содержащую 84,6% H2SO4, и жидкую фазу Н = — —42,5 ккал!кг, содержащую 91,6% H2SO4. Энтальпия смеси — 55,5 ккал/кг. Ко- личество выпавших кристаллов составляет 22,2% от массы смеси. Таблица П-70. Теплота нагревания растворов серной кислоты и олеума (в ккал!кг) Концен- трация кислоты, вес. % Температура, °C 20 40 60 ’ 80 100 120 150 200 250 Серная кис лота 1 19,8 39,6 59,5 79,3 99,2 — — — — 2 19,6 39,2 58,8 78,4 98,1 — — — — 3 19,4 38,8 58,3 77,7 97,3 — — — — 4 19,2 38,4 57,7 77,0 96,3 — — — — 5 19,0 38,0 57,1 76,1 95,3 — — — — 6 18,8 37,7 56,6 75,5 94,6 — — — — 7 18,6 37,3 56,0 74,8 93,6 — — — — 8 18,4 36,9 55,5 74,1 92,9 — — — — 9 18,2 36,6 54,9 73,5 91,9 — — — — 10 18,0 36,2 54,4 72,6 91,0 — — — — 11 18,9 35,8 53,8 72,0 90,2 — — — — 12 17,7 35,5 53,5 71,5 89,6 — — — — 13 17,4 35,1 52,8 70,6 88,7 — — — — 14 17,3 34,8 52,5 70,2 88,2 — — — — * Составлена П. А . Семеновым.
6. Серная кислота и олеум 119 Продолжение табл. П-70 Концен- трация кислоты, вес. % Температура, °C 20 40 60 80 100 120 150 200 250 Серная кислота 15 17,2 34,4 51,9 69,5 87,3 — — — — 16 16,9 34,1 51,3 68,9 86,5 — — — — 17 16„7 33,8 50,9 68,4 85,8 — — — — 18 16,6 33,4 50,3 67,5 85,0 — — — — 19 16,4 33,1 50,0 67,2 84,5 — — — — 20 16,2 32,8 49,5 66,6 83,8 — — — — 21 16,1 32,4 49,0 65,8 82,8 — — — — 22 15,9 32,1 48,5 65,1 82,0 — — — — 25 15,5 31,2 47,1 63,3 79,8 — — — 30 14,7 29,6 44,8 60,2 76,0 — — — — 35 14,0 28,2 42,7 57,5 72,5 — — — — 40 13,3 26,8 40,6 54,7 69,1 83,8 — — — 45 12,6 25,5 38,6 52,1 65,8 79,9 — — — 50 11,6 24,2 36,8 49,7 62,9 76,4 — — — 51 11,8 24,0 36,5 49,3 62,5 76,0 — — — — 52 Н.7 23,7 36,1 48,8 61,8 75,1 •— — — 53 11,5 23,4 35,7 48,2 61,2 74,4 — — — 54 Н,4 23,2 35,3 47,8 60,5 73,7 — — — 55 11,3 23,0 35,0 47,4 60,1 73,2 — — — 56 Н,1 22,7 34,5 46,8 59,4 72,4 92,7 — — 57 11,0 22,5 34,2 46,4 58,9 71,9 92,0 — — 58 10,9 22,3 33,9 46,0 58,5 71,3 91,4 — — 59 10,8 22,0 33,7 45,7 58,0 70,8 90,7 — — 60 10,7 21,8 33,4 45,3 57,6 70,3 90,1 — — 61 10,6 21,6 33,0 44,8 57,0 69,9 89,2 — — . 62 10,5 21,4 32,7 44,4 56,5 69,0 88,6 — — 63 10,3 21,1 32,2 43,8 55,7 68,0 87,2 — — 64 10,2 20,9 31,9 43,4 55,2 67,4 86,3 — — 65 10,1 20,7 31,6 43,0 54,7 66,8 85,7 — — 66 9,9 20,4 31,2 42,4 54,0 65,9 84,7 — — 67 9,9 20,2 30,9 42,0 53,5 65,5 84,4 — — 68 9,8 20,0 30,6 41,6 53,0 64,9 83,3 — — 69 9,7 19,8 30,3 41,2 52,5 64,3 82,6 — — 70 9,5 19,6 29,9 40,8 51,9 63,5 81,7 — — 71 9,5 19,4 29,6 40,2 51,3 62,6 80,5 112 — 72 9,4 19,2 29,4 39,8 50,8 62,0 79,6 111 — 73 9,4 18,9 29,0 39,4 50,0 61,1 78,2 109 — 74 9,4 18,7 28,6 38,8 49,3 60,2 77,0 107 — 75 9,3 18,5 28,3 38,3 48,7 59,4 76,0 105 —
120 //. Исходные, промежуточные, конечные вещества Продолжение табл. II-70 Концен- трация кислоты, вес. % Температура, °C 20 40 60 80 100 120 150 200 250 76 9,0 18,3 27,9 37,8 48,0 58,4 74,8 104 -— 77 9,0 18,1 27,6 37,3 47,5 57,8 73,9 102 — 78 8,9 17,9 ,27,3 36,9 46,8 56,9 72,7 100 — 79 8,8 17,7 27,0 36,4 46,2 56,2 71,6 98,5 — 80 8,6 17,4 26,5 35,8 45,3 55,0 70,2 96,6 —- 81 8,6 17,3 26,4 35,6 45,1 .54,8 69,8 96,1 124 82 . 8,5 17,1 26,1 35,2 44,6 54,2 69,1 95,1 122 83 8,4 16,9 25,7 34,7 44,0 53,5 .68,2 93,9 121 84 8,2 16,7 25,4 34,4 43,6 53,0 67,7 93,2 120 85 8,1 16,5 25,1 33,9 43,0 52,3 66,8 92,0 118 86 8,1 16,3 24,9 33,6 42,7 51,9 66,2 91,3 117 87 8,0 16,1 24,6 33,2 42,2 51,3 65,4 90,3 116 88 7,9 15,9 24,2 32,7 41,5 50,5 64,4 88,9 114 89 7,8 15,7 23,9 32,3 41,0 49,9 63,6 87,9 113 90 7,7 15,5 23,6 31,9 40,5 49,3 62,7 86,9 112 91 7,6 15,3 23,4 31,6 40,2 48,9 62,4 86,3 111 92 7,5 15,1 23,0 31,1 39,5 48,1 61,4 84,9 109 93 7,3 14,9 22,7 30,8 39,0 47,6 60,8 84,1 109 94 7,2 14,7 22,4 30,3 38,5 46,9 60,6 83,0 107 95 7,15 14,5 22,2 30,0 38,1 46,5 59,5 82,3 107 96 7,0 14,3 21,8 29,6 37,6 45,8 58,8 81,4 106 97 6,9 14,1 21,5 29,1 37,1 45,2 58,0 80,6 105 98 6,8 13,9 21,3 28,9 36,8 44,9 57,6 80,2 104 99 6,7 13,7 21,1 28,4 36,2 44,2 56,7 79,1 103 100 6,6 13,5 20,7 28,2 35,9 43,9 56,5 78,8 103 SO3 своб Олеум 2 6,6 13,5 20,7 28,2 35,9 43,9 56,5 78,8 ЮЗ 4 6,6 13,5 20,7 28,2 35,9 43,9 56,5 78,8 103 6 6,6 13,5 20,7 28,2 35,9 43,9 56,5 78,9 103 8 6,6 13,5 20,7 28,2 35,9 44,0 56,6 78,9 103 10 6,6 13,5 20,7 28,2 35,9 44,0 56,6 78,9 103 12 6,6 13,5 20,7 28,2 36,0 44,0 56,6 78,9 — 15 6,6 13,6 20,8 28,3 36,0 44,0 56,6 79,0 — 20 6,6 13,6 20,8 28,3 36,0 44,1 56,7 79,0 —
б. Серная кислота и олеум 121 Продолжение табл. II-70 Концен- трация SO* своб, % Температура. °C 20 40 60 80 100 120 150 200 250 Олеум 25 6,6 13,6 20,8 28,3 36,0 44,1 56,7 — 30 " -6,7 13,7 20,9 28,5 36,2 44,4 —* — — 32 6,7 13,8 21,0 28,6 36,3 44,5 — — — 34 6,8 13,8 21,1 28,6 36,5 44,5 — — 36 6,9 13,9 21,3 28,8 36,6 44,6 — — — 38 6,9 14,0 21,4 29,0 36,8 — — — 40 6,9 14,1 21,5 29,2 37,1 — — — —— 42 7,0 14,3 21,8 29,6 37,5 — — — — 45 7,1 14,5 22,1 29,9 37,9 — — — — 46 7,3 14,8 22,6 30,6 — — — — — 48 7,3 14,8 22,6 30,6 — — — — — 50 7,4 15,0 22,8 30,9 — — — — — 55 7,7 15,8 24,0 32,5 — — — — — 60 8,2 16,7 25,4 34,4 — — — — — 65 8,8 17,8 27,1 36,6 — — — — — 70 9,4 19,1 29,0 39,2 — — — — — 75 10,2 20,6 31,3 — — — — — — 80 10,9 22,1 33,5 — — — — — — 85 11,6 23,5 35,6 — — — — — — 90 12,3 24,8 37,6 — — — — — — 95 12,7 25,6 38,8 — — — — — — 100 12,8 12,8 39,0 — — — — — — Примечание. таблице, определяют коли- приведенные в кг серной кислоты или олеума от 0° С до задан- Величины теплот, чество тепла, необходимого для нагревания 1 ной конечной температуры при условии, что в процессе нагревания или охлаждения кон- центрация кислоты остается неизменной. Это количество тепла определяется по формуле Q = G(Q> - Qi) где G — количество кислоты, кг; Qi и Qt — теплота при конечной и начальной температурах, ккал/кг.
122 //. Исходные, промежуточные, конечные вещества Таблица 11-71. Теплота образования (в ккал!кг Н20) водных растворов серной кислоты и олеума из жидкой SO3 и воды [38] /, °C Концентрация образующегося раствора, вес. % H2SO4 80 85 90 95 98 99,3 100 15 700 782 900 1020 1104 1148 1165 20 705 788 905 1030 1115 1160 1175 40 726 815 937 1075 1164 1210 1232 60 745 845 970 1110 1210 1260 1280 80 771 871 1003 1141 1252 1310 1330 100 794 900 1035 1191 1305 1365 1387 Концентрация образующегося олеума, вес. % SOs своб t, °с 3,2 10 20 30 40 50 60 115 1180 1205 1240 1290 1340 1440 1580 L< 20 1190 1220 1260 1300 1370 1460 1610 40 1240 1280 1320 1380 1440 1560 1730 60 1300 1330 1390 1450 1520 1660 — 80 1350 1400 1460 1520 1590 — — 100 1410 1450 1520 1590 1670 — — Таблица П-72. Теплота образования (в ккал!кг Н2О) водных растворов серной кислоты и олеума из жидкой SOs и воды [121] Концентрация образующейся кислоты Температура, °C %H2so4 %SOj общ 0 20 50 80 100 60,0 48,98 393 404 426 441 460 61,2 50,00 410 426 444 457 477 65,0 53,06 444 446 485 501 522 67,4 55,00 483 496 524 540 564 70,0 57,14 511 529 554 572 600 73,5 60,00 565 578 614 634 663 80,0 65,3 660 684 720 744 780 85,7 70,0 778 807 851 880 924 90,0 73,5 872 905 955 988 1039 91,0 74,28 896 930 982 1014 1069 92,0 75,10 910 955 1009 1045 1099 93,0 75,92 944 98 1038 1075 1132 94,0 76,73 970 1008 1068 1106 1166 95,0 77,55 996 1035 1108 1147 1200 96,0 78,6 1024 1065 1129 1170 1235 97,0 79,18 1053 1097 1163 1207 1273 98,0 80,00 1081 1127 1195 1241 1310 99,0 80,81 1113 1162 1232 1281 1352 100,0 * 81,63 1146 1196 1270 1345 1395
6. Серная кислота и олеум 123 Продолжение табл. II-72 Концентра- ция полу- ченного олеума, %SO3 своб. Температура, °C 0 15 20 40 50 60 80 100 120 150 0 * 1176 1214 1227 1278 1302 1329 1379 1430 1481 1556 2 1178 1216 1232 1284 1303 1338 1390 1440 1494 1568 5 1180 1220 1240 1292 1320 1348 1404 1452 1510 1586 10 1188 1230 1250 1306 1334 1364 1422 1476 1536 1618 15 1196 1240 1262 1320 1350 1380 1442 1504 1564 1656 20 1210 1254 1276 1336 1370 1400 1464 1532 1595 1694 25 1220 1270 1290 1354 1384 1420 1488 1556 1626 1740 30 1232 1286 1308 1376 1408 1440 1518 1598 1666 1786 40 1268 1326 1346 1428 1460 1490 1590 1684 1750 1880 50 1322 1380 1408 1496 1530 1564 1680 1778 1850 1988 60 1384 1452 1482 1578 1618 1656 1786 1880 1966 2108 70 1452 1532 1560 1664 1712 1760 1892 1986 2088 2246 80 1524 1614 1642 1756 1812 1868 1996 2100 2220 2392 90 1608 1704 1736 1858 1922 1980 2102 2224 2360 2556 * Расхождение в 2,5% зависит от метода обработки опытных данных [1211. Пример 500 кг олеума, содержащего 30% SO2 своб (или 106,76% H2SO4), смешиваются с 750 кв 90%-ной серной кислоты при 50° С. Найти количество тепла, которое нужно отвести, чтобы температура смеси была 50° С. Решение 1. Пользуемся табл. П-72 (расчет в ккал /кг Н2О). Концентрация полученной смеси: 500,106,75 + 750-90 500 + 750 96,7% H2SO4 или 78,93% SO3 общ Содержание Н2О (в кг): в 500 кг олеума ................... 65 » 750 кг кислоты...................199 » 1250 кг смеси....................264 Находим по табл. П-72 теплоты образования, равные соответственно 1408, 955 и 1153 ккал/кг НгО, и рассчитываем теплоты образования: 500 кг олеума ............. 65-1408 = 91 520 ккал 750 кг кислоты............... 199-955= 190 045 ккал 1250 кг смеси.............. 264-1153 = 304 392 ккал Разность теплот образования полученной смеси и исходных составных компо- нентов равна количеству отведенного тепла: 304 392 — (91 520 + 190 045) = 22 827 ккал 2. Пользуемся табл. 11-71 (расчет в ккал/кг Н2О). Получим соответственно 1415, 953,5 и 1146 ккал/кг Н2О и количество отведенного тепла 21 822 ккал, т. е. На 4,5% меньше, что объясняется расхождением в данных [38, 121].
124 //. Исходные, промежуточные, конечные вещества Таблица П-73. Теплота образования (в ккал!кг Нг0) водных растворов серной кислоты и олеума из газообразной S03 и воды [121] Концентрация образующейся кислоты Температура, °C Концентрация образующейся кислоты Температура, °C % SO» общ % H2so4 0 50 100 % SO» общ % H2SO4 0 50 100 24,5 28,6 32,7 36,7 40,8 44,9 49,0 53,1 57,1 61,2 65,3 69,4 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 190 232 278 327 383 445 514 593 677 782 902 1043 200 243 291 343 401 467 540 623 714 822 948 1098 211 256 306 361 422 491 569 656 752 866 1000 1159 72,7 73,5 74,3 75,1 75,9 77,6 77,6 78,4 79,2 80,0 80,8 81,63 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 1186 1212 1251 1290 1332 1375 1421 1469 1520 1573 1631 1693 1247 1276 1317 1359 1404 1450 1500 1548 1604 1669 1720 1785 1318 1349 1393 1437 1485 1535 1586 1641 1699 1758 1823 1892 Концентра- ция обра- зующегося олеума Температура, °C Концентра- ция обра- зующегося олеума Температура, °C % SO» своб % SO» общ 0 50 100 150 % SO» своб % SO» общ 0 50 100 150 0 2 5 7,5 10 13 15 18,3 20,0 23,8 25,0 81,63 82,00 82,52 83,0 83,47 84,02 84,39 85,00 85,31 86,00 86,22 1721 1736 1765 1784 1808 1841 1858 1903 1926 1982 2002 1817 1830 1875 1895 1920 1952 1976 2023 2046 2106 2128 1926 1940 1982 2010 2041 2080 2108 2155 2184 2226 2256 2036 2060 2096 2132 2163 2206 2238 2287 2327 2395 2416 29,3 30,0 34,7 35,0 40,0 40,1 45,6 50,0 60,0 70,0 87,00 87,14 88,0 88,06 88,98 89,00 90,00 90,82 92,65 94,49 2070 2074 2148 2152 2262 2280 2400 2547 2934 3562 2180 2186 2280 2282 2398 2424 2548 2685 3078 3669 2348 2353 2461 .2467 2590 2680 2719 2890 3290 3901 2509 2516 2624 2640 2755 2767 2892 3067 3468 4095
6. Серная кислота и олеум 125 Пример. 100 кг газообразной SO3 растворяются при 100° С в 400 кг H2SO4 с на- чальной концентрацией 100%. Находим количество выделяющегося тепла. Решение 1. Концентрация образующегося олеума: 400x100+ 100x122,5 1А. ------400 + 100-----= 104'5% H2SO4 т. е. получается олеум, содержащий 20% SO3 своб. Содержание НгО в кислоте: 400 (1 — 0,8163) = 73,48 кг По табл. 11-73 находим значения теплот образования при 100° С: Серной кислоты .... 73,48 X 1926 = 141 522 ккал Олеума................. 73,48 X 2184 = 160 480 ккал Выделяющееся тепло: 160 480 — 141 522 = 18 958 ккал, или 190 ккал на 1 кг SO3, вступившего во взаимодействие. Решение 2. Если для условий примера принять величину теплоты обра- зования 100%-нойНгЗОд, равную 1892 ккал/кг НгО, то количество выделяющегося тепла увеличится на 13% и будет равно 214,5 ккал!кг SO3 (вместо 190 ккал!кг SO3). Учитывая принятую в работе" [121 ] теплоту конденсации SO3 при 100° С(112 ккал/кг SO3),_ найдем, что величина 214,5 ккал/кг SO3 отличается от вычисленной в решении 1) всего+а 5,5%. Таблица 11-74. Дифференциальная теплота растворения воды и жидкой SO3 (в ккал/моль Н2О или SO3) в растворах серной кислоты [38] t. °C Концентрация H2SO4,Bec. % 70 75 80 85 90 95 98 99,3 100 Теплота растворения воды 15 * 2,20 2,85 3,65 4,78 6,18 8,0 9,5 10,5 15,75 15 25,0 Те п л о1 23,0 га р а 21,0 с т в о 18,4 р е н и 16,0 Я SO; 13,4 (Ж 11,6 10,5 5,25 20 —— —— 21,1 18,6 16,2 13,6 11,8 10,7 5,45 40 — — 22,1 19,6 17,2 14,6 12,8 Н.7 6,45 60 — — 23,0 20,5 18,1 15,5 13,7 12,6 7,35 80 — —— 23,9 21,4 19,0 16,4 14,6 13,5 8,25 100 — — 24,9 22,4 20,0 17,4 15,6 14,5 9,25 , * В интервале 15—100® С дифференциальную теплоту растворения воды в 80— «00%-ной H2SO4 можно считать практически неизменной (dH^o/dt ~ 0), в то время как температурный коэффициент изменения дифференциальной теплоты растворения жидкой трехокиси dHsQjdi = 0,047. . Пример. Сколько тепла выделяется при растворении 8 кг жидкой SO3 в 90%-ной HaSO4 при 60° С? Изменением концентрации кислоты при растворении можно пре- йебречь, считая количество кислоты очень большим. t По табл. II-74 находим, что при растворении 1 моль SO3 выделяется при задан- ных условиях 18,1 ккал. Так как 8 кг составляют —100 моль, то общее количество ®Ь4Деляющегося тепла равно ~1810 ккал.
126 //. Исходные, промежуточные, конечные вещества Т а б л и ц а 11*75. Дифференциальная теплота растворения воды и жидкой S03 (в ккал/моль НаО или SO3) в олеуме [38] Концентрация олеума, вес. % SO> своб 3,2 10 20 30 40 60 80 Теплота растворения воды 15 15,95 16,55 17,25 18,15 19,2 ♦ 22,0 25,9 20 15,95 16,55 17,3 18,25 19,4 22,2 26,4 40 16,1 16,65 17,5 18,75 20,1 23,3 — 60 16,2 16,75 17,8 19,2 20,8 24,3 — 80 16,3 16,9 18,0 19,7 21,5 — — 100 16,4 17,0 18,2 20,1 22,2 — — 1 е п л о т а р а с т I зор ей и я 5О3ж 15 5,05 4,55 3,95 3,30 2,65 1,43 0,44 20 5,25 4,75 4,13 3,46 2,74 1,49 0,45 40 6,07 5,54 . 4,84 3,98 3,12 1,71 0,49 60 6,89 6,33 5,55 4,52 3,50 1,94 — 80 7,72 7,12 6,26 5,06 3,89 — — 100 8,55 7,90 6,97 5,60 4,27 — — Примечание. При образовании 50%-иого олеума (50% SOs своб) при 15° С дифференциальные теплоты растворения соответственно равны 20,5 ккал/моль Н2О и 2,02 ккал/моль SO3, а при образовании 70%-кого олеума соответственно 23,8 ккал/моль Н2О н 0,88 ккал/моль SO3. Таблица II-76. Интегральная QHHT и дифференциальная теплота растворения HaSO4 в воде при 25° С [85, 86] Концентрация Концентрация Н25 >о4 о H2SO« о (Л <Л о о о X о X X X kt п» X kt к* Q kt ©''' kt а kt о * О kt о kt kt С*1 kt •4 kt аз I S аз X 33 X k к X к и с « о- с е « с с Серная к и с л а, т a 0 245,6 0 10 9,000 178,4 0,313 1 99,000 187,3 0,010 11 8,091 178,2 0,379 2 49,000 183,9 0,023 12 7,333 177,9 0,455 3 32,333 182,1 0,440 13 6,692 177,7 0,555 4 24,000 181,0 0,062 14 6,143 177,4 0,669 5 19,000 180,2 0,090 15 5,667 177,0 0,809 6 15,667 179,6 0,125 16 5,250 176,6 0,980 7 13,286 179,3 0,160 17 4,882 176,1 0,180 8 11,500 178,9 0,208 18 4,556 175,7 1,414 9 10,111 178,7 0,258 19 4,263 175,2 1,681
6. Серная кислота и олеум 127 Продолжение табл. II-76 Концентрация Концентрация н,. О сл н, so4 О СП О сП — О О СП Е о т О4* «и а х.» С-* * ё и о о * аз S к а S S к CJ е « су СУ CJ с « су су 20 4,000 174,8 1,990 63 0,587 122,6 72,68 21 3,762 174,3 2,250 64 0,562 120,7 76,39 22 3,545 173,8 2,65 65 0,538 118,7 80,02 23 3,348 173,3 3,12 66 0,515 116,7 84,39 24 3,167 172,8 3,60 67 0,492 114,7 88,61 25 3,000 172,2 4,15 68 0,470 112,6 93,28 26 2,846 171,5 4,72 69 0,449 110,2 98,31 27 2,704 170,8 5,33 70 0,428 108,2 104,0 28 2,571 170,0 6,11 71 0,408 105,9 110,0 29 2,448 169,2 6,91 72 0,389 103,7 116,2 30 2,333 168,3 7,82 73 0,370 101,5 123,2 31 2,226 167,4 8,83 74 0,351 99,2 131,1 32 2,125 166,4 9,89 75 0,333 96,9 139,2 33 2,030 165,4 11,01 76 0,316 94,4 148,2 34 1,941 164,4 12,20 77 0,299 91,8 157,2 35 ' 1,857 163,3 13,43 78 0,282 89,2 166,7 36 1,778 162,2 14,69 79 0,266 86,5 177,6 37 1,703 161,1 15,98 80 0,250 83,7 191,4 38 1,632 160,0 17,32 81 0,234 80,7 204,9 39 1,564 158,9 18,61 82 0,220 77,5 220,1 40 1,500 157,7 19,95 83 0,205 74,1 237,1 41 1,439 156,5 21,32 84 0,190 70,6 255,4 42 1,381 155,3 22,77 85 0,176 66,7 273,6 43 1,326 154,1 24,36 86 0,163 62,2 295,2 44 1,273 152,8 26,01 87 0,149 57,8 313,6 45 1,222 151,6 27,64 88 0,136 53,3 329,1 46 1,174 150,3 29,35 89 0,124 48,9 342,3 47 1,128 149,0 31,23 90 0,111 44,4 355,1 48 1,083 147,6 33,01 91 0,090 40,0 365,9 49 1,041 146,3 35,12 92 0,087 35,6 376,3 50 1,000 144,8 37,05 93 0,075 31,1 385,7 51' 0,961 143,2 39,12 94 0,064 26,7 394,5 52 0,923 141,7 41,19 95 0,0526 22,2 403,3 53 0,887 140,0 43,50 96 0,0416 17,8 411,6 54 0,852 138,3 46,03 97 0,0309 13,3 419,9 55 0,818 136,7 48,02 98 0,0204 8,9 427,9 56 0,786 135,0 51,20 99 0,0101 4,44 435,3 57’ 0,754 133,3 53,51 99,70 0,0030 1,58 441,0 58 0,724 131,6 57,38 99,95 0,0005 0,40 762,0 59 0,695 129,8 59,54 99,982 0,00018 0,16 843,6 .60 0,667 128,1 62,61 100 0 0 894,93 0,639 126,3 65,85 100,02 —0,020 —0,168 916,8 62 0,613 124,4 69,27
128 II. Исходные, промежуточные, конечные вещества Продолжение табл. П-76 Концентрация вес. % • £ Ч) X <3 X О' id О £ О' 5 Концентрация вес. % *%ит ккал!кг 1I2SO4 <?д ккал/кг Н2О SO, своб. H2SO4 SO, своб. H2SO4 Олеум 0 100,0 0 894,93 6,5 101,462 13,75 954,1 0,2 100,045 0,42 932,3 7 101,575 14,80 953,9 0,4 100,090 0,85 948,5 7,5 101,687 15,85 953,7 0,6 100,135 1,28 950,7 8 101,800 16,90 953,6 0,8 100,180 1,70 952,3 8,5 101,912 17,90 953,4 1 100,225 2,13 953,1 9 102,025 18,90 953,2 1,5 100,337 3,16 954,1 9,5 102,137 19,90 953,0 2 100,450 4,25 954,5 10 102,250 20,90 952,68 2,5 100,562 5,32 954,8 10,5 102,362 21,93 952,34 3 100,675 6,38 954,8 11 102,475 22,95 952,0 3,5 100,787 7,43 954,9 11,5 102,587 23,96 951,5 4 100,900 8,49 954,8 12 102,700 25,00 950,9 4,5 101,012 9,56 954,7 12,5 102,812 26,02 949,2 5 101,125 10,62 954,5 13 102,925 27,05 — 5,5 101,237 11,66 954,4 13,5 103,037 28,08 — 6 101,350 12,70 954,2 14 103,150 29,11 — Пользуясь таблицей, можно определить количество тепла, выделяющегося при растворении 1 кг H2SO4 в п кг НгО при 25° С, с образованием (zi + 1) кг раствора концентрацией С (интегральная теплота растворения). Так, если в 1 кг Нг5О4 при- бавить 9 кг воды, получится 10 кг кислоты, содержащей 10% Нг5О4, при этом вы- делится 178,4 ккал. Данные о дифференциальных теплотах растворения позволяют определить ко- личество тепла, выделяющегося при добавлении 1 кг воды к бесконечно большому количеству кислоты, так что ее концентрация от этого не изменяется. Если к 1000 кг 90%-ной кислоты добавить 1 кг воды, изменением концентрации H2SO4 можно пре- небречь. При этом выделится 355,1 ккал тепла. Разбавление олеума см. пример 4. Пример 1. 10 т 70%-ной кислоты разбавляют водой до концентрации 30%. Начальная и конечная температура кислоты 25° С. Решение. Количество выделившегося тепла: 10 000-0,70 (168,3 — 108,2) = = 420 700 ккал. Пример 2. 1 т 98,6%-ной кислоты разбавляют водой до концентрации 98,0% при 25° С. Решение. При средней концентрации 98,3% Нг8О4 путем интерполирова- ния находим дифференциальную теплоту растворения 431 ккал/кг НгО. Количество выделившегося тепла 431-6,12= 2638 ккал (где 6,12 — количество воды, добавляе- мое к 1 т исходной кислоты для снижения ее концентрации с 98,6 до 98,0%*Н25О4. Пример 3. 4 т 95%-ной кислоты разбавляют 80%-ной кислотой до получения кислоты концентрации 86% при 25° С. Решение. Количество добавляемой 80% -ной кислоты: 4000 - (0,95—0,86) 0,86—0,80 = 6000 кг.
6. Серная кислота и олеум 129 Теплота образования исходных кислот: 4000-0,95-22,2 + 6000-0,80-83,7 = 486 120 ккал Теплота образования полученной смеси: 10 000-0,86-62,2 = 534 920 ккал Количество выделившегося тепла: 534 920 — 486 120 = 48 800 ккал. Пример 4.^1000 кг олеума, содержащего 12%^SO3 своб., разбавляют водой с по- лучением 100% -ной H2SO4 при 25° С. Решение. Конечная температура смешения 25° С. По таблице определяют количество тепла, выделяющегося при добавлении к олеуму воды с получением 100%-ной HaSO4. Для 12%-ного олеума количество выделяющегося тепла равно 25 ккал/кг полученного моногидрата. Так как 12%-ный олеум соответствует 102,7% HaSO4, то из 1 т олеума получится 1027 кг моногидрата. Количество выделяющегося тепла будет равно: 1000-1,027 • 25 = 25 675 ккал Таблица П-77. Удельная электропроводность (х, ом Х’СМ~1) водных растворов серной кислоты и температурный коэффициент at [24, 106] Концен- трация H2SO4 вес. % х при at Концен- трация H2SO* вес. % х при °=f 18° С 50° С 75° С 18° С 50° С 75° С 5 0,2085 0,273 0,31 0,0121 82 0,1015 0,247 0,395 0,0365 10 0,3915 0,549 0,611 0,0128 83 0,989 0,240 0,388 0,0369 15 0,5432 0,755 0,872 0,0136 84 0,979 0,238 0,382 0,0369 20 0,6527 0,966 1,095 0,0145 85 0,980 0,237 0,378 0,0365 25 0,7171 1,052 1,257 0,0154 86 0,992 0,236 0,374 0,0357 30 0,7388 1,107 1,354 0,0162 87 0,1010 0,235 0,370 0,0349 35 0,7243 1,117 1,388 0,0170 88 0,1033 0,234 0,367 0,0339 40 0,6800 1,086 1,365 0,0178 89 0,1055 0,234 0,362 0,0330 45 0,6164 0,994 1,30 0,0186 90 0,1075 0,233 0,356 0,0320 50 0,5405 0,896 1,20 0,0193 91 0,1093 0,232 0,354 0,0308 55' 0,4576 0,765 1,040 0,0201 92 0,1102 0,230 0,350 0,0295 60 0,3726 0,67 0,902 0,0213 93 0,1096 0,227 0,344 0,0285 65 0,2905 0,535 0,725 0,0230 94 0,1071 0,216 0,328 0,0280 70 0,2152 0,411 0,593 0,0256 95 0,1025 0,203 0,309 0,0279 75 0,1522 0,321 0,483 0,0291 96 0,944 0,184 0,277 0,0280 78 0,1238 0,282 0,438 0,0323 97 0,800 0,16 — 0,0286 80 0,1105 0,262 0,415 0,0349 99,4 0,085 — — 0,0400 :81 0,1055 0,255 0,405 0,0359 Справочник сернокислотчика
6. Серная кислота и олеум 131 Т аблица П-78. Удельная электропроводность (х, ом 1-см -1) водных растворов серной кислоты и олеума при 25° С [60] г01 -X 1,154 1,132 1,109 1,092 1,077 1,067 1,047 1,044 1,041 1,033 нес. % о 0,27 0,24 0,19 0,17 0,14 0,11 0,09 0,05 0,02 0,00 •Lll.l'n П<>\[ J мочь 112О кг 112SO 4 0,0335 0,0301 0,0237 0,0216 0,0182 0,0134 0,0110 0,0062 0,0032 0,0000 г01Х 1,493 1,454 1,387 1,370 1,335 1,315 1,286 1,275 1,234 1,205 1,205 1,184 К S Д’ Я5 Л о- О яз 0 Л 0,82 0,74 0,63 0,59 0,56 0,52 0,49 0,45 0,40 0,34 0,32 0,32 Концент о £ о кг II2SO4 0,1043 0,0935 0,0803 0,0752 0,0710 0,0661 0,0617 0,0571 0,0509 0,0431 0,0401 0,0404 Х-102 3,477 3,309 3,205 3,040 2,826 2,554 2,303 2,127 1,950 1,903 1,767 1,616 К § Я5 Л с?о я! 9,79 7,65 6,76 5,67 4,47 3,45 2,63 2,18 1,71 1,60 1,30 1,01 Концент О 6 О £ 1,5630 1,1520 0,9944 0,8101 0,6195 0,4671 0,3496 0,2863 0,2227 0,2075 0,1670 0,1298 X 1,540 1,409 1,326 1,208 1,196 1,181 1,114 .1,098 1,053 1,051 1,048 1,033 Концентрация вес. % H2SO4 99,90 99,92 99,93 99,94 99,95 99,95 99,96 99,97 99,98 99,99 99,99 100,00 о £ о 3 кг H2SO4 0,0535 0,0445 0,0392 0,0300 0,0275 0,0257 0,0197 0,0153 0,0100 0,0068 0,0060 0,0000 х-10» 7,591 6,993 6,381 5,676 4,960 4,133 3,128 2,758 2,385 2,105 1,832 1,673 К вес. % H2SO4 98,60 98,81 99,00 99,19 99,35 99,52 99,69 99,74 99,79 99,83 99,87 99,88 моль Н2О кг H2SO4 0,7859 0,6659 0,5603 0,4541 0,3607 0,2675 0,1746 0,1442 0,1149 0,0946 0,0740 0,0635 Таблица 11-79. Удельная электропроводность (х, о.и 1-с.и *) в системе SO3—Н3О [79] Концентра- ция SOa X. при Концентра- ция SOs х, при вес. % моль. % 0° С 15° с 25° С вес. % моль 0 0 0е с 15° С 25" С 2,72 0,62 — — 0,1424 64,68 29,18 0,0837 0,1089 0,1407 5,48 1,16 0,2043 0,2611 — 71,20 35,74 0,0494 — 0,1228 14,48 3,66 0,4398 0,5744 — 76,42 42,17 0,0618 — 0,1287 24,04 6,65 0,5188 0,6989 — 80,73 48,52 0,0312 0,0498 0,0649 28,48 8,22 — — 0,8107 85,07 56,18 0,0136 0,0236 0,0322 37,55 11,92 — — 0,6844 90,08 67,14 — — 0,0036 46,52 16,37 0,2903 0,4119 — 92,99 74,92 — — 0,0004 50,18 18,48 0,2341 0,3374 — 95,29 82,00 — — 0,0008 56,23 22,43 0,1535 0,2295 — 99,26 99,85 — — 0,0000 61,50 22,44 0,0895 0,1434 — 1 Таблица П-80. Степень электролитической диссоциации водных растворов ' серной кислоты [69] Концентрация H2SO4 Степень диссоциации Концентрация H2SO4 Степень диссоциации мол ь/л мол. доля МО 1Ь/л мол. доля tz3 0,27 0,0048 0,93 5,21 0,107 <29 0,38 0,0069 0,88 6,25 0,133 0,26 0,47 0,0085 0,84 7,30 0,161 0,25 0,54 0,0099 0,64 8,34 0,191 0,21 0,93 0,017 0,51 10,42 0,261 0,12 1,61 0,030 0,59 12,52 0,345 0,05 2,38 0,045 0,34 3,30 0,069 0,30 15,64 0,553 0,66 4,15 0,084 0,29 17,07 0,689 0,40 4,50 0,092 0,30 18,50 0,958 0,04 Примечание, — степень диссоциации I-^SO^ на HgO"1" и HSO4 ; сь— степень । о______________________ Диссоциации на и SO4 , 9*
132 //. Исходные, промежуточные, конечные вещества Таблица II-81. Коэффициент активности у серной кислоты и активность воды а в водных растворах H2SO4 при 25° С [57] Содержание H2SO4 лоль/1000 г НгО V а Содержание H2SO4 лоль/1000 г Н2О V а 1 0,130 9,622-10-1 20 1,932 7,929-10-2 2 0,1253 9,130-10"1 25 2,842 3,799-IO-2 3 0,1411 8,514-10-1 30 3,736 1,937-IO-2 4 0,1638 7,8-10-1 35 4,577 1,042-10"2 5 0,2062 7,035-Ю’1 40 5,28 5,90-10-’ 6 0,254 6,257-10~1 45 5,88 3,53-10-’ 7 0,315 5,503-10-1 50 6,33 2,23-10" 3 8 0,385 4,806-10-1 60 6,81 1,05-10-’ 9 0,464 4,175-Ю-1 70 6,91 5,80-10"4 10 0,555 3,61 ЫО-1 80 6,80 3,61-10"4 11 0,656 3,113-Ю-1 90 6,57 2,47-10-4 12 0,766 2,678-10"1 100 6,30 1,79-IO’4 13 0,884 2,303-IO’1 200 3,98 3,20-10-5 14 1,010 1,980-10-1 300 2,83 1,38-10-6 15 1,143 1,701-10-1 400 2,19 7,87-10-6 16 1,286 1,462-10-1 500 1,78 5,20-IO-6 17 1,435 1,255-10-1 1000 0,92 1,50-10-6 18 1,593 1,077-IO’1 оо 0 1,56-10-’ 19 1,761 9,233-10“2 Таблица П-82. Поверхностное натяжение (в дин/см) растворов серной кислоты [43, 94] Концентра- ция H2SO4 вес. % Температура, °C 0 10 20 30 40 50 60 70 2,65 73,60 72,69 72,02 71,13 70,07 69,01 11,87 74,75 74,10 73,48 72,58 71,52 70,45 — — . 18,33 75,30 74,44 74,39 72,75 71,90 70,90 69,95 68,89 35,13 77,19 76,68 76,34 75,45 74,48 74,05 73,15 72,25 58,05 77,80 77,44 77,25 77,08 76,76 76,49 76,03 75,55 65,27 77,41 77,34 77,29 77,13 76,99 76,89 76,74 76,31 80,45 66,60 66,40 66,32 66,00 65,92 65,79 65,67 65,50 83,23 64,18 64,09 63,89 63,70 63,54 63,48 63,37 63,19 95,02 58,26 57,97 57,76 57,53 57,43 57,36 57,28 56,89 Поверхностное натяжение (о, дин/см) растворов серной кислоты при 18° С [43]: Концентрация H2SO4, вес % 8 27,8 41 60,5 85 о 73,58 76,13 77,8 76,52 67,61
6. Серная кислота и олеум 133 Таблица П-83. Показатель преломления zi5Sg растворов серной кислоты [97] Концен- трация Температура, °C Концен- трация Температура, °C Нг5О4 HjSO4 вес. % 10 20 30 вес. % 10 20 30 1 1,33531 1,33407 1,33281 48 1,39631 1,38900 1,38299 2 1,33679 1,33522 1,33367 50 1,40007 1,39224 1,38473 3 1,33828 1,33638 1,33444 52 1,40283 1,39448 1,38643 4 1,33961 1,33754 1,33561 54 1,40551 1,39680 1,38837 5 1,34097 1,33873 1,33667 56 1,40818 1,39912 1,39036 6 1,34231 1,33993 1,33777 58 1,41080 1,40151 1,39252 7 1,34363 1,34114 1,33889 60 1,41334 1,40396 1,39488 8 1,34493 1,34236 1,34007 62 1,41583 1,40649 1,39745 9 1,34621 1,34360 1,34129 64 1,41822 1,40912 1,40034 10 1,34747 1,34484 1,34251 66 1,42052 1,41184 1,40352 11 1,34872 1,34608 1,34374 68 1,42271 1,41470 1,40709 12 1,34997 1,34734 1,34499 70 1,42475 1,41770 1,41109 13 1,35122 1,34859 1,34626 71 1,42572 1,41926 1,41328 14 1,35246 1,34985 1,34752 72 1,42666 1,42086 1,41556 15 ' 1,35370 1,35110 1,34880 73 1,42754 1,42250 1,41800 16 1,35495 1,35236 1,35007 74 1,42839 1,42420 1,42059 17 1,35619 1,35362 1,35133 75 1,42918 1,42595 1,42334 18 1,35744 1,35486 1,35258 76 1,42992 1,42775 1,42622 19 1,35869 1,35612 1,35383 77 1,43090 1,42980 1,42842 20 1,35994 1,35736 1,35508 78 1,43215 1,43059 1,42977 21 1,36120 1,35860 1,35630 79 1,43344 1,43218 1,43134 22 1,36246 1,35985 1,35752 80 1,43475 1,43379 1,43215 23 1,36373 1,36108 1,35873 81 1,43640 1,43478 1,43234 24 1,36500 1,36231 1,35992 82 1,43805 1,43578 1,43271 25 1,36628 1,36353 1,36108 83 1,44008 1,43623 1,43277 26 1,36757 1,36474 1,36221 84 1,44183 1,43702 1,43296 27 1,36885 1,36595 1,36335 84,5 1,44249 1,43760 1,43308 28 1,37015 1,36715 1,36445 85 1,44218 1,43745 1,43278 29 1,37145 1,36835 1,36555 86 1,44146 1,43712 1,43274 30 1,37277 1,36954 1,36661 87 1,44063 1,43666 1,43272 31 1,37408 1,37072 1,36776 88 1,43974 1,43616 1,43266 32 1,37541 1,37190 1,36867 89 1,43878 1,43555 1,43244 33 1,37674 1,37306 1,36968 90 1,43785 1,43484 1,43203 34 1,37808 1,37422 1,37066 91 1,43693 1,43400 1,43131 35 1,37943 1,37538 1,37163 92 1,43600 1,43302 1,43040 36 1,38078 1,37653 1,37258 93 1,43522 1,43190 1,42904 37 1,38214 1,37767 1,37350 94 1,43450 1,43062 1,42741 38 1,38350 1,37881 1,37442 95 1,43387 1,42915 1,42521 39 1,38487 1,37994 1,37532 96 1,43331 1,42752 1,42271 40 1,38624 1,38106 1,37618 97 1,43314 1,42564 1,41938 42 1,38900 1,38331 1,37792 98 1,43298 1,42352 1,41576 44 1,39187 1,38554 1,37961 99 1,43285 1,42124 1,41125 46 1,39454 1,38777 1,38130 100 1,43275 1,41868 1,40625
Таблица П-84. Качество кислоты серной технической (ГОСТ 2184—67) Показатель Контактная Олеум Башенная марок Регенериро- ванная улучшенная марок техническая марок улучшенный марок тех- ниче- ский А Б А Б А Б А г> Содержание, % в п р е д е л а х нем е н е е. И е менее H.,SO4 свободного серного ангидрида 92,5—9 4 92 ,5 — — — 7 5 91 (SO3) Содержание примесей, %, не более — — — — 24 20 18,5 — — — железо (Fe) 0,007 0,015 0,02 — 0,0075 0,01 — 0,02 0,2 остаток после прокаливания . . . 0,02 0,03 0,05 — 0,02 0,03 — 0,1 0,2 окислы азота (N2O3) 0,0001 0,0001 — — 0,0005 0,0005 — 0,03 — 0,01 мышьяк (As) 0,0001 0,0001 — — 0,0001 0,0001 — — -- — хлористые соединения (С1) . . . 0,0005 0,001 — — — — — — — свинец (РЬ) 0,01 0,01 — — — — — — — — медь (Си) 0,0005 0,0005 — — — — — — — --- селен (Se) 0,0001 0,0001 — — — — — — — — Прозрачность Прозрачная без разбав- ления 270 мм — — — — — — — Цвет, мл эталонного раствора . . . 1 2 От бесцвет- ного до светло-ко- ричневого Примечания: 1. Для производства высокопрочного корда предназначена улучшенная серная кислота марки Л; для производ- ства вискозного шелка, штапеля, сульфата аммония высшего и 1-го сортов, очистки коксового газа и синтеза органических красителей и по- лупродуктов предназначается улучшенная серная кислота марки Б. Для производства сульфата аммония 2-го сорта предназначается кон- тактная техническая кислота н башенная марки А. Контактная техническая кислота н башенная марки Б поставляются потребителям по согласованию. 2. Улучшенный олеум представляет собой маслянистую жидкость с опалесценцией н без механических примесей; предназначен для производства капролактама и чистого бензола, для синтеза органических красителей н полупродуктов. 3. В регенерированной серной кислоте содержание ннтросоедииений должно быть не более 0,2%. 4. В период с 1 ноября по 15 апреля предприятия-поставщики (кроме предприятий, снабжающих южную Украину, Крым, Молда- вию, Кавказ, республики Средней Азии и юг Казахстана) должны отгружать башенную серную кислоту, содержащую 74,5 — 75,5% Н2ЗО4, контактную техническую кислоту, содержащую не более 72% H2SO4. 5. В период с 15 апреля по 1 ноября контактную техническую серную кислоту, производимую способом мокрого катализа, разрешается отгружать с содержанием не менее 90% H2SO4. 7. СЕЛЕ», ТЕЛЛУР, МЫШЬЯК И ИХ СОЕДИНЕНИЯ Таблицу П-85. Свойства селена и его соединений [158] Свойства Металлический селей Селен SeO2 112SeOa H2SeO4 аморфный гексагональ- ная форма моноклинная форма кристаллические Молекулярный вес 78,96 78,96 78,96 110,96 128,97 144,97 Плотность при 15° С, г/см* Температура, °C 4,80 4,46 4,30 3,954 3,004 2,950 плавления 217 144 (разл.) 150—250 340 Разл. 58 62,4 кипения 684,8 684,8 684,8 337 (возгон) Разл. 58 260 (разл.) Теплота, ккал!моль плавления 1,56 — — — — 3,45 испарения при т. кип. * 7,0 7,0 7,0 — — — Стандартные (25° С) значения термодинамических величин теплоемкость, кал/(г-атом-град) 6,17 ** — — — — — теплота образования, ккал!моль (ккал/г-атом) 0 — — —53,9 — 125,42 — 127,3 энтропия, кал/(г-атом град) 10,07 — — — — — Стандартные (при 25° С) значения термодинамиче- ских величин для соединений в 1 М растворе теплота образования, ккал/моль изменение свободной энергии при образова- — — — — — 122,39 — 145,3 нии, ккал/моль — — — — — 101,8 — 105,42 энтропия, кал/(моль • град) — — — — 45,7 5,7 * Равновесная смесь со средним содержанием атомов в молекуле, равным 3,57. ♦♦ При 273—490° К значение Ср = 4,53 + 5,50- 10-3Г.
Таблица П-86. Свойства мышьяка, теллура и их окислов [158] ^ля самородного ромбического теллурита. 1редположили, что насыщенные пары теллура состоят из двухатомных молекул Те
7. Селен, теллур, мышьяк 137 Таблица 11-87, Стандартные (25е С) термодинамические величины для селена* и газообразного селенистого водорода [158] Свойства Se Se, H2Se** Теплота образования, ккал/моль .... 54,412 33,136 8 Свободная энергия образования (изобар- ный потенциал), ккал!моль 44,829 21,186 4,71 Энтропия, кал/(моль-град) Теплоемкость, кал!(моль • град) 42,212 60,22 52,3 4,976 8,46 8,28 * Согласно исследованиям В. В. Илларионова и Л. М. Лапиной [Д. АН СССР, 114 № 5, 171 (1957)], в газообразном селене помимо молекул Se и Se2 могут присутствовать также молекулы Se, и Se8. ** Т. пл. H2Se равна —64° С; т. кип. —42° С; плотность при —42° С составляет 2,12 г!см3 (жидкость) и 3,66431 г/л при нормальных условиях (газ). Таблица 11-88. Теплоемкость [в кал/(моль-град)} мышьяка, теллура и их окислов [158] t, °C As4 As4O, a-Te TeO2 100 24,2 53,01 6,25 16,41 150 24,6 57,87 6,32 16,76 200 25,1 62,73 6,40 17,10 250 25,6 67,59 6,47 17,44 300 26,0 (72,45) 6,55 17,79 400 27,0 — — 18,47 600 28,9 — — 19,85 Т а б л и ц а П-89. Стандартные (25° С) термодинамические величины для теллура, теллуристого и мышьяковистого водорода в газообразном состоянии [158] 1 Величины Те Те2 Тен; AsH3 Теплота образования, ккал!моль .... Свободная энергия, образования (изобар- 45,821 40,061 23,83 15,87 ный потенциал), ккал!моль 36,336 28,013 20,353 16,47 Энтропия, кал/(моль-град) 43,642 44,07 54,69 53,29 Теплоемкость, кал/(моль • град) 4,968 8,74 8,50 9,22 * Т. пл. ТеН2 равна —48,9; т. кип. —2,2° С. ** Т. пл. AsH» —113,5; т. кип. —62,4° С (разл.).
138 ll. Исходные, промежуточные, конечные вещества Т а б л и ц а П-90. Растворимость в воде (в а/100 г Н2О) окислов и водородных соединений мышьяка, селена и теллура [140] Вещество Температура, °C 0 15 20 25 30 40 50 80 As4O6 1,21 1,66 1,84 2,05 2,31 2,94 3,56 6,14 As2O5 59,5 63,9 65,8 68,3 70,7 71,2 72,1 75,1 AsH3 0,15 0,09 0,08 0,07 Разл. Разл. Разл. Разл. SeO2 65,9 (70,5) (72,0) (71,5) 69,92 73,30 75,99 83,40 SeH2 — 0,79 0,74 0,69 — — — TeO2 — —7-10~4 — — — — TeH2 — — —0,6 - — — — — Таблица II-91. Давление (в мм рт. ст.) паров As4O6 и SeO2 над окислами мышьяка и селена [73, 138, 167] О кислы Температура, °C 100 150 200 250 30Q 350 400 450 500 As4Oe октаэдриче- ский (куб.) 0,00027 0,025 0,56 10,2 95 140 295 561 883° (490° С) моноклинный — — 0,15 6,4 44,3 — — —. — SeO2 20,9 30,5 41,8 94 463 849 (320° С) — — — Т а б л и ц а П-92. Растворимость As2O3 в растворах серной кислоты [56, 123] с °C Концентрация H2SO4, вес. % Раство- римость Л s 2 О з вес. % 1, °C Концентрация H2SO4, вес. % Раство- римость As2O3 вес. % в начале опыта в конце опыта в начале опыта в конце опыта 25 ] 1,55 97,6 75,3 74,2 1,53 60 9,2 | 9,2 3,26 10 — 74,3 0,21 98—99 7,27 97,1 75,1 1,91. 96,5 9,5 । 31,0 29,4 30,8 3,19 0,46 79,5 62,4 39,5 76,5 76,5 76,4 1,45 0,99 0,61 25 0,54 12 76,6 0,28 60 98—99 | 38,1 | 38,1 1,19 2,62 97,2 80,4 79,8 76,4 76,5 1,85 1,42 94 । 48,7 47,8 1,58 59 76,8 0,87 12,1 48,9 0,26 12 77,1 0,26 25 0,25 94,7 87,2 86,5 0,42 60 | 52,0 j 52 0,78 7,5 86,4 0,053 98—99 95,1 80 60 68,4 67,3 67,2 1,48 1 0,69 0,45 98 7,5 95,5 94,5 98,9 94,8 94,4 97,4 0,48 0,1 0,8 40 — —. 0,34 10 — 67,5 0,19 j
8. Соединения ванадия 139 Таблица 11-93. Давление паров As2O3 и SeO2 (в .и.и рт. ст.) над их растворами в серной кислоте Раствор Температура, °C 60 75 100 150 200 250 1 % As2O3 в 95%-ной H2SO4 6,3-10-8 1,8-Ю7 8-Ю-7 1,1 -10"5 7,9-IO"5 3,4-Ю"4 1% SeO2 в 96%-ной H2SO4 — — — 3,2-10“4 1,0 -10-2 0,1 0,1% SeO2 в 96%-ной H2SO4 — — — 4,0-10~5 1,25-Ю"3 0,02 При растворении AsaO3 в 96—98%-ной Нг5О4 образуется соединение As2O3-SO3 с примесью As2O3-2SO3. При растворении в концентрированной Нг5О4 на поверх- ности ЗеОг образуется слой гидрогеля, поэтому скорость растворения резко замед- ляется. Так, в 1 л 93%-ной Нг5О4 при комнатной температуре растворялось: через 1 ч 9,38, через 2 суток 13,08, через 8 суток 22,58 и через 15 суток 26,36 г БеОг, при- чем насыщение не достигалось. С повышением температуры растворимость БеОг в растворах H2SO4 повышается. При 200,1° С в 97,74%-ной кислоте растворяется 20% ЗеОг; при 200,4° С^в 98,1%-ной Нг5О4 растворяется 27,3% БеОг. При охлаждении горячих растворов SeCh в концентрированной серной кислоте SeO кристаллизуется почти в неизменном виде. Если медленно нагревать раствор 5еОг в концентрированной H2SO4 до кипения, образуется SeSO3 и FhSe; при осты- вании раствора выпадает коричнево-красный, нерастворимый в CS2 металлический селен. Металлический селен нерастворим в разбавленной Нг5О4; в концентрированной НгЗО4 и олеуме, особенно при повышенных температурах (начиная от 40—100° С), растворение идет быстро с образованием SeO2, SO2 и SeSO3. Двуокись селена, раство- ренная в серной кислоте, восстанавливается двуокисью серы до металлического селена; восстановление идет полнее с понижением концентрации кислоты и повы- шением температуры. Почти все соединения селена, теллура и мышьяка, особенно низшей валент- ности (As2O3, ТеОг и БеОг), очень ядовиты и вызывают тяжелые отравления как при вдыхании паров или пыли, так и при попадании в организм через пищевой тракт. По санитарным нормам проектирования промышленных предприятий (НСП 101—51) предельно допустимые концентрации As2O3, AS2O5, AsH3, SeCh (или их производ- ных, в пересчете iia указанные соединения) составляют 0,3 лгЛи3, а для БеНг и ТеОг — 0,1 мг!м3. Смертельная доза при отравлении соединениями мышьяка 0,06—0,2 г As, а соединениями селена 0,1—0,5 г Se. При отравлении соединениями теллура харак- терно ощущение чесночного запаха, иногда на протяжении нескольких месяцев после попадания теллура в организм. 8. СОЕДИНЕНИЯ ВАНАДИЯ Почти все соединения ванадия очень ядовиты и оказывают отравляющее дей- ствие как при вдыхании паров, так и при попадании в организм через пищевой Тракт. В последнем случае отравляющее действие более сильно, чем действие соеди- нений мышьяка. Предельно допустимая концентрация соединений ванадия в воздухе 0,4 мг!м? 9 пересчете на V2O5. При попадании УгО5 в организм через пищевой тракт смертель- ная доза равна 0,05—0,20 г.
Таблица II-94. Свойства некоторых соединений ванадия Теплота испарения при 127,2° С равна 8,79 ккал/моль.
9. Окислы азота 141 Таблица 11-95. Растворимость пятиокиси ванадия (в вес. %) в растворах серной кислоты [107] Концентра- ция H2SO4 вес. % Температура °C Концентра- ция H.,SO4 вес. % Т емпература °C Концентра- ция H2SO4 вес. % Температура °C 25 100 25 100 25 100 0 0,07 0,07 47,8 2,04 1,87 88,04 15,03 2,71 8,07 1,87 1,69 II 64,2 2,62 3,69 91,7 2,73 1,32 15,2 2,62 2,02 j 73,0 3,99 6,68 ? 98,5 1,49 0,7 31,2 2,00 2’55 । 84,1 10,81 4,27 ,1 !1 9. ОКИСЛЫ АЗОТА Почти все окислы азота очень ядовиты и при вдыхании вызывают удушье, отек легких, а при продолжительном действии — смерть. По санитарным нормам проек- тирования промышленных предприятий (НСП 101—54) предельно допустимая концентрация окислов азота NO, NaO3, NO2, N2O4 и NaO5 (HNO3) в воздухе 5 мг/м? в пересчете на N2O5. Концентрация NO2 и N2O4 около 120 мг/м3 вызывает раздражение верхних дыха- тельных путей, концентрация порядка 300 мг/м3 опасна. Концентрация NO по- рядка 300—600 мг/м3 смертельна. Окислы азота (особенно NO2, N2O4, N2O3 и МгО5) оказывают заметное раздра- жающее действие на кожные покровы. Закись азота в невысоких концентрациях относительно мало ядовита, но в боль- ших концентрациях (80% N2O) вызывает наркотическое и удушающее действие. Средняя теплоемкость NO при постоянном давлении и различной температуре: /, °C СР ккал/(м3-град) t, °C СР ккал/(м3-град) 0 0,3994 700 0,3362 100 0,3187 800 0,3396 200 0,3197 900 0,3428 300 0,3221 1000 0,3456 400 0,3253 1100 0,3486 500 0,3289 600 0,3326 Растворимость закиси азота N2O в воде (в мл/л НгО) при парциальном давлении газа 1 атм [21, 54, 84]: , °с Растворимость /, °C Растворимость t, °C Растворимость 0 1270 20 675 30 530 5 1067 22 638 32 513 10 910,1 24 617 34 478 15 778,4 26 587 36 449 18 703 28 561
Таблица П-96. Свойства окислов азота [102, 158] Свойства n2o NO n2o3 no2 n2o4 n2os Молекулярный вес 44,0128 30,0061 76,0116 46,0055 92,0110 108,0104 Плотность при нормальных усло- виях, г/л 1,968 1,340 1,449 г/см? (жидк) no2 -> N2O4 1,4933 г/см* (жидк) Около 1,6 г/см* (тв) Температура, °C плавления —90,86 — 163,65 — 111 » » — 11,2 * Около 30 кипения при 1 атм —88,48 — 151,65 2 (разл) ** 21,15 (частично в виде N2O4) 21,15 (частично в виде NO2) 33 (субл) 41 (разл) Критические константы температура, °C 36,5 92,9 — 158,2 — давление, атм 71,65 64,8 — 100 плотность, г/см? 0,41 — — — — - Теплота, ккал!моль плавления при т. пл 1,56 0,55 — no2 -> N2O4 3,502 испарения » » » Изменение энтропии, кал/(моль-град) 3,97 3,3 9,4 — 8,87 (частично N2O4 NO2) 12,9 (субл. 31° С) при плавлении 8,56 5,02 — no2 N2O4 13,37 — »испарении - 21,8 31,05 34 — 33,86 (частично N2O4 NO2) 42,2 (субл) Коэффициенты в уравнении зави- симости теплоемкости Ср [в кал/(моль • град)] от температуры, °К: Ср — А + ВТ + А 10,92 7,07 1 — 10,26 20,05 — В-103 2,06 0,92 — 2,04 9,5 С-10-6 —2,04 —0,14 — — 1,61 —3,56 - интервал температур, °К ... 273—1500 273—1500 — — — - Стандартные (25° С) термодинамиче- ские величины теплоемкость, кал/(моль-град) 9,23 7,14 15,6 8,96 18,8 22,7 теплота образования, ккал/моль в газообразном состоянии 19,6 21,57 19,9 8 2,3 2,8 » жидком состоянии . . . . 15,6 18,2 — — —6,6 » состоянии раствора . . . 14,1 —. —7,6 — — 11,5 -28,6 свободная энергия (изобарный по- тенциал), ккал/моль 24,88 20,693 33,579 12,32 23,522 27,63 энтропия, кал/(моль -град) . . . 52,55 50,33 73,4 57,4 72,6 85,0 * Равновесная смесь из 16,7% NO2 и 83,3% N2O4 при Р = 0,185 атм. »• Уже при —40° С и Р = 1 атм в состав кипящей смеси входят NO и N2O4.
144 II. Исходные, промежуточные, конечные вещества Таблица П-97. Растворимость (в объем газа/объем H3SO4) закиси азота N20 в растворах серной кислоты [54, 96, 101, 102] Концентрация H2SO4, вес. % Растворимость Концентрация H2SO4, вес. % Растворимость при 18—20° С при 15° С при 25° С 2,4 734 566 34 330 4,8 699 543 35,8 417 (25° С) 9,2 645 509 44,0 436 (25° С) 10,4 — 483 55 416 13,5 602 482 78 391 17,5 562 463 87 660 96 757 Таблица П-98. Растворимость (в мл/л H2SO4) окиси азота NO в растворах серной кислоты [103, 163] Концен- трация H2SO4 вес. % Раство- римость при 0° С Концен- трация H2SO4 вес. % Растворимость при Концен- трация H2SO4 вес. % Растворимость при 0° С [74,103] 18° С [163] 0° С [74, 103] 18° С [163] 10 68 50 37 12,0 85 34 (14,8) 20 58 60 33 11,8 90 41 19,3 30 53 70 30 11,3 95 71 (21,7) 40 48 80 33 Н,7 98 (Ю2) 22,7 При растворении N2O3 и NO2 4~ NO в серной кислоте образуется нитрозил- серная кислота: NO2 4- NO 4- 2H2SO4 -> 2NOHSO4 + Н2О. В чистом виде нитрозилсерная кислота — кристаллическое вещество, плавя- щееся с разложением при 73,5Q С. Раствор ее в серной кислоте называют нитрозой. В промышленности под нитрозами понимают вообще растворы окислов азота (NO2 4~ NO, N2O3) в серной кислоте, хотя не всегда можно допустить, что эти окислы присутствуют в растворе только в форме нитрозилсерной кислоты. О свой- стве нитроз см. стр. ООО. 10. АЗОТНАЯ КИСЛОТА, МЕЛАНЖ Основные константы: Молекулярный вес ..................... 63,0129 Плотность при 20° С, г/см3 ............... 1,5129 Температура, °C плавления ............................ —41,6 кипения ...............................86 (разл.) Теплота, ккал/моль плавления при т. пл................... 2,503 испарения при 25° С и 1 атм .... 9,355
10. .Азотная кислота, меланж 145 се ккал/моль 4,184 6,954 Температура и теплота плавления Лпл важнейших кристаллогидратов азотной кислоты: % нхо, т. пл , *HNO3-H2O ........... 77,77 —37,63 *HNO3-3H2O........... 53,83 —18,47 Стандартные (25° С) теплота и свободная энергия AG0 образования *; 1/2На г + 1/2N2 г + 3/2О2 г = HNO3 ж + 41,404 ккал AG0 = —19,100 ккал *1/2Нг г + l/2Na г + 3/2О2 г = HNO3 г + 31,99 ккал AG0 = —17,59 ккал (изобарный потенциал) 1/2Н2 г + 1/2N2 г + 3/2О2 г = HNO3 раств + 49,372 ккал AG0 = —26,41 ккал *2NO г + 3/2О2 г + Н2О ж = 2HNO3 раств 4~ 74,048 ккал *3NO2 г + Н2О г = NO г + 2HNO3 г 4- 9,184 ккал *N2O4 раств + 1/2Оаг 4- Н2О ж = 2HNO3 раств 4- 18,309 ккал (18° С) 3/2Н2г+ 1/2 N2 г+ 2Ог г= НМО3-Н2Ож4- 112,960 ккал AG0 — —78,410 ккал 3 1/2Н2 г + l/2Nar + ЗО2 г = HNO3-3H2O ж 4- 252,203 ккал AG0 = —193,701 ккал Стандартные (25° С) значения энтропии [S0, кал/(моль- град)] и теплоемкости [Ср, кал/(моль - град)] для азотной кислоты и ее гидратов: Ср HNO3 ж .................. 37,19 26,26 HNO3 г................... 63,62 25,8 ™О3-Н2Ож................. 51,83 43,60 ЖО3-ЗН2Ож ............... 82,92 77,71 Теплота' разбавления азотной кислоты и ее гидратов в бесконечно большом количестве воды (в ккал/моль): * HNO3.............7,971 * HNO3-H2O ........4,732 * HNO3-3H2O.........2,123 Стандартные (25° С) тепловой эффект и изменение свободной энергии (изобарный потенциал) при образовании иона (NO3)~ в водном растворе соответственно —49,372 ®—26,41 ккал/г-ион, стандартное значение энтропии для иона (NO3)" в растворе 35,0 кал/(г-ион- град). / у * Термодинамические данные, отмеченные звездочкой, взяты в работе [50], остальные в работе [129]. Между ними возможно некоторое расхождение. 4 Ю СППОСЛ,.„..„ —-------------------------------------------------------
146 //. Исходные, промежуточные, конечные вещества Коэффициент активности (у) растворов азотной кислоты: Концентрация НХО 1000 г Н2О 0,01 0,1 1,0 0,902 0,785 0,720 Азотная кислота, особенно высококонцентрированная, при попадании на кожу вызывает тяжелые ожоги, разбавленные растворы могут быть причиной экземы. Пары азотной кислоты вызывают раздражение слизистых оболочек уже при содер- жании в воздухе 30 лг/л3; пары концентрацией 500—700 мг/м3 опасны для жизни, причем токсичны не столько пары HNO3, сколько образующиеся при их разложении окислы азота. По санитарным нормам проектирования промышленных предприятий (СНиП 101—51) предельно допустимая концентрация паров HNO3 в воздухе не должна превышать 5 мг/м3 в пересчете на N2O5. Таблица П-99. Плотность (в г/см3) водных растворов азотной кислоты [72] Кон цен - трация HNO3, вес. % Плотность при Концен- трация HNO3, вес. % Плотность при 15° С 20° С 25° С 15° С 20° С 25° С 5 1,0270 1,0256 1,0241 54 1,3397 1,3336 1,3275 10 1,0561 1,0543 1,0523 55 1,3455 1,3393 1,3331 15 1,0865 1,0842 1,0818 56 1,3512 1,3449 1,3386 20 1,1178 1,1150 1,1123 57 1,3569 1,3505 1,3441 25 1,1503 1,1469 1,1438 58 1,3625 1,3560 1,3495 30 1,1838 1,1800 1,1763 59 1,3680 1,3614 1,3548 35 1,2183 1,2140 1,2098 60 1,3734 1,3667 1,3600 40 1,2511 1,2463 1,2417 61 1,3787 1,3719 1,3651 41 1,2576 1,2527 1,2480 62 1,3838 1,3769 1,3700 42 1,2641 1,2591 1,2543 63 1,3888 1,3818 1,3748 43 1,2706 1,2655 1,2606 64 1,3936 1,3866 1,3795 44 1,2771 1,2719 1,2669 65 1,3984 1,3913 1,3841 45 1,2836 1,2783 1,2732 66 1,4031 1,3959 1,3887 46 1,2901 1,2847 1,2795 67 1,4077 1,4004 1,3932 47 1,2966 1,2911 1,2858 70 1,4210 1,4134 1,4061 48 1,3031 1,2975 1,2921 75 1,4415 1,4337 1,4259 49 1,3096 1,3040 1,2984 80 1,4601 1,4521 1,4439 50 1,3157 1,3100 1,3043 85 1,4769 1,4686 1,4603 51 1,3218 1,3160 1,3102 90 1,4911 1,4826 1,4741 52 1,3278 1,3219 1,3160 95 1,5019 1,4932 1,4846 53 1,3338 1,3278 1,3218 100 1,5217 1,5129 1,5040 Температура кипения водных растворов азотной кислоты при 1 атм [32]: Концентрация HNO3. вес. % 20 30 40 50 Т. кип., °C 103,56 108,08 112,58 116,84 Концентрация НХ'О3, вес. % 60 70 80 90 Т. кип., °C 120,06 121,60 115,45 102,03
с cOXHtf 11 22 30 42 57 77 133 215 320 460 625 820 O“Hrf 1 1,3 2,4 7 10 16 24 35 < Q t- 'J — i- । LC СЧ ТЧ Г? — C4) * Таблица 11-100. Парциальные давления (в мм рт. ст.) паров азотной кислоты pHNO и В°ДЫ Р\ над водными растворами азотной кислоты [72] Концентрация HNO3 в растворе, вес. % OrHj c 1,7 2,4 3,2 4 7 12 20 31 48 73 108 155 219 2 4 6 8 10,5 14 24,5 i 41 67 106 158 230 330 465 640 о OzHd 1,1 2,2 1 3,0 4.1 5,5 7,4 12,8 21,8 35,3, 56 I 86 130 192 270 393 ‘ONHcf 0,79 1,58 2,18 ! 3,00 4,10 5,50' I 9,65, 16,5 27,1 43,3 67,5 103 152 221 312 S o'Hd 1,3 2,6 3,5 4,9 6,6 8,8 15,5, 26,0' 43,0 68 106 160 238 345 490 sONHrf 0,41 0,86 1,21 1,68 2,32 3,17 1 5,70 10,0 16,8 27,5' 43,5 67,5' 103 152 218 о Огн</ 1,5 3,0 4,1 5,6 7,7 10,3 18,1 31,0 51 81 126 192 285 417 590 0,19 0,41 0,59 0,84 ,.21 1,66 3,10 5,68 9,9 16,8 27,5 43,7 69,5 103 156 10 o’Hd 1,8 3,5 4,9 6.7 9,1 12,2 21,3 36,3 60 95 148 223 331 485 685 cONHtf 0,21 0,31 0,45 0,66 0,93 1,82 3,41 6,15 10,7 18,0 29,4 47 73 110 3 O5Hrf 2,1 4.2 5,8 1 7,9 I 10,7 14,4 25,0 42,5 70 110 170 258 383 560 785 8OMHd 0,12 0,18 0,27 1 0,39 0,56 1,13 2,18 4,05 7,25 12,5 20,9 34,2 54,5 84 10 O’Htf i I 2,6 5,0 6,9 9,4 12,7 16,9 29,3 49,5 80 126 195 292 430 625 cONHtf — 0,10 0,15 0,23 0,33 0,68 1,35 [ 2,54 4,65 8,15 13,7 23,0 37,0 О OJHd 3,0 5,8 8,0 10,8 14,6 19,5 33,5 56 90 1 143 218 325 480 688 '(W 0,12 0,17 0,36 0,75 1,48 2,80 5,10 9.0 15,5 25,7 §? O’Htf 3,6 7,1 9,7 13,2 17,8 23,8 41 69 113 174 267 393 580 BONHd ! — 0,11 0,25 0,51 1,00 1,87 3,38’ 6,05 8 ОгН<7 1 4,1 8,0 10,9 15,2 20,6 27,6 47,5 80 128 200 307 458 675 cONHtf 0,13 0,27 0,53 1,01 ,1,87' '*“ o’ 0 10 15 20 25 30 40 50 60 70 80 90 100 । 110 120 10*
148 //. Исходные, промежуточные, конечные вещества Таблица 11-101. Теплоемкость [ср, ккал/(моль-град)] водных растворов азотной кислоты [88] Концентра- ция HNO3, вес. % Ср при Концентра- ция HNO,, вес. % СР при 0° С 20° С 40° С 60° с 0° с 20° С 40° С 60° с 5 0,941 0,940 0,940 0,943 55 0,648 0,661 0,675 0,692 10 0,885 0,886 0,892 0,900 60 0,628 0,641 0,654 0,669 15 0,838 0,842 0,851 0,863 65 0,605 0,618 0,630 0,642 20 0,799 0,806 0,815 0,830 70 0,582 0,593 0,603 0,613 25 0,765 0,779 0,786 0,805 75 0,557 0,566 0,575 0,582 30 0,737 0,757 0,764 0,785 80 0,534 0,541 0,546 0,552 35 0,713 0,737 0,744 0,767 85 0,515 0,519 0,521 0,526 40 0,695 0,717 0,726 0,750 90 0,490 0,491 0,493 0,496 45 0,681 0,699 0,709 0,733 95 0,456 0,458 0,462 0,463 50 0,666 0,681 0,693 0,714 100 0,418 0,419 0,425 0,427 Примечание. В работе [88] указано, что 90%-ная HNO3 была загрязнена 0,03— 0,9% HNO2. Таблица П-102. Удельная теплоемкость [с, ккал/(кг-град)] азотной кислоты [50] Азотная кислота и ее гидраты Концентра- ция HNO3, % с при 0° с 20° С 25° С HNO3 100 0,42 0,417 0,417 HNO3 • Н2О 77,77 0,536 0,538 0,539 HNO3-3H2O 53,83 0,651 0,662 0,664 Теплота растворения (в ккал!моль HNO3) безводной азотной кислоты в воде [161 ]: Количество воды моль/моль HNO3 Теплота растворения Количество воды моль!моль HNO3 Теплота растворения 0,5 2,005 10 7,318 1,0 3,285 20 7,458 1,5 4,16 40 7,436 3,0 5,71 100 7,439 5,0 6,665 320 7,493
10. Азотная кислота, меланж 149 Таблица 11-103. Температура кристаллизации /кр растворов азотной кислоты в олеуме и концентрированной серной кислоте [68] Состав раствора, вес. % ^кр’ С Состав раствора, вес. % 'кр. °с SO, n2o, Н2О SO, N2Oj н2о 87,59 0,86 11,55 24,6 82,69 2,57 14,74 —6,9 87,75 0,86 11,39 25,3 84,08 2,57 13,35 —16,7 87,18 1,03 11,79 20,3 86,12 2,57 11,31 9,8 79,18 1,71 19,11 —7,5 77,96 3,43 18,61 — 15,9 81,06 1,71 17,23 6,1 80,0 3,43 16,57 1,7 82,94 1,71 15,35 —5,2 84,98 3,43 11,59 —8,8 84,0 1,71 14,29 — 15,2 84,0 3,6 12,4 —21,8 86,37 1,71 11,92 12,8 84,57 4,2 11,23 -9,1 86,86 1,71 11,43 18,6 84,41 4,29 11,3 — 12,5 85,31 1,8 12,89 —5,7 83,35 5,14 11,51 —24,8 86,69 1,8 11,51 18,9 81,96 6,69 11,35 —22,3 86.69 1,89 11,42 18,6 79,92 8,48 11,6 —21,1 83,35 2,4 14,25 —11,1 78,86 9,34 11,8 —14,0 85,31 2,49 12,20 —3,1 78,12 10,2 11,68 —12,8 Т а б л и ц а 11-104. Интегральные теплоты смешения (в ккал) азотной кислоты с серным ангидридом и серной кислотой [34, 55] Смешиваемые компоненты Концентрация HNOg в полученном рас- творе, мол. % Теплота смешения Смешиваемые компоненты Концентрации HNO» в полученном рас- творе, мол. % Теплота смешения S03+0,042 HNO3 4,10 3,04 H2SO4+0,14 HNO3 12,3 1,П SO3+0,118 HNO3 10,55 4,43 H2SO4+0,222 HNO3 18,2 1,46 SO3+0,23 HNQ3 18,65 5,8 H2SO4+0,46 HNO3 31,5 1,835 SO8+0,313 HNO3 23,9 6,9 H2SO4+0,596 HNO3 37,4 2,01 SO3+0,433 HNO3 30,2 8,2 H2SO4+HNO3 50,0 2,4 SO34-0,695 HNO3 41,0 9,655 H2SO4+1,23 HNO3 55,2 2,62 SO3+0,885 HNO3 47,0 9,95 H2SO4+1,54 HNO3 60,8 2,84 SO3+HNO3 50,0 Ю,1 H2SO4+2,52 HNO3 71,5 3,44 SO3+2,9 HNO3 74,5 11,5 H2SO4+4,5 HNO3 82,0 4,43 SO3+5,08 HNO3 82,5 11,7 H2SO4+10 HNO3 91,0 5,8 SO3+9,6 HNO, 90,5 12,05 H2SO4+22,2 HNO3 95,5 2,25 so8.hno3+hno3 66,7 0,84 h2so4-hno3+hno3 66,7 0,76 SO3-2HNO3+HNO3 75,0 0,6 H2SO4-2HNO3+HNO3 75,0 0,64 SO,-3HNO3+HNO3 80,0 0,31 H2SO4-3HNO3+HNO3 80,0 0,44 S0j-4HNO3+HNO3 H«S04+0,0318 hno3 83,3 0,15 HNO3- SO34-SO3 33,3 7,0 3,1 0,3 HNO3-2SO3+SO3 25,0 4,7 H»SO4-H,0492 HNOa 4,7 0,435 HNO3-3SO34-SO3 20,0 3,2 g«S04+o,066 HNO3 H»SO4+0,099 HNO3 6,2 9,03 0,468 0,91 HNO3 -4SOa+SO3 16,7 2,8
150 II. Исходные, промежуточные, конечные вещества Таблица 11-105. Качество концентрированной азотной кислоты (ГОСТ 701—68) Содержание, % Высший сорт 1-11 сорт 2-й сорт Азотная кислота, не менее 98,5 98,0 97,0 Серная кислота, не'более 0,05 0,08 0,12 Окислы азота (N2O4), не более .... 0,3 0,3 0,4 Прокаленный остаток, не более .... 0,015 0,02 0,04 Примечание. В азотной кислоте, получаемой прямым синтезом, содержание серной кислоты ие определяют. Установлены также МРТУ 6-03-159 63 на кислоту азотную неконцентрироваиную (1-го, 2-го и 3-го сортов): содержание HNO3 (не менее) соответственно 55 — 57, 47 — 49 н 45 — 46,9% при содержании окислов азота в пересчете на N2O4 не более 0,2% и прокаленного остатка не более 0,05% для 1-го сорта и 0,1% для 2-го и 3-го сортов; СТУ 43-279 — 65 на кис- лоту азотную специальную концентрацией 70 — 75% HNO3; ГОСТ 4461—67 на кислоту азот- ную реактивную; ГОСТ 1 1125 — 65 на кислоту азотную особой чистоты. Качество кислотного меланжа (ГОСТ 1500 — 57): Состав азотной кислоты (HNO3)...................................89,0 серной кислоты (H2SO4) ..............................7,5 окислов азота (в пересчете на N2O4, не более..............0,3 прокаленного остатка, не более .......................0,1 ЛИТЕРАТУРА 1. A b е 1 Е., J. Phys. Chem., 50 (3), 260 (1946). 2. A b е 1 Е., Proc. Intern. Congr. Pure and Applied Chemistry, 11-th Congr., Lon- don, 1947, p. 309. 3. АмелинА. Г., Бородастова 3. Б., Ж- прикл. хим., 22, № 9928 (1949). 4. Amer. Епс. Chem. techn., 13, 360 (1954). 5. A n d е г s о п С. Т., J. Am. Chem. Soc., 53, 476 (1931). 6. А п d е г s о п С. Т., J. Am. Chem. Soc., 59, 486 (1937). 7. A w b а г v J. Н., Griffiths., Рг. phys. Soc., 48, 372 (1936). 8. Баранова А. И., Ж- прикл. хим., 31 (2), 167 (1958). 9. В а с о п R. F., Fanelli., J. Am. Chem. Soc., 65, 639 (1943). 10. В а г г о w G. М., Pitzer К. S., Ind. Eng. Chem., 41, 2737 (1949). И. Beckmann Е. Z., J. Phys. Chem., 53, 120 (1905). 12. Berthoud A., Helv. Chim. Acta, 5, 513 (1922). J. Chim. Phys., 20, 77(1923). 13. В e u s c h 1 e i n W. L., Simonson L. D., J. Am. Chem. Soc., 62, 610 (1940). 14. Бирон E., Ж- P. Ф. X. O., 31, 171 (1899). 15. В о d e n s t e i n, Katayama, Z. Elektroehem., 15, 244 (1909). 16. Б о p и с о в M. В., Труды ГИТХС, вып. 6, 287 (1960). 17. В r a n d J., Rutherford A., J. Chem. Soc., 3916 (1952). 18. Bra une H., Peter S., N e v e 1 i n g V. Z., Naturforsch AG, 32 (1951). 19. В r i g h t N. F. H., Hutchison H., Smith D., J. Soc. Chem. Ind., 65, 385 (1946). 20. В г б n s t e d I., Z. phys. Chem., 55, 371 (1906). 21. Bunsen R., Gasometrische Methoden, Braunschweig, 1857.
Литература 151 22. В и г t В. С., J. Chem. Soc., 85, 1339 (1904). 23. С a m pb е 1 1 A., Smith N., Trans. Farad. Soc., 33, 545 (1937). 24. C a m p b e 1 1 A. N., Kartzmark E. M., В i s s e t D., В e d n a s M. E., Can. J. Chem., 31, 303 (1953). 25. Cardoso E., Gazz. chim. ital., 51, № 1, 153 (1921). 26. Cardoso E., Fiorentino U., J. Chim. phys., 23, 841 (1926). 27. C a r s о п C. AL,‘J. Am. Chem. Soc., 29, 499 (1907). 28. C h i p m a n J., Ta Li., Trans. Am. Soc. Metals, 25, 435 (1937). 29. С о n g h 1 i n J. P., J. Am. Chem. Soc., 72, 5445 (1950). 30. С о n g h 1 i n J. P., King E. G., В о n n i с к s о п K. R., J. Am. Chem. Soc., 73, 3891 (1951). 31. Con ghl i n J. P., U. S. Bureau of Mines, 542, 25 (1954). 32. Creighton H. J. M., Git he ns J. H., J. Franklin Inst., 179, 161 (1915). 33. D a 1 i n G. A., West J. R., J. Phys, a Coll. Chem., 54, 1215 (1950). 34. D a 1 t о n R., Compt. rend., 203, № 3, 250 (1936). 35. D a u d t W., Z. phys. Chem., 106, 255 (1923). 36. Davis, Chem. Eng. Progr., 49, № 5, 233 (1947). 37. Д ж а б а г и н T. К., Рой Д. К., Семенов П. А., Хим. пром., № 11, 870 (1963). 38. Dee Т. Р., J. Soc. Chem. Ind., 64, 40 (1945). 39. D о m к е J., В е i п W., Z. anorg. Chem., 43, 125 (1905). 40. d’Or. L., J. Chim. Phys., 27, 239 (1930). 41. Duecker W., West R., The Manufacture of Sulphuric Acid New York, . 1959. 42. E a s s fm a п E., M'c G a v о с к W., J. Am. Chem. Soc., 59, 145 (1937). - 43. E b e И n g K., Uber die Messung der Oberflachespannung D-durch schwingende Tropfen und uber die Oberflachenspannung von Losungen, Heidelberg, 1915. 44. F a i г И e A. M., Sulphuric Acid Manufacture, New York, 1936. 45. F a n e 1 1 i R., J. Am. Chem. Soc., 67, 1832 (1945). 46. Farr C., Mac-Leod D. B., Proc. Roy, Soc., 118A, 534 (1928). 47. Findlay A., The Phase Rule and its Applications 8ed. Dover Publications Inc., New York, 1960. 48. F i s e a u H., Compt. Rend., 68, 1125 (1969). 49. Fischer W., Burger E., Z. anorg. allg. Chem., 251, 355 (1943). 50. F о r s у t h e W. R., Gi augue W. ?F., J. Am. Chem. Soc., 64, 48 (1942). 51. F о z G a z u 1 1 a O. R., Senent Perez S. An. Espan., 5, № 5, 399 (1943). 52. Fiirstenau R., Verh. phys. Ges., 10, 968 (1908). 53. G a b 1 e С. M., Betz H. F., Maron S. H., J. Am. Chem. Soc., 72, 1445 (1950). 54. Geffeken G., Z. phys. Chem., 5, 281 (1890). "55. Гельфм ан ’М. Ш., Ж. прикл. хим., 21, № 11, 1099 (1948); 20, № 8, (1947). 56. G h i г о n D., Mangili G., Gazz. chim. ital., 65, 1244 (1935). 57. Giaque W. F., Hornung E. W., Kunzler J. E., Rubin T. R., J. Am. Chem. Soc., 82, 62 (1960). 58- G i a q u e W. F., В 1 u z R. W., J. Am. Chem. Soc., 58, 831 (1936). 59. Giaque W. E., Stephenson С. C., J. Am. Chem. Soc., 60, 1389 (1938). 50. Gillespie R. J., Wasif S., J. Chem. Soc., 204 (1953). 51. G i g u er r e P. A., S a v о i r R., J. Am. Chem. Soc., 85, 287 (1963). 52. Gmielin’s Handbuch, Teil 9, A2, Berlin, 1953. 63. G m i t г о J. I., Vermeulen T., Am. Inst. Chem. Eng. J., 10, № 5, 740 . <1964)- £4- Grau, Roth., Z. anorg. allg. Chem., 188, 173 (1930). ]». Green wait С. H., Ind. Eng. Chem., 17, 522 (1925). «5. H e d s t г о m В. О. A., T j u s E., Chem. Ing. Techn., 24, 22 (1952).
152 //, Исходные, промежуточные, конечные вещества 67. Herrman С. V.. Ing. Eng Chem.. 33, 898 (1941). 68. Н о 1 m е s W. С., Hutchison С. F., Zieber Ind. Eng. Chem., 23, 1102 (1931). 69. H о о d G. S., Reilly C. A., J. Chem. Phys., 27, 1126 (1957). 70. H о г n u n g E. W., Giaque W. F., J. Am. Chem. Soc., 77, 2983 (1955). 71. Hornung E. W., Brackett T. E., Giaque W. F., J. Am. Chem. Soc., 78, 5747 (1956). 72. International Critical Tables, New York, 1926—1930. 73. J a n n e к J., Meyer J., Z. anorg. allg. Chem., 83, 63 (1913). 74. К a г d о s A.. Z. ges. Kalte-Ind., 41, 1 (1934). 75. Kaye G., Higgins W., Proc. Roy. Soc., London. A122, 633 (1929). 76. Kell as A., J. Chem. Soc., 113, 647 (1918); 114, 903 (1918). 77. К el lev К. K-, U. S. Bureau of Mines. Bull., 406 (1937). 78. Kel ley К. K., U. S. Bureau of Mines. Bull., 383 (1935). 79. Клочко M. А., Курбенов M. Ш., Изв. АН СССР, 24, 264 (1953). 80. Knietsch R., Вег., 34, 4069 (1901). 81. Ко rd es Е., Rackow В., Z. phys. Chem., 200, 129 (1952). 82. Kremers, Ann. Phys., 114, 41 (1861); 120, 493 (1863). 83. К r u у t H. R., Z. phys. Chem., 81, 726 (1913). 84. К u n e r t h W., Phys., Rev., 19, № 2, 512 (1922). 85. К u n z 1 e r J. E., Giauque W. F., J. Am. Chem. Soc., 74, 3472 (1952). 86. К u n z 1 e r J. E., Annal. Chem., 25, 93 (1953). 87. К у з н e ц о в Д. А., Ж- хим. пром., 22, 3 (1941). 88. Landolt-Borsnstein, Physikalisch-Chemische Tabellen, 11 Erg., Ber- lin, 1957. 89. Lange A., Z. anorg. allg. Chem., 275 (1899). 90. L e v i s G. N., Randall M., Thermodynamics and the Free Energy of Che- mical Substances. led., New York, 554 (1923). 91. L e v i s G. N., Randall M., J. Am. Chem. Soc., 59, 745 (1937). 92. L i c h t у D. M., J. Am. Chem. Soc., 34, 1440 (1912). 93. L i n d n e r J., Monatsh. f. Chem., 33, 613 (1912). 94. L i n e b a г g e г С. E., J. Am. Chem. Soc., 22, 5 (1900). 95. Л о п а т т о Э. К., С а в и н a e в A. M., Ж. прикл. хим., 7, 881 (1934). 96. Lunge G., Ber., 11, 370 (1878) 14, 2188 (1881). 97. Л у ч и н с к и й Г. П., и др. ЖФХ, 30, 1207 (1956). 98. М a a s s О., McIntosh D., Trans. Roy. Soc. Canada, 8, № 3, 65 (1914). 99. Maass С. E., Maass O., J. Am. Chem. Soc., 50, 1352, 1356 (1928). 100. Малин К- M., Аркин И. Л., Боресков Г. К., Слинько М. Г., Технология серной кислоты, Госхимиздат, 1950. 101. Manchot W., Z. anorg. allg. Chem., 141, 38 (1924). 102. Manchot W., J a hr s tor f er M., Zepter H., Z. anorg. allg. Chem., 141, 45 (1924). 103. Manchot W., R e i m 1 i n g e r S., Ber., 59, 2677 (1926). 104. McDavid., J. Soc. Chem. Ind. Trans., 43, 57 (1924). 105. McIntosh D., Steele B. D., Proc. Rov. Soc., 37, 339 (1884). 106. Mellor J. W., A Comprehensive Treatise on Inorganic and Theoretical Che- mistry, X, London, 1947. 107. Meyer J., Aulich M., Z. anorg., allg. Chem., 194, 282 (1930). 108. Miles F. D., N i b 1 о c k H., W*i Ison G. L., Trans. Farad. Soc., 36, 345 (1940). 109. Miles F. D., N i b 1 о c k H., Wilson G. L., Trans. Farad. Soc., 40, 281 (1944).
Литература 153 110. Miles F. D., N i b 1 о с к H., Smith G. L., Trans. Farad. Soc., 40, 487 (1944). 111. Miles F. D., Carson T., J. Chem. Soc., 786 (1946). 112. Miles F. D., Fenton J., J. Chem. Soc., 117,53 (1920). 113. Millar R. W.. J. Am. Chem. Soc., 51, 215 (1929). 114. Millet H. C., Chem. a. Ind., 38, 595 (1948). 115. Nat. Bur. Stand. U. S. A. Selected Values of Chemical Thermodynamic Proper- ties, Series 1, Table 7—14, Wachington, 1952. 116. N e i m a n n B., Z. phys. Chem., A171, 416 (1934). 117. N e u m a n п В., H e i n t к e G., Z. Elektrochem., 43, 246 (1937). 118. Perry J. H., Chem. Eng. Handbook., Hied., New York, 1950, 234. 119. Pfaundler L., J. prakt. Chem., 101, 507 (1861). 120. Plank L., К u p r i a n о f f J., Die Kleinkaltemaschine, Berlin—Gottin- gen—Heidelberg, 1948, p. 97. 121. Porter A. W., Trans. Farad. Soc., 13, 737 (1917). 122. Постников В. Ф., Кузьмин Л. Л., Химстрой, 9, 527 (1934). 123. Постников В. Ф., Кузьмин Л. Л., Воробьев Н. К., Ж- хим. пром., 9, 55 (1933). 124. RandaH М., Taylor М. D., J. Phvs. Chem., 45, 959 (1941). 125. R а п к i n е A. О., Smith C. J., Phil. Mag., 42, № 6, 601, 615 (1921). 126. Rhodes F. H., Barbour С. B., Ind. Eng. Chem., 15, 850 (1923). 127. Riedel L., Z. ges. Kalte—Ind., 46, 22 (1939). 128. Ross W. D., Chem. Eng. Progr., 48, 314 (1952). 129. Rossini F. D., Wagman D. D., Evans W. H., Levine S., Jaffe I., Selected values of chemical thermody namic properties, Circular of the National Bureau of Standards 500, Washington 1952. 130. Roth W. A., Z. phys. Chem., 173, 313 (1935). 131. Roth W. A., Zeumer H., Z. Elektrochem., 38, 164 (1932). 132. Rubin T. R., Giaque W. F., J. Am. Chem. Soc., 74, 800 (1952). 133. R u e r R., Nakamoto M., Rec. Trav. Chim. Pays—Bas., 42, 675 (1923). 134. Savarizky, Socolik A. S., Z. phys. Chem, A158. 305 (1932). 135. Schenck R., Lied. Annal, 316, 1 (1901). 136. Scheuer O., Anz. Wien. Akad., 48, 304 (1911). 137. Schonfeld F., Liebing’s Ann., 95 (1855). 138. Schulman J. H., S c h u m b W. C., J. Am. Soc., 65, 878 (1943). 139. Seger G., Cramer H., Z. ges. Kalte—Ind., 46, 183 (1939). 140. Seidell A., Solubilities of inorganic and organic compounds, New-York, 1919, 1940, 1952. 141. 142. 143. 144. 145. 146. 147. 148. 149. 150. 151. 152. 153. 154. 155. 156. Simon A., Schmidt T., Koii. Zeit, 36, 65 (1925). Smith A., Holmes W., Hall E., J. Am. Chem. Soc., 27, 797 (1905). Smith A., Carson C., Z. phys. Chem., 77, 661 (1911). Smits A., Schoenmacker P., J. Chem. Soc., 1108 (1926). Smits A., Schoenmacker P., J. Chem. Soc., 125, 2554 (1924). Smits A., M о e г m a n n N., Z. phys. Chem., B-35, 69 (1937). Socolik A. S., Ж. общ. хим., № 4—5, 317 (1932). Справочник химика, т. 3, Изд. «Химия», 1964. Справочник технической энциклопедии (1927). Справочник технической энциклопедии т. V, 468 (1929). S t a k е 1 b е с к Н., Z. ges. Kalte-Ind., 40, 33 (1933). Steele В. D., McIntosh D., Archibald E. H., Z. phys. Chem. 55, 136 (1906). Stockmayer W. H., Kavanagh G. M., Mickley H. S., J. Chem. Phys., 12, 408 (1944). Stowe V. M., J. Am. Chem. Soc., 51, 410 (1929). Stull D., Ind. Eng. Chem., 41, 1968 (1949). Ta mman G., Ann. Phys., 3, 68 (1899); Z. phys. Chem., 18, 637 (1895).
154 Литература 157, Тарасенков Д. Н., Ж- прикл. хим., 28, № 10, 1098 (1955). 158. Термические константы веществ, под ред. В. П. Глушко, изд. АН СССР, 1968? 159. Thode Н. G., Can. 1. Research., 27В, 361 (1949). 160. Thomas D. S., Barker W. Е., J. Chem. Soc., 127, 2820 (1925). 161. Thomsen J., Thermochemische Untersuchungen, Leipzig, 1883. 162. Toepier., Wied. Ann., 47, 169 (1882). 163. Tower O. F., Z. anorg. allg. Chem., 50, 387 (1906). 164. Tuller W. N., The Sulphur, Data Book, New-York—London, 1954. 165. Trauts M., Weizel W., Ann. Phys., 78, № 4, 315, 351, (1925). 166. T г a u t z M., Zink R., Ann. Phys., 7, № 5, 425, 445 (1930). 167. Welch H. V., Duschak L. H., The Vapour press ui< of Arsenic Trioxide, Washington, 1915. 168. West I. R., Ind. Eng. Chem., 42, 713 (1950). 169. West J. R„ J. Phys. a. Coll. Chem., 55, 402 (1951). 170. Wes trick R., McGillavry С. H., Rec. trav. Chim., 60, 794 (1941). 171. Wohler L., Gunther R., Z. Elektrochem., 29, 276 (1923). 172. Залогин H. Г., Шухер С. M., Очистка дымовые газов, Госхимиз- дат, 1954. 173. Z a w a d s k i J., Z. anorg. allg. Chem., 205, 180 (1932). 174. Z e i s b e г g F. C., Chem. Met. Eng., 27, 22 (1922). 175. Z. Phys. Chem., Neue Folge, 3, 52 (1955).
РАЗДЕЛ III МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ АППАРАТОВ СЕРНОКИСЛОТНОГО ПРОИЗВОДСТВА МАКСУДОВ Г. А. 1. Металлы и сплавы ...................................... 159 Суали и сплавы на основе железа .................... 159 Цветные металлы и сплавы на их основе............... 165 Коррозионная стойкость металлов и сплавов в серной кислоте........................................ 168 2. Неметаллические химически стойкие материалы ........... 173 Природные кислотоупорные материалы............. 173 Керамические кислотоупорные материалы и изделия • • 177 Плавленые неметаллические материалы............ 181 Кислотоупорное композиции на основе жидкого стекла 183 Термопластичные полимерные материалы........... 187 Термореактивные полимерные материалы........... 193 Эластомеры..................................... 197 Коррозионная стойкость полимерных материалов . . . 199 Прокладочные и набивочные материалы и химически стойкие наружные покрытия........................... 201 Литература................................................ 206
Таблица III-1. Материалы, применяемые для изготовления основного технологического оборудования сернокислотных производств Материалы для изготовления Аппараты и отдельные узлы корпуса (несущая конструкция) защитной футеровки тепло- и массообменной поверхности специальных деталей Печи для сжигания се- росодержащего сырья Сталь углеродистая и легированная различ- ных марок, жаро- упорный бетон Кирпич огнеупорный, бетон жароупорный, замазка силикатная — Отливки из серого чу- гуна, из высоколеги- рованной стали со специальными свой- ствами Электрофильтры для су- хой очистки печного газа Сталь углеродистая различных марок, жароупорный бетон Кирпич огнеупорный, замазка силикатная — Проволока нихромовая (коронирующие элек- троды), сталь углеро- дистая, отливки из се- рого чугуна Газоходы и циклоны для горячего печного газа Сталь углеродистая Кирпич огнеупорный; кирпич, плитки и бе- тон кислотоупорные, замазка силикатная — Отливки из серого чу- гуна Транспортные устрой- ства для колчедана и огарка, бункеры для огарка Сталь углеродистая различных марок — — То же Башни, сборники, бачки и другие приемники кислот в промывном отделении контактных систем Сталь углеродистая Свинец (роли), поли- изобутилен, резина (гуммирование), ас- бест листовой; кир- пич, плитки кисло- тоупорные, замазка силикатная Насадка из керами- ческих колец Отливки из сурьмяни- стого свинца, фаолит, резина, эбонит, ан- тегмит, ферросилид, бронза алюминиевая Газоходы для влажного сернистого газа L Свинец, полиизобути- лен; кирпич, плитки, — — бетон кислотоупор- ные, плитки базаль- товые, замазка си- ликатная Холодильники для про- мывных кислот кон- тактных систем » » Свинец, антегмит, ферросилид — Кислотопр оводы дл я промывных кислот контактных систем Свинец, фаолит, вини- пласт, полипропилен, ферросилид, сталь марки 0Х23Н28МЗДЗТ Эмаль, резина (гумми- рование), полиэтилен А — Насосы для промывных кислот контактных си- стем Сталь углеродистая, отливки из серого чугуна Резина (гуммирование) — Проточная часть: сурь- мянистый свинец, фер- росилид, фаолит, фе- нолит, сталк марки 0Х23Н28МЗДЗТ Электрофильтры для мокрой очистки газа от сернокислотного тумана Сталь углеродистая Свинец, полиизобути- лен, бетон, кирпич, плитки кислотоупор- ные, андезит, замазка силикатная — Свинец, коррозионно- стойкие стали различ- ных марок, углегра- фитовые материалы, ферросилид, фарфор Башни, сборники, бачки и другие приемники для серной кислоты концентрацией выше 74% H2SO4 » » Кирпич, плитки, бе- тон кислотоупорные; плитки базальтовые, андезит, силикатная замазка Насадка из керами- ческих колец Отливки из серого чу- гуна, из высоколеги- рованных сталей со специальными свой- ствами Холодильники для сер- ной кислоты концен- трацией выше 74% H2SO4, кислотопро- воды Сталь углеродистая, отливки из серого чугуна Сталь углеродистая, отливки из серого чугуна, коррозион- ностойкие стали различных марок То же
Материалы для изготовления 1. МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ Стали и сплавы на основе железа Таблица III-2. Марки и химический состав углеродистых сталей (в %) । • 1 ; Р | S Cr Ni J Си Марка стали с Si Мп не более Сталь углеродистая обыкновенного качества (ГОСТ 380—71) Ст.З 0,14—0,22 I 0,12—0,30 Ст.5 0,28—0,37 -1 0,15—0,35 0,40—0,65 0,045 0,055 0,30 0,30 I 0,30 0,50—0,80 0,045 0,055 0,30 0,30 | 0,30 Сталь углеродистая качественная конструкционная (ГОСТ 1050—60) 08кп 0,05—0,11 0,03 0,25—0,50 0,040 0,040 0,10 0,25 0,25 10 0,07—0,14 0,17—0,37 0,35—0,65 0,035 0,040 0,15 0,25 0,25 15 0,12—0,19 0,17—0,37 0,35—0,65 0,040 0,040 0,25 0,25 0,25 20 0,17—0,24 0,17—0,37 0,35—0,65 0,040. 0,040 0,25 0,25 0,25 Сталь для кот лостроения и сосудо (ГОСТ 5520—69) в под да в л е н и ем 15К 0,12—0,20 0,15—0,30 0,35—0,65 0,040 0,040 0,30 0,30 0,30 20К 0,16—0,24 0,15—0,30 0,35—0,65 0,040 0,040 0,30 0,30 0,30 09Г2С 0,12 0,50—0,80 1,30—1,70 0,040 0,040 0,30 0,30 0,30 16ГС 0,12—0,18 0,40—0,70 0,90—1,20 0,040 0,040. 0,30 0,30 0,30 О т л ивки из углероди (ГОСТ 977—65) стой ста л и 20Л 0,17—0,25 0,20—0,42 0,35—0,75 0,040 0,045 0,30 0,30 0,30 25Л 0,22—0,30 0,20—0,42 0,35—0,75 0,040 0,045 0,30 0,30 0,30 Пр имечания. 1. В обозначении марки углеродистой стали обыкновенного качества вуквы Ст. означают слово «сталь», цифры от 0 до 7 — условный порядковый номер марки, •авнсящий от химического состава и механических свойств стали. 2. В обозначении марок качественных сталей первые две цифры соответствуют сред- содержанию углерода (в сотых долях процента), а цифры после букв указывают на примерное содержание легирующего элемента в целых единицах. Отсутствие цифры означает, Яго содержание легирующего элемента примерно до 1,5%. к 3. У марок кипящей стали в конце стоит индекс «кп», у марки сталей для котлострое- ЯМя — индекс «К». 4. Буква «Л» в конце марки означает литье.
Таблица II1-3. Марки и химический состав (в %) высоколегированных коррозионностойких (нержавеющих) сталей (ГОСТ 5632—61) Марка стали С S1 | S | Р Т1 Сг Мп Fe N1 Си Nb Мо не более Стали мартенситного класса 2X13 10,16—0,241 0,60 | 0,025 1 0,030 I — 1Х17Н2 (ЭИ 268) |0,11—0,17] 0,80 | 0,0251 0,030 I — 112,0—14,01 |16,0—18,0| <0,60 | Осн. I — I <0,80 I » |1,50—2,50] Стали мартенсито-ферритного класса 1X13 (ЭЖ1) |0,09—0,15| 0,60 | 0,025 | 0,0301 |12,0—14,01 <0,60 | Осн. | Стали ферритного класса 0X13 (ЭИ 496) <0,08 0,60 0,025 0,030 — 11,0—13,0 <0,60 Осн. — — Х17 (ЭЖ 17) <0,12 0,80 0,025 0,035 -— 16,0—18,0 <0,70 » — — 0Х17Т (ЭИ 645) <0,08 0,80 0,025 0,035 5С—0,80 16,0—18,0 <0,70 —— Х25Т (ЭИ 439) <0,15 1,00 0,025 0,035 5С—0,80 24,0—27,0 <0,80 » — Х28 (ЭИ 349) <0,15 1,00 0,025 0,035 — 27,0—30,0 <0,80 » — Стали аустенито-ферритного класса 0Х22Н5Т (ЭП 53) <0,08 1Х21Н5Т (ЭИ 811) 0,09—0,14 0Х21Н6М2Т <0,08 (ЭП 54) 0,80 0,80 0,80 0,025 0,025 0,025 0,035 0,30—0,60 21,0—23,0 0,035 0,25—0,50 20,0—22,0 0,035 0,20—0,40 20,0—22,0 <0,80 <0,80 <0,80 Осн. » » 5,30—6,30 4,80—5,80 5,50—6,50 1,8—2,5 Справочник сернокислотчика Продолжение табл. II1-3 Марка стали С S1 S Р Т1 Сг Мп Fe Ni Си Nb Mo Стали аустенитного класса Х17Н13М2Т (ЭИ 448) <0,10 0,80 0,020 0,035 0,30—0,60 16,0—18,0 1,00—2,00 Осн. 12,0—14,0 — — 1,80—2,50 X17H13M3T (ЭИ 432) =<0,10 0,80 0,020 0,035 0,30—0,60 16,0—18,0 1,00—2,00 » 12,0—14,0 — — 3,00-4,00 < 0Х18Н10Т (ЭИ 914) <0,08 0,80 0,020 0,035 5С—0,60 17,0—19,0 1,00—2,00 » 9,0—11,0 — — — Х18Н10Т (1Х18Н9Т, ЭЯ1Т) =<0,12 0,80 0,020 0,035 (С—0,02) 17,0—19,01,00—2,00 5—0,90 » 9,0—11,0 — — — 0Х18Н12Б (ЭИ 402) <0,08 0,80 0,020 0,035 — 17,0—19,0 1,00—2,00 » 11,0—13,0 — 8С—1,20 1 0Х23Н28М2Т (ЭИ 628)] <0,06 0,80 0,020 0,035 0,40—0,70 22,0—25,0 <0,80 » 26,0—29,0 — — 1,8—2,50 0Х23Н28МЗДЗТ (ЭИ 943) <0,06 0,80 0,020 0,035 0,50—0,90 22,0—25,0 <0,80 » 26,0—29,0 2,50—3,50 — 2,50-30,0 ^гР имечания: 1. Химические элементы в марках стали обозначаются следующими буквами: ГА — азот, Б — ниобий, В — воль- \^ГЛ^ЕГапец’ Д — медь* Е ~ селен> м — молибден, Н — никель, Р — бор, С — кремний, Т — тнтан, Ф — ванадий, X — хром, алюминии. 2маР0К сталей состоит из обозначений элементов и следующих за ними цифр, указывающих среднее содержание эле- мента в процентах, кроме элементов, присутствующих в стали в малых количествах (бор, азот, титан). ’ а ”?pbI пеРеД буквенным обозначением указывают содержание углерода в стали в десятых долях процента. Цифра впереди ие указы- 0 П40/ ’«папани ЛГЛЕр0Да В стали не огРаничено нижним пределом при верхнем пределе 0,09% и более; при содержании углерода до 0,04/о впереди буквенного обозначения ставится знак 00; при содержании углерода до 0,08% — знак 0. Стали*м^к^Япх9ча1Е9ям?пчт13М2^’ X17H13M3T> 0Х18Н10Т и Х18Н9Т примерно соответствуют американские марки 316, 317, 321 и 304. терЛ20 М корИ ад^ 20/25 примерно соответствуют так называемые 20-е сплавы, имеющие разные фирменные названия (алойко 20, карпен-
162 III. Материалы для аппаратов Двухслойная листовая сталь (биметалл). Для изготовления крупногабаритной коррозионностойкой сварной аппаратуры (железнодорожные цистерны и резервуары для перевозки и хранения серной кислоты, реакторы и т. п.) применяют двухслой- ную листовую сталь, состоящую из основного слоя (углеродистой стали) и плаки- рующего слоя (высоколегированной коррозионностойкой стали различных марок). В двухслойной листовой стали сочетаются механические свойства основного и коррозионная стойкость плакирующего слоев. Ниже приведены марки сталей, составляющих слои: Основной Ст.З, 15К, 20К Ст.З, 20К 20К Плакирующий ОХ13 Х18Н9Т, Х18Н10Т Х17Н13М2Т Толщина плакирующего слоя должна соответствовать суммарной толщине листа (ЧМТУ 3258—52/62 и ЧМТУ/ЦНИИЧМ 390—60): Толщина листа, мм Толщина плакирую- 8—Ю 11—15 16—20 21—25 26—30 32—40 42—50 щего слоя, мм наименьшая . . 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 наибольшая . . . 2,5 3,0 4,0 5,0 5,5 6,0 7,0 Таблица Ш-4. Марки и химический состав (в %) чугунов и специальных сплавов Марка С Si Мп Р S Сг Ni Си Отливки из серого чугуна (ГОСТ 1412—70) СЧ15-32 I 3,5—3,7 I 2,0—2,4 I 0,5—0,8 I <0,3 I <0,151 СЧ18-36 I 3,4—3,6 I 1,7—2,1 | 0,5—0,7 | <0,3 | <0,15] Отливки из высококремнистых сплавов (фе р р ос и л и до в) (ГОСТ 2233—70) С15 I 0,3—0,8 114,5—16,01 0,3—0,8 I <0,1 I <0,071 С17 I 0,3—0,5 |16,0—18,0] 0,3—0,8 | <0,1 | <0,07| Отливки из высокохромистых сплавов (ГОСТ 2176—67) 75Х28Л 185Х34Л 0,5—1,0 0,5—1,3 1,5—2,2 1,3—1,7 0,5-0,8 0,5—0,8 <0,10 <0,08 26,0—30,0 <0,10 <0,10 32,0—36,0 <0,50 <0,30 <0,50 <0,30
1. Металлы и сплавы 163 Таблица Ш-5. Механические свойства листовой стали при нормальной температуре Марка стали ГОСТ Предел теку- чести ат K-SClMM.* Предел проч- ности Ов Относитель- ное удлине- ние о, % Поперечное сужение % Ударная вязкость ан кгс-м/см* Твердость по Бринеллю НВ, кгс/ммг, не более Ст.З 380—71 24 38 25 57 8 100—125 Ст.5 380—71 28 50 19 50 — 140—170 08кп 16523—70 18 28 32 60 — 131 10 1577—70 21 34 32 — — 137 15К 5520—69 23 38 27 — — — 20 1577—70 25 42 38 55 14 156 20К 5520—69 25 41 26 — — —. 09Г2С 5520—69 35 50 22 — 6 — 16ГС 5520—69 33 50 22 — 6 — 0X13 7350—66 30 43 23 16 — 1X13 7350—66 35 50 21 — 22 — 1X21Н5Т 7350—66 40 70 14 — 6 — 0Х22Н5Т 7350—66 35 60 15 — 12 — 0Х21Н6М2Т 7350—66 35 60 15 — 10 — Х17 7350—66 — 45 18 — 4 — 0Х17Т 7350—66 — 45 18 — 5 — Х25Т 7350—66 — 43 12 — 2 — Х18Н10Т 7350—66 24 54 38 — 20 — 0Х18Н10Т 7350—66 21 52 43 — — — 0Х18Н12Б 7350—66 21 52 40 — — — Х17Н13М2Т 7350—66 22 54 37 — — — 0Х23Н28МЗДЗТ 7350—66 22 55 35 — — — Примечания. 1. Нормы механических свойств, приведенные в таблице, распро- страняются на термически обработанную листовую сталь в состоянии поставки (исключение составляет листовая сталь Ст.З, поставляемая без термообработки). Режим термообработки указан в соответствующих ГОСТ или ТУ. 2. Данные по пределу текучести и ударной вязкости заимствованы нз различных лите- ратурных источников. Таблица Ш-6. Механические свойства сталей для отливок (ГОСТ 977—65 и 2176—67) Марка стали Предел текучести °т кгс!ммг П редел прочности ств кгс1м.м.г Относи- тельное удлине- ние б. % Попереч- ное суже- ние -ф. % Ударная вязкость а и кгс-м/см1 Условия термической обработки не менее 20Л 25Л 10Х13Л 20X1ЗЛ 15Х25Л 10Х18Н9ТЛ ЮХ18Н12МЗТЛ 22 24 40 45 28 20 22 42 45 55 60 45 45 50 22 19 20 16 25 30 35 30 50 40 32 30 5 4 8 6 10 10 Отжиг при 950° С, закалка при 1050° С, охлаждение в воде, отпуск при 750° С, охлаждение на воздухе , Без термообработки Закалка при 1100° С, охла- ждение в воде Закалка при 1150° С, охла- ждение в воде
164 HI. Материалы для аппаратов Таблица III-7. Механические свойства чугунов и сплавов для отливок Марка гост Предел прочности кгс/мм1 Ударная вязкость ан кгс-м/смг Стрела про- гиба (в мм) при расстоя- нии между опорами Твердость по Бринеллю НВ, кгс/мм.г при рас- тяжении °в 1 при изги- бе Ои 600 мм 300 мм не м е и е е СЧ 12-28 1412—70 12 28 0,1—0,4 6 2 143—229 СЧ 15-32 1412—70 15 32 0,1—0,4 8 2,5 163—229 СЧ 18-36 1412—70 18 36 0,1—0,4 8 2,5 170—229 С15 2233—70 6 17 0,45—0,50 2 1,2 300—400 С17 2233—70 — 14 — 1,5 1,0 400—460 75Х28Л 2176—67 35 55 —. 6 .— 220—270 185Х34Л 2176—67 40 60 — 5 — 250—320 Т а б л и ц а Ш-8. Физические свойства сталей и сплавов на основе железа Марка Плотность г/см* Средняя теплоемкость при 20-100° С ккал/(кг-град) Температура плавления °C Коэффициент теплопровод- ности X при 20-100°С ккал (м-ч-град) Коэффициент линейного расширения при 20—100° С а X 10’, град~* Стали углеродистые Ст.З; Ст.5 7,85 0,110 1510 43 11,0 08кп 7,85 0,110 — 52 11,0 10 7,85 0,110 — 49 11,6 20 7,85 0,110 - 43 11,6 20К 7,85 0,110 - 43 11,8 25Л 7,83 Стали 0,110 В Ы С О к о л егирован 43 н ы е 11,5 0X13 7,70 0,113 1480—1530 25 10,5 1X13 7,70 0,113 1480—1530 25 9,7 2X13 7,70 0,113 1480—1530 19 10,1 0Х17Т 7,70 — — 21 10,0 Х25Т 7,60 — — 15 10,0 1Х21Н5Т 7,80 — — 15 10,2 0Х22Н5Т 7,80 — 15 9,6 0Х21Н6М2Т 7,70 — • 11 9,5 Х18Н9Т 7,90 0,117 1400—1430 14 16,6 0Х18Н9Т 7,90 — 1400—1430 14 16,6 0Х18Н12Б 7,90 — — 14 16,0 Х17Н13М2Т 7,90 — 1370—1400 14 15,7 Чугуны серые СЧ 12-28; СЧ 18-36 | 7,0—7,3 | — | 1175 | 36 | 10,5 Фер р оси л иды С15; С17 | 6,9 | — | 1200 | 46 | 4,7 Сплавы высокохромистые 75Х28Л, 185Х34Л [ 7,3—7,4 | . — | 1350—1450 | 15 | 9,4—10,0
1. Металлы и сплавы 165 Цветные металлы и сплавы на их основе Т а б л ид а II1-9. Марки и химический состав (в %) никельмолибденовых сплавов (ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1092—64) Марка сплава Ni Мо V Сг W Н70М27 (ЭП-495) Осн. 25,0—29,0 — <0,3 — Н70М27Ф (ЭП-496) » 25,0—29,0 1,4-1,7 <0,3 — 0Х15Н55М16В (ЭП-567) » 15,0—17,0 — 14,5—16,5 3,0—4,5 Х15Н55М16В (ЭП-375) » 15,0—17,0 <$.0,35 14,5—16,5 3,0—4,5 Продолжение табл. II1-9 Со с Fe Si Мп Ti s Р Соответствующие сплавы зарубежных фирм не более — 0,03 1,5 0,25 0,5 — 0,02 0,025 Хастеллой В, Хлори- мет 2 — 0,05 4,0 0,5 0,5 0,3 0,02 0,025 То же — 0,03 7,0 0,15 1,0 — 0,02 0,025 Хастеллой С, Хлори- мет 3 2,5 0,08 7,0 1,0 1,0 — 0,02 0,025 То же Примечание. Сплаву примерного состава Н82С10Д4 за рубежом соответствует Хастеллой Д. Таблица Ш-10. Марки и химический состав свинца (в %) (ГОСТ 3778-65) Примеси, не более Мар- ка Рв, не более Mg Fe Cu Zn As Ag Sn Sb Bi Ca-|-Na Mg4-Ca-|-Na о , « S О о. cu Я c a СО 99,992 0,001 0,001 0,0005 0,001 0,0005 0,0003 0,0005 0,0005 0,004 0,002 0,008 С1 99,9?5 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,006 —— 0,003 - 0,015 C2 99,95 0,005 0,003 0,001 0,002 0,002 0,0015 0,002 0,005 0,03 0,01 0,05 сз f. 99,9 0,01 0,005 0,002 0,005 0,005 0,0015 0,005 0,005 0,06 0,03 — 0,1 Примечание. Свинец выпускают в виде гладких с плоским основанием чушек, массой не менее 30 и не более 40 кг каждая.
166 Ill. Материалы для аппаратов Таблица Ш-11. Марки и химический состав (в %) сурьмянистого свинца Марка Pb±Sb не менее Pb±Sb+Sn не менее 4J ч X у 2 СО и Примеси, не более Sn Си Zn Fe As Bi Прочие CCyl 99,85 4,0—6,0 0,01 0,05 0,002 0,005 0,01 0,05 0,02 ССу2 99,55 - 2,5—3,5 0,20 0,10 0,002 0,01 0,03 0,05 0,06 ССуЗ — 99,45 Не более 6,0 Не огра- ничено 0,30 0,05 0,02 0,05 0,06 0,07 ССу4 — 99,00 Не огра- ничено То же 0,50 0,10 0,05 0,15 0,10 0,10 Таблица III-12. Листы свинцовые (ГОСТ 9559—60) Толщина мм Длина, мм Допускаемые отклонения по толщине, мм Теоретическая масса 1 мг (при относительной плотности 11,37) кг при ширине 500 мм при ширине 600 мм для листов нормальной точности для листов повышенной точности 0,2 750 — —0,03 —— 2,27 0,3 750 —0,05 — 3,41 0,5 750 —— —0,07 — 5,69 0,8 1000 —— —0,08 — 9,10 1,0 1000 — —0,12 —0,10 11,37 1,5 1000 1200 —0,16 —0,12 17,06 2,0 1000 1200 —0,18 —0,15 22,74 2,5 1000 1200 —0,20 —0,16 28,42 ‘ 'з,о 1000 1200 —0,20 —0,16 34,11 3,5 1000 1200 —0,20 —0,18 39,80 4,0 1000 1200 —0,24 —0,20 45,48 4,5 1000 1200 —0,25 —0,23 50,03 5,0 юоо 1200 -0,25 —0,23 56,85 6,0 1000 1200 —0,30 —0,25 68,22 - 8-;о 1000 1200 —0,40 —0,35 90,96 —Т0;0 - 1000 1200 —0,50 —0,40 113,7 : 12,о 1000 .1200 —0,60 —0,50 136,4 15,0 7 1000 1200 . —0,70 —0,60 - 170,6 ширине и длине листа не должны для листов повышенной точности СО, Ci, ’С2 И- CS. ... i~ Примечания. 1. Допускаемые отклонения по превышать ..дая листов нормальной точности ±10 мм. ±!Г мм.............. 2. Листы должны изготовляться из свинца марок
1. Металлы и сплйвЫ 16? Таблица 111-13. Роли свинцовые (ГОСТ 89—41) Толщина роля, Мм Ширина, мм Теорети- ческая масса 1 ж*, кг 2150 | 2800 | 3200 2150 | 2800 | 3200 допускаемые отклонения по толщине, мм наименьшая масса роля, кг 1Д ±0,14 — — 125 — - — 11,37 1.5 ±0,14 — — 200 — — 17,06 2,0 ±0,14 — —- 450 — — 22,74 2,5 — ±0,15 — —— 750 — 28,43 3,0 — ±0,20 ±0,21 — 900 1000 34,11 3,5 — ±0,20 ±0,21 —— 950 1100 39,80 4,0 — ±0,20 ±0,21 — 1100 1250 45,48 5,0 — ±0,27 ±0,30 — 1350 1550 56,85 6,0 — ±0,27 ±0,30 — 1450 1700 68,22 7,0 — ±0,27 ±0,30 — 1700 1750 79,59 8,0 — ±0,35 ±0,37 — 1700 1650 90,96 9,0 — ±0,35 ±0,37 — 1650 1550 102,33 10,0 — ±0,38 ±0,40 — 1850 1800 113,70 12,0 — ±0,38 ±0,40 — 1450 1700 136,44 15,0 — ±0,38 ±0,40 — 1850 2100 170,55 Примечания. 1. Допускаемые отклонения по ширине ±1%. 2. Роли изготовляют прокаткой из свинца марок СО, Cl, С2 и СЗ и применяют для освин- цовывания сернокислотных башен, электролизных ванн и т. п. Таблица Ш-14. Марки и химический состав (в %) некоторых сплавов цветных металлов Марка А1 Fe Мп Си Ni Виды изделий Алюминиевые бронзы (ГОСТ 493—54) Бр. АЖ9-4 8—10 2—4 — — — Прутки Бр. АЖН 10-4-4 Бр. АЖН 11-6-6 9,5—11 10,5—11,5 3,5—5,5 5-6,5 — — 3,5—5,5 5—6,5 Прутки, трубы Фасонное литье Медной и к е л е в ы й сплав «м о и е л ь» (ГОСТ 492—52) "НМЖМц 28-2,5-1,5 — 2,0—3,0 1.2—1,8 27,0—29,0 Осталь- ное Ленты, листы* полосы, прут- ки
168 HI. Материалы для аппаратов Таблица Ш-15. Физико-механические свойства свинца, алюминия, бронз и латуни Материал Предел проч- ности при растяжении <ТВ, кгс/мм* Относитель- ное удлине- ние б, % Поперечное сужение хр, % Твердость по Бринеллю НВ, кгс/мм* Плотность р г/см* Коэффициент линейного расширения при 20—100° С а-10*» град~* Свинец 1,8 40—50 100 4—4,6 11,37 27,3 Алюминий мягкий отожженный 7—10 30—40 70—90 15—25 2,69 22,9 твердый нагартован- ный 15—20 4—8 50—60 40—55 2,71 22,9 Бронза Бр.ОЦСН 3-7-5-1 . . 18 8 60 8,80 Бр.ОЦС 6-6-3 • • . 15—18 4—6 — 60 8,82 Бр.АЖ 9-4 40—50 10—12 — 100 7,5 15,5— Бр.АЖН 10-4-4 60 5 — 170 8,0 —17,0 Латунь ЛМцС 58-2-2 . . . . 25—35 8—10 — — 8,5 Примечание. В марках сплавов цветных металлов приняты следующие обозна- чения: Бр — бронза, А — алюминий, Ж — железо, Н — никель, М — медь, Мц — марга- нец, О — олово, Ц — цинк, С — свинец, Л — латунь (медноцинковый сплав), К — крем- ний, X — хром. Коррозионная стойкость металлов и сплавов в серной кислоте Оценка коррозионной стойкости. Коррозионная стойкость металлов и сплавов может быть оценена двумя способами: уменьшением массы металла в результате коррозии, отнесенным к единице по- верхности в единицу времени (потери массы). Этот показатель обычно выражают в г/(м2- ч). уменьшением толщины металла вследствие коррозии, выраженным в линейных единицах и отнесенным к единице времени (глубинный показатель). Этот показатель скорости коррозии выражается в мм/год. Для оценки коррозионной стойкости металлов применяется десятибалльная шкала, основанная на глубинном показателе скорости коррозии (ГОСТ 13819—68). Для изготовления реакционной, теплообменной аппаратуры и кислотопроводов желательно применение металлов и сплавов с коррозионной стойкостью не ниже 5—6 баллов. Опытные агрегаты и установки временного действия можно изготовлять из пони- женностойких и малостойких металлов. Ферросилид (высококремнистый чугун, содержащий 14,5—18,0% кремния), является наиболее коррозионностойким металлическим сплавом. Он стоек в серной, азотной, фосфорной, соляной и других кислотах, за исключением фтористоводород- ной (плавиковой) кислоты. В серной кислоте концентрацией выше 55% при любых температурах (вплоть до т. кип.) глубина коррозии ферросилида менее 0,1 мм/год. В разбавленной серной кислоте (5—50%) глубина коррозии при высоких температу- рах более 0,1, но менее 0,5 мм/год. Химическая стойкость ферросилида объясняется образованием на его поверх- ности пассивной пленки окиси кремния.
1. Металлы и сплавы 169 Таблица Ш-16. Шкала коррозионной стойкости металлов Группа стойкости Скорость коррозии, мм/год Балл 1. Совершенно стойкие Менее 0,001 1 2. Весьма стойкие Свыше 0,001 до 0,005 2 » 0,005 » 0,01 3 3.‘Стойкие » 0,01 » 0,05 4 » 0,05 » 0,1 5 4. Пониженно стойкие » 0,1 » 0,5 6 » 0,5 » 1,0 7 5. Малостойкие » 1,0 » 5,0 8 » 5,0 » 10,0 9 6. Нестойкие » 10,0 10 Примечания: 1. Под скоростью коррозии понимают глубину проникновения коррозии в металл за определенное время (глубинный показатель); ее рассчитывают исходя из потери массы металла после удаления продуктов коррозии. 2. При скорости коррозии 0,5 мм/год и выше коррозионную стойкость металлов оце- нивают по группам стойкости, а при скорости коррозии ниже 0,5 мм/год — по баллам. 3. Расчет глубинного показателя скорости коррозии «П» проводят по формуле: _ К-8765 , , П = ~ - мм1год р-1000 где К — потери массы, г/(мг-ч); р — плотность металла, г/см*\ 8765 — Число часов в году. Для сталей и сплавов на основе железа (р = 7,7 — 7,9 г/см3) показатель по по- терям массы и глубинный показатель почти одинаковы (П = 1,12 К). В среде серной кислоты, содержащей свободную трехокись серы (олеум), ферро- силид не рекомендуется применять, поскольку он содержит сравнительно большое количество углерода (до 0,8%) и может разрушаться, как обычный чугун. Высокая твердость ферросилида обусловливает стойкость его к абразивному износу и эрозии. Недостатками ферросилида, ограничивающими широкое применение его в серно- кислотной промышленности, являются: низкая механическая прочность, высокая хрупкость и чувствительность к ударам; чувствительность к «тепловым ударам» — резким изменениям температуры (что вызывает необходимость «теплого» пуска и «теплой» остановки аппаратов); возможность изготовления только литых изделий; трудность механической обработки вследствие высокой твердости (400— 500 кгс/мм? по Бринеллю). Кремнемедистый сплав на основе никеля (Хастеллой Д) обладает высокой кор- розионной стойкостью в серной кислоте, как и ферросилид, но отличается от послед- него лучшими механическими свойствами. Свинец обладает высокой коррозионной стойкостью в серной кислоте концен- трацией до 80% при температурах до 150° С (глубина коррозии менее 0,5 мм/год). В более концентрированной серной кислоте стойкость свинца с повышением темпе- ратуры резко падает. В моногидрате * свинец нестоек уже при комнатной темпера- туре; в олеуме он быстро разрушается. В заводской практике под моногидратом понимают концентрированную дерную кислоту (98—100% H2SO4).
170 III. Материалы для аппаратов Коррозионная стойкость свинца обусловливается в основном образованием на поверхности металла плотного защитного слоя («экрана») сульфата свинца, нераство- римого в воде и в серной кислоте умеренной концентрации. Свинец нестоек в азотной и уксусной кислотах и щелочах. Факторы, способствующие механическому удалению защитного слоя с поверх- ности металла (эрозия), снижают коррозионную стойкость свинца. В целях предохра- нения свинца от разрушающего действия среды и снижения рабочей температуры свинцовых стенок аппарата их футеруют плитками из кислотостойких материалов. В аппаратах, предназначенных для работы при больших скоростях кислоты, а также в среде чистой сернистой кислоты (без доступа воздуха), рекомендуется предварительно выдержать кислоту в течение нескольких суток, чтобы на поверх- ности свинца в спокойной среде образовался надежный защитный слой сульфата. Основной недостаток свинца — невысокая механическая прочность, препят- ствующая применению его в качестве самостоятельного конструкционного материала для крупногабаритной аппаратуры. Никельмолибдеиовые сплавы. Низкоуглеродистые сплавы на основе никеля, содержащие большое количество молибдена (Н70М27, Н70М27Ф) и хрома (Х15Н55 М16В), имеют высокую коррозионную стойкость в серной и соляной кислотах как при низких, так и при высоких температурах. Сплавы с хромом (ЭП-375, Хастел- лой С) стойки в растворах серной кислоты концентрацией до 70—75% (в окислитель- ных и восстановительных средах). Сплавы без хрома (Хастеллой В) стойки в серной кислоте умеренной и высокой концентрации при температуре до 120—130° С. Из-за отсутствия хрома стойкость этого сплава в окислительных средах значительно ниже, чем в восстановительных. Все никельмолибденовые сплавы отличаются прекрасными механическими свой- ствами, однако широкому применению их препятствуют дороговизна и дефицит- ность компонентов. Хромоникелевые стали с присадками молибдена и меди имеют высокую корро- зионную стойкость в серной кислоте любой концентрации при температуре до 80° С. В разбавленной серной кислоте концентрацией менее 50% эти стали могут приме- няться до температуры кипения кислот (глубина коррозии менее 1,0 мм/год) и слу- жить заменителем свинца. Отечественная промышленность выпускает хромоникельмолибденомедистые стали марок 0Х23Н28МЗДЗТ (ЭИ 943) и Х23Н28МЗДЗТ (ЭИ 629). Несмотря на низ- кое содержание углерода (не более 0,06%) и присадку титана, эти стали очень чув- ствительны к межкристаллитной коррозии. Даже при кратковременном нагреве в интервале температур 500—900° С они приобретают склонность к межкристаллит- ной коррозии, разрушающей металл. Изготовление из стали 0Х23Н28МЗДЗТ сварных соединений, не склонных к меж- кристаллитной коррозии, затруднительно. Этого недостатка лишены отливки дета- лей запорной арматуры к трубопроводам рабочих колес насосов и т. п., прошедшие соответствующую термообработку (нагрев до 1150° С с быстрым охлаждением). Хромоиикельмолибденовые стали марок Х17Н13М2Т (ЭИ 448) и X17H13M3T (ЭИ 432) с присадкой титана рекомендуются для аппаратов, работающих в условиях действия кипящей фосфорной, муравьиной, молочной, уксусной кислот и других сред повышенной агрессивности. Эти стали стойки и пониженно стойки (глубина коррозии менее 1 мм/год) в серной кислоте концентрацией ниже 15 и выше 65—70% H2SO4 при температуре до 40—60° С, а также в олеуме. Хорошие результаты получены при эксплуатации теплообменной аппаратуры (оросительные холодильники) из стали Х17Н13М2Т в производстве серной кислоты контактным методом. Хромоникелевые стали. Обычные хромоникелевые нержавеющие стали без при- садки молибдена (типа Х18Н10Т) в чистых сернокислотных средах стойки в весьма ограниченных условиях: при концентрации H2SO4 выше 65—70% и температуре до 40—50° С и при концентрации H2SO4 менее 5% и комнатной температуре. Однако присутствие в серной кислоте окислителей (например, примеси азотной кислоты или окислов азота), а также ионов трехвалентного железа, двухвалентно^ меди и^других
1. Металлы и сплавы 171 легко восстанавливающихся металлических ионов значительно увеличивает корро- зионную стойкость нержавеющей стали и делает допустимым применение ее при более высокой температуре. Поэтому хромоникелевые стали успешно используют в производстве серной кислоты по нитрозному методу. На коррозионную стойкость хромоникелевых сталей большое влияние оказы- вают условия термообработки. Наивысшая коррозионная стойкость достигается при закалке на твердый раствор с быстрым переходом зоны температур 500—800° С. При медленном охлаждении или повторном нагреве в интервале указанных темпе- ратур пересыщенный твердый раствор частично распадается с выделением по грани- цам зерен карбидов хрома. В результате коррозионная стойкость металла резко снижается. Поэтому сварные швы и околошовные зоны аппаратов из нержавеющей стали, не прошедших повторную термообработку после сварки, наиболее подвержены коррозии. Снижение содержания углерода до минимума (0,03%) и присадка сильных кар- бидообразующих элементов, препятствующих образованию карбидов хрома и обедне- нию твердого раствора хромом (титан, ниобий, ванадий, тантал), улучшают корро- зионную стойкость сварных соединений. Аппаратура из хромоникелевой стали более стойка против атмосферной коррозии, чем аппаратура из простой углеродистой стали. Чугун. Изделия из серого чугуна стойки против атмосферной коррозии. В среде серной кислоты стойкость чугуна выше, чем углеродистой стали, особенно отливок с необработанной поверхностью. Однако в серной кислоте концентрацией ниже 70% чугун нестоек. В концентрированной кислоте, содержащей 90% H2SO4 и более, чугун имеет удовлетворительную стойкость при температурах до 80—100° С. Для работы в среде олеума изделия из чугуна не применяются ввиду опасности разрушения чугуна. Считают, что это происходит из-за увеличения объема содержа- щегося в чугуне кремния вследствие окисления свободной трехокисью серы, прони- кающей вдоль пластинок графита в толщу металла. Углеродистая сталь. Среди применяемых в технике распространенных металлов и сплавов углеродистая сталь является единственным металлом, который необхо- димо защищать против атмосферной коррозии покрытиями из других металлов или из неметаллических материалов. Стойкость углеродистой стали в серной кислоте низких и средних (50—70%) концентраций ниже, чем у других распространенных металлов, кроме цинка. Однако в концентрированной серной кислоте (выше 70%) углеродистая сталь имеет удовлетворительную стойкость при обычных температурах и небольших скоростях движения кислоты. При этих условиях сталь подвергается равномерной коррозии на глубину менее 0,5, мм!год. Такая незначительная глубина коррозии объясняется плохой растворимостью в концентрированной серной кислоте при низких температурах окислов и сульфатов трехвалентного железа, образующихся на поверхности металла и защищающих его от дальнейшего контакта с агрессивной средой. Факторы, способствующие возникновению и сохранению этого защитного слоя, повышают коррозионную стойкость стали, в то время как факторы, препятствующие образованию слоя окислов и сульфатов или механически удаляющие их, снижают стойкость стали. Например, при наличии примесей окислителей (азотная кислота, окислы азота, хроматы и т. п.) значительно повышаются стойкость углеродистой стали в серной кислоте и допустимая температура эксплуатации стали (до 100—120° С в нитрозе). Присутствие же в серной кислоте восстановителей, а также ионов хлора и дру- гих галоидов, может резко повысить скорость коррозии стали. Недостатками применения аппаратов и коммуникаций из углеродистой стали (без защитной футеровки или покрытия) для приема, охлаждения, хранения и транспортировки серной кислоты являются: неизбежное загрязнение кислоты ионами железа; интенсивное разъедание оборудования в периоды остановок, вызванное сниже- нием концентрации оставшейся кислоты вследствие поглощения ею атмосферной влаги.

2. Неметаллические материалы 173 Монель-металл. Сплавы на основе никеля с высоким содержанием меди (мо- нели), в частности сплав НМЖМц 28-2,5-1,5, при температуре до 30" С обладают хорошей стойкостью в серной кислоте концентрацией до 85% и в олеуме. При работе без доступа воздуха (в среде инертного газа, в вакууме) монель тех- нически стоек в серной кислоте при температуре до 95—100° С и концентрации до 6096 H2SO4. В присутствии окислителей, например азотной кислоты, никельмедные сплавы неприменимы. Содержащиеся в кислоте ионы металлов, способные восстановиться, резко снижают коррозионную стойкость этих сплавов. Медь и бронзы. Медь и сплавы меди с оловом и алюминием (бронзы) стойки в серной кислоте низкой и средней концентраций в восстановительной среде. Фак- торы, способствующие окислению меди и образованию легкорастворимой в кислотах окиси меди, делают медь и бронзы нестойкими (как и никельмедные сплавы). Бронзы лучше, чем чистая медь, противостоят окислительному действию кислорода воздуха, растворенного в кислоте, и обладают более высокими механическими свойствами. В серной кислоте средних концентраций (до 80% H2SO4) при температуре до 100° С алюминиевая бронза обладает высокой коррозионной стойкостью (глубина коррозии менее 0,5 мм в год). При увеличении скорости движения кислоты коррозия усиливается. Алюминий отличается высокой стойкостью против атмосферной коррозии бла- годаря плотному защитному слою А12О3, образующемуся на поверхности металла в окислительной атмосфере. Стойкость алюминия в кислотах зависит от раствори- мости защитного слоя в кислоте в условиях Экспозиции. Применение алюминиевых изделий возможно для работы в серной кислоте кон- центрацией не выше 20% при температуре до 40° С, а также в олеуме и хлорсульфо- новой кислоте. Щелочи и разбавленная азотная кислота растворяют алюминий, в то время как азотная кислота высокой концентрации не действует на алюминий при обычных температурах. Титан. Коррозионная стойкость титана, как и хромоникелевых нержавеющих сталей, зависит от образования и цельности пассивной оксидной пленки на поверх- ности металла. Поэтому титан и его сплавы наивысшую стойкость проявляют в азот- ной кислоте. В серной кислоте титан стоек лишь при концентрациях ниже 5% H2SO4 и тем- пературе до 40° С. Присутствие окислителей расширяет возможные пределы приме- нения титана в сернокислотных средах. Титан стоек в кислых растворах сульфатов тяжелых металлов и металлов группы железа при высоких температурах, при которых хромоникелевые стали нестойки. Он находит применение для изготовления ответственных узлов аппаратов в произ- водстве электролитическим методом никеля и кобальта из их руд. Применение титана для этой цели устраняет возможность загрязнения электролитических растворов ионами посторонних металлов. На рис. Ш-1 даны кривые коррозионной стойкости сталей и сплавов в серной кислоте различной концентрации. В табл. Ш-17 указаны рекомендуемые температуры применения металлов и сплавов, стойких в серной кислоте различной концентрации. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ХИМИЧЕСКИ СТОЙКИЕ МАТЕРИАЛЫ Природные кислотоупорные материалы Андезит и бвштаунит применяют для футеровки сборников, отстойников, башен и других крупногабаритных аппаратов в производствах серной, соляной, азотной кислот и их солей. Их используют как самостоятельный конструкционный материал для сооружения отдельных узлов колонн, башен, резервуаров, аппаратов для кон- центрирования серной кислоты, электрофильтров и т. п. Кроме того, их применяют для приготовления наполнителей в кислотоупорных растворах, замазках и бетоне.
174 III. Материалы для аппаратов Таблица Ш-17. Рекомендуемые температуры применения металлов Температура, °C Концентрация До 5—6 5—15 15-25 25-50 50—60 20 12 3 4 5 6 9 10 И 12 12 3 4 5 (6) 9 10 11 12 3 4 5 9 10(11) 1 2 34 (5) 9 10 12 3 4 (5) 9 40 12 3 4 5 (6) 9 10 11 12 12 3 4 5 9 10 11 12 3 4 (5) 9 10(11) 1 2 34 9 10 12 3 4 9 60 12 3 4 5 9 10 12 34 (5) 9 10 12 3 4 9 10 1 2 34 9 10 12 3 4 9 80 12 3 4 (5) 9 10 12 34 9 10 12 3 4 9 10 1 2 34 9 (Ю) 12 3 4 9 95—100 12 3 4 9 10 1 2 '34 9 10 12 3 4 9 10 1 2 34 1 2 3 (4) (9) 120 — — — — 1 2 3 Т. кип. при атмо- сферном давле- нии 12 3 4 9 (1) 2 3 4 9 12 3 4 1 2 34 1 2(3) п р имечання. 1. 1 — ферроснлнд; 2 — свинец и сурьмянистый свинец; 3 — ннкель- 7 — чугун; 8 — сталь углеродистая; 9 — НМЖМц 28-2,5-1,5 (монель); 10 — медь и бронзы; 2. В скобках указаны номера металлов н сплавов, пониженно стойких в указанных ус Согласно ГОСТ 7311—55, изделия из андезита должны иметь следующие пока- затели: Предел прочности при сжатии, кгс/с-и2, не менее ............600 Кислотостойкость, % , не менее ............................95,5 Водопоглощение, %, не более ............................... 7,6 Форма и размер кислотоупорных андезитовых изделий должны соответствовать чертежам, согласованным между поставщиком и заказчиком. На обработанных по- верхностях изделий не должно быть включений некислотостойких минералов и тре- щин, видимых невооруженным глазом.
2. Неметаллические материалы 175 и сплавов, стойких в серной кислоте различной концентрации H2SO4, % 65-70 74-78 85 92,5—94 98—100 Олеум 18—20% SO, 12 3 4 5 6 7 8 9 12 3 4 5 6 7 8 9 12 3 4 5 6 7 8 9 12 3 4 5 6 7 8 1 3 4 5 6 7 8 3 4 5 6 8 9 11 12 3 4 5 6 7 8 9 12 3 4 5 6 7 8 9 12 3 4 5 (6) 7 (8) 9 12 3 4 5 6 7 8 1 3 4 5 6 7 8 3 4 5 6 8 12 3 4 (5) (6) (7) (8) (9) 12 3 4 5 6 (7) (8) 9 12 3 4 (5) 9 12 3 4 5 (6) 7 (8) 1 3 4 5 (6) 7 (8) 3 4 56 8 1 2 3 (4) 12 3 4 (9) 12 3 4 (9) 12 3 4 (5) (6) 7 (8) 1 3 4 5 (6) 7 3 4 56 8 1 2 3 1 2 3 1 2 3 (4) 1 (2)3 4 1 3 4 (5) (7) 3 4 56 8 1 2 3 1 (2) (3) 1 (2)(3) 1 3(4) 1 3 (4) 3 4 56 1 (2) 1 1 1 1 — молибденовые сплавы; 4 — 0Х23Н28МЗДЗТ (ЭИ943); 5 — ЭИ448, ЭИ432; 6 — Х18Н10Т (ЭЯ 1Т); 11 — алюминий «“"сплавы; 12 — титан и сплавы. ловиях. Кварцит идет на изготовление насадки для башен и наполнителей в кислото- упорных цементах и бетоне. Маршаллнт используют для приготовления наполнителей в кислотоупорных цементах и бетоне. Фельзит используют для футеровки и насадки в башнях и для приготовления наполнителя в кислотоупорных цементах и бетоне. Асбест антофиллитовый (кислотостойкий) применяют для прокладок, асбест хризотиловый (щелочестойкий) — для прокладок и термоизоляции. В табл. 111-18 и III-19 приведены химический состав и физико-механические свойства природных кислотоупорных материалов,
2. Неметаллические материалы 177 Таблица Ш-18. Химический состав природных кислотоупорных материалов (в %) Керамические кислотоупорные материалы и изделия Испытания химически стойких и термостойких керамических изделий проводят по ГОСТ 473—64. Кислотостойкость — отношение массы измельченного керамического изделия или материала после обработки его в кипящей кислоте в течение 1 ч к весу этого же изделия или материала до обработки кислотой, выраженное в процентах. Водопоглощение — отношение массы поглощенной образцом воды к массе сухого образца (в %). Кажущаяся плотность —отношение веса высушенного при температуре 110° С образца к занимаемому им объему, включая поры (в г/см3). Кажущаяся пористость керамических изделий — отношение суммы объемов пор, сообщающихся между собой и атмосферой, к общему объему изделия, выражен- ное в процентах. Термической стойкостью химически стойких керамических изделий считают способность их противостоять повторным температурным колебаниям не разрушаясь (нагрев до 350° С и быстрое охлаждение в воде комнатной температуры). Водопроницаемость изделия характеризуется отрезком времени, в течение кото- рого при давлении 1 кгс/см2, вся видимая его поверхность становится влажной. Ме- тод определения водопроницаемости приведен в ГОСТ 13993—68. Кислотоупорный кирпич (ГОСТ 474—67). Нормальный кислотоупорный кирпич применяется для защиты строительных конструкций и аппаратов, работающих в условиях кислых агрессивных сред. Таблица II1-20. Форма и размеры кислотоупорного кирпича (в мм) Т ип Форма Длина Ширина Толщина К/УП Прямой 230 113 65 к/ут Клиновой торцовый двусторонний . . . 230 113 65 55 К/УР » ребровый » ... 230 113 65 55 Ниже приведены физико-химические и механические свойства кислотоупорного кирпича: Показатели 1-й сорт 2- й сорт Кислотостойкость, %, не менее 97,0 95,0 Водопоглощение, %, не более 7,0 9,0 Предел прочности при сжатии, кгс/см\ не менее 400 300 Термическая стойкость (количество тепло- смен), не менее 3 2 Водопроницаемость, ч 24 24 При простукивании металлическим молоточком кислотоупорный кирпич должен издавать чистый недребезжащий звук. Цвет кирпича может быть неравномерным. Вся поверхность излома кирпича должна иметь мелкозернистое однородное строение без пустот, слоистости и раковин. Плитки кислотоупорные и термокислотоупорные (ГОСТ 961—68). Кислото- и термокислотоупорные плитки предназначены для футеровки реакционных аппара- тов, отбельных башен, емкостей и др., а также для защиты строительных конструк- ций. Изготовляют плитки следующих марок. |2 Справочник сернркислотчика
178 ///. Материалы для аппаратов КШ — кислотоупорные шамотные общего назначения. Применяются для аппа- ратов, в которых не происходит резких изменений температуры и на футеровку кото- рых не воздействуют большие механические и гидравлические усилия, а также для защиты строительных конструкций. КФ — кислотоупорные фарфоровые. Применяются для аппаратов, в которых не происходит резких изменений температуры и к футеровке которых предъявляются повышенные требования в отношении механической прочности, кислотостойкости и непроницаемости в агрессивных средах. ТКШ — термокислотоупорные шамотные. Применяются в аппаратах, которые работают с пёременным температурным режимом и на футеровку которых не воздей- ствуют большие механические и гидравлические усилия. ТКД — термокислотоупорные дунитовые. Применяются для защиты материала аппаратов от концентрированных кислот в условиях, когда футеровка должна про- тивостоять повышенным механическим нагрузкам и резким сменам температур. КС — кислотоупорные полусухого прессования. Применяются для настилки полов и защиты строительных конструкций. В табл. Ш-21 и Ш-22 приведены размеры плиток, а также их физико-химические и механические свойства. Таблица III-21. Размеры плиток (в мм) Форма и тип плитки Длина Ширина Толщина Квадратные ПК-1 100 — 100 20 — — ПК-2 150- — 150 20 30 35 пк-з 175 — 175 20 30 35 ПК-4 200 — 200 20 30 35 Прямоугольные ПП-1 100 — 50 20 30 35 ПП-2 150 — 75 20 25 30 ПП-3 175 — 75 20 30 — ПП-4 200 — 50 20 30 35 ПП-5 200 — 100 20 зо • 35 ПП-6 230 — 113 20 30 35 Клиновые ПКЛ-1 50 44 100 —. 30 •— ПКЛ-20 .... 175 173 175 20 30 35 Спаренные ПС-1 200 — 100 — 30 40 ПС-2 230 — 113 — 30 40 Примечания. 1. Одна из сторон плитки (нерабочая) должна иметь рифленую поверхность для обеспечения прочного сцепления с раствором. Высота рифления должна быть 2—4 мм. 2. По требованию потребителя плитки всех марок могут изготовляться толщиной 40 — 50 мм и без рифлений. 3. Плитки КС изготовляются только размером 150Х 150Х 15 мм. 4. Плитки всех марок должны иметь правильную геометрическую форму и при про- стукивании должны издавать чистый недребезжащий звук. Цвет плиток может быть нерав- номерным; на нерабочей поверхности плиток не должно быть остеклованных участков. Кольца Раш ига (ГОСТ 748—67). Кислотоупорные керамические кольца Раш ига применяются для заполнения (насадки) реакционных пространств в башнях и колон- над.
2. Неметаллические материалы 179 Таблица II1-22. Физико-химические и механические свойства плиток Показатели Марки кш КФ ткш ТКД КС Кислотостойкость, %, не менее 97,0 99,0 97,0 98,0 96,0 Водопоглощение, %, не более Предел прочности, кгс!м2, не менее 6,0 0,5 8,0 3,0 5,0 при сжатии 400 1300 400 1000 300 » изгибе Термическая стойкость (число 100 300 100 200 100 теплосмен), не менее .... 2 2 8 15 2 В табл. Ш-23 даны размеры колец Рашига. Таблица Ш-23. Размеры колец Рашига Показатели Типы КР-25 КР-50 КР-80 КР-ЮО КР-120 КР-150 Наружный диаметр, мм предельные отклонения (оваль- 25 50 80 100 120 150 ность), мм ±3,0 ±3,0 ±5,0 ±5,0 ±6,0 ±7,0 Высота, мм 25 50 80 100 120 150 предельные отклонения, мм . . . . ±2,0 ±3,0 ±3,0 ±3,0 ±4,0 ±4,0 Толщина стенки, мм 4 5 8 10 12 15 предельные отклонения, мм . . . . Масса 1 м3 насадки, кг ± 1,0 ±2,0 ±1,5 ±2,0 ±2,5 ±3,0 навалом 670 530 490 450 — — рядами 740 700 680 640 600 520 Примечания. 1. Вес насадки является справочным. 2. Кольца Рашнга должны прн простукивании молоточком издавать чистый недре- безжащий звук. 3. На поверхности колец не должно быть посторонних включений, искажающих нх форму. Вся поверхность излома кольца должна иметь однородное, плотное строение, без пустот. Ниже приведены физико-химические и механические свойства Кислотостойкость, %, не менее колец Рашига 97,0 Водопоглощение, % , не более 5,0 Предел прочности при сжатии вдоль оси цилиндра, кгс, не менее для колец диаметром 25 мм 500 » » » 50 » 2 000 » » » 80 » 4 500 » » » 100 » 5 500 » » » 120 » 6 500 » » » 150» 13 000 Термическая стойкость колец (число теплосмен при перепаде температур от 350 до 20° С), не менее 2 12*
180 ///. Материалы для аппаратов Ниже даны размеры, физико-химические и механические свойства кислото- упорных полуфарфоровых колец Рашига (ГОСТ 8261—56): Размеры, мм наружный диаметр высота толщина стенок 15± 1,5 15± 1,5 3± 1,5 25±2 25±2 3±2 50±3 50±3 5±2 Кислотостойкость, %, не менее 98 98 98 Водопоглощение, %, не менее Термическая стойкость (количество тепло- 2 2 2 смен), не менее Предел прочности при раздавливании вдоль 6 6 5 оси цилиндра (при установке кольца на торец), кгс, не менее 2000 2500 — Огнеупорные шамотные изделия (ГОСТ 390—69). Ниже приведены физико- механические свойства огнеупорных шамотных изделий: ША М а ] ШБ р к и шв ШУС Огнеупорность, °C, не менее Дополнительная усадка (при температуре 1730 1670 1580 1580 в °C), %, не более Температура начала деформации под на- 0,7 (1400) 0,7 (1350) 0,7 (1250) 0,7 (1250) грузкой 2 кгс!см3, °C, не ниже . . . Предел прочности при сжатии, кгс/см3, 1300 Не нормируется не менее 150 130 125 125 Пористость кажущаяся, %, не более . . 30 30 30 Не норми- руется Согласно ГОСТ 8691—58, шамотные кирпичи плотные (Ш) и легковесные (ШЛ) выпускают различных форм и размеров, в том числе таких же, как и кислотоупорный кирпич (230 X 113 X 65). Кислотоупорный фарфор — тонкокерамический материал с плотным, спек- шимся, просвечивающим в тонких слоях черепком, непроницаемым для воды и газов. Ниже приведены его физико-механические свойства: Плотность, г/см3 истинная..................................... 2,3—2,5 кажущаяся ................................... 2,2—2,4 Температура плавления, °C ............................ 1530 Теплоемкость, к,ал!(г-град)........................... 0,23 Теплопроводность, ккал[(м ч-град)................ 0,7—0,9 Коэффициент линейного расширения, град'1 .... (2,5—4,5)-10“6 Пределы прочности, кгс/см3 при сжатии ...................................... 4500—5000 » растяжении ............................... 320—450 » изгибе ................................... 700—800 Модуль упругости, кгс!см3 ........................... 600 000 Твердость по Моосу ..................................... 7 В технике применяют твердый фарфор, обожженный при 1340—1450° С. Он устойчив к температурным колебаниям, сосуды из такого фарфора выдерживают ки- пячение на открытом огне. Фарфор вполне устойчив ко всем агрессивным средам любых концентраций, за исключением плавиковой кислоты и расплавленных щелочей.
2. Неметаллические материалы 181 Для химической промышленности выпускают следующие изделия из фарфора: плитки для футеровки аппаратов; кольца Рашита и другие насадочные материалы для башен и колонных аппара- ратов; колпачки и стаканы барботажных аппаратов для концентрирования серной кислоты; фасонный кирпич для футеровки шаровых мельниц и шары для размола; различные аппараты и детали (фильтры, выпарные котлы и чашки, травильные сосуды, туриллы, змеевики, насосы, краны и т. п.). Емкость фарфоровой аппаратуры обычно не превышает 500 л. Плавленые неметаллические материалы Каменное литье — материалы кристаллического строения, получаемые из при- родных кислотоупоров (чаще всего из базальта) путем их плавления, проварки при 1450° С и отливки в формы. Наиболее распространенными являются следующие изделия из каменного литья: кислотоупорные футеровочные плитки размером 180X115X18 (СТУ 36-13-718—61); плиты для поверхностей, подверженных абразивному износу, размером 235X360X30 мм и других размеров (СТУ 36-13-674—61); различные фасонные изделия: решетки для аппаратов с насадкой, патрубки и штуцеры для ввода в аппараты и вывода из них жидкостей и газов, трубы диаметром до 450 мм и длиной до 0,5 м, диаметром 200 мм, длиной 2,0 м и др. Из бракованных изделий путем дробления или размола получают щебень, искус- ственный песок и порошок (базальтовая мука), применяемые в качестве наполнителей в кислотоупорных цементах и бетонах. Каменное литье вполне устойчиво ко всем агрессивным средам любых концентраций, за исключением плавиковой кислоты и горячих концентрированных щелочей. Базальтовые изделия широко применяются для футеровки разнообразных аппа- ратов; особенно эффективно использование их в аппаратах, где наряду с действием агрессивных сред происходит истирание (эрозия). Силикатное стекло. Для изготовления химической аппаратуры и ее деталей (смотровые стекла, трубы, соединительные патрубки, контрольные фонари и т. п.), лабораторной посуды и приборов применяют термостойкие боросиликатные стекла типа пирекс и лабораторные стекла № 23, 24 и 846. По химической стойкости они близки к фарфору, но отличаются несколько меньшей стойкостью к кипящим рас- творам щелочей. Из стекла особого состава изготовляют трубы для транспортировки агрессивных жидкостей, соединяемые при помощи металлических фланцев с резиновыми кольцами. Для футеровки аппаратов применяют прямоугольные стеклянные или кварцевые (рифленые) плитки с размером сторон от 50 до 200 мм. При футеровке аппаратов плитками из обычного стекла (толщиной 2—6 мм) их вырезают из стеклянного листа. Размер таких плиток выбирают в зависимости от размеров и формы аппарата. Ситаллы — новые стеклокристаллические конструкционные материалы, обла- дающие высокой теплостойкостью, механической прочностью и износостойкостью, поддаются механической обработке. Химическая стойкость ситаллов в минеральных Кислотах ниже, чем соответствующих сортов стекла. Кварцевое стекло содержит 98—99% SiO2. Вследствие очень малого коэффи- циента расширения кварцевого стекла изделия из него, нагретые до 700—900° С, Можно погружать в холодную воду, не опасаясь их разрушения. Кварцевое стекло стойко ко всем кислотам (за исключением плавиковой и кипя- щей фосфорной) любой концентрации и при любой температуре. Концентрированные растворы щелочей заметно растворяют кварцевое стекло, особенно при нагревании. Из непрозрачного кварцевого стекла изготовляют:
2. Неметаллические материалы 183 Таблица 111-24. Физико-механические свойства плавленых материалов цилиндрические трубы диаметром от 70 до 250 мм, с раструбом; конические трубы диаметром от 60/80 до 295/350 лл; . трубы без раструбов диаметром до 500 мм; Z-образные трубы диаметром от 70 до 150 мм и детали к ним для сборки ороси- тельных холодильников; изоляторы для электрофильтров, разбрызгивающие и распиливающие устрой- ства для башен, барботажные детали к аппаратам для концентрирования серной кис- лоты; сосуды, выпарные чаши, травильные ванны и другую аппаратуру емкостью до 0,2 м3; аппараты больших размеров изготовляют по специальному заказу. Кислотоупорная эмаль сравнительно легкоплавкое стекло, получаемое сплавле- нием песка, глины, мела, полевого шпата и других пороД с плавнями (бура, сода, поташ и др.), окислителями (селитра, перекись марганца), окислами (окиси кобальта и никеля), глушителями (окиси олова, сурьмы, фтористые соединения) и красите- лями (окиси хрома, кобальта, меди и др.). Чугунные, стальные, а в последнее время и алюминиевые аппараты различной емкости покрывают эмалью для защиты от коррозии. При этом для изготовления аппаратуры рекомендуется применять сталь марок 08 и 10 и чугун марки СЧ 21-40. Кислотоупорная эмаль стойка к действию минеральных и органических кислот всех концентраций и их солей, сернистого газа, окислов азота, щелочей и других агрессивных сред. От рецептуры эмалей и условий приготовления эмалевого покры- тия зависит химическая стойкость покрытия в той или иной среде. В соляной кислоте всех концентраций эмаль устойчива при температуре до 150° С, при более высоких температурах стойкость ее снижается. В серной кислоте низкой концентрации эмаль стойка до температуры кипения, в кислоте повышенной концентрации — до 230° С. В диапазоне концентраций 60—96% H2SO4 эмаль пол- ностью устойчива. Изготовляют следующую эмалированную аппаратуру: фильтры, выпарные аппараты и котлы, перегонные кубы, ректификационные колонны, автоклавы, ва- куумные аппараты, реакторы, теплообменные аппараты, мешалки, трубы, резер- вуары, цистерны и т. п. В табл. Ш-24 приведены физико-химические и механические свойства плав- леных неметаллических материалов. Кислотоупорные композиции на основе жидкого стекла Кислотоупорные силикатные цементы и замазки представляют собой вяжущие составы, изготовляемые путем совместного помола или тщательного смешения раз- дельно измельченных, порошкообразных кислотостойких наполнителей и быстродей- ствующего отвердителя — кремнефтористого натрия или калия, затворенных затем на водном растворе силиката натрия или калия (жидкого стекла). На воздухе со- ставы быстро твердеют. Они стойки к действию минеральных кислот (кроме фтори- стоводородной) любой концентрации и при любой температуре, газов (НС1, SO2, SO3, NO, NO2 и др.), а также минеральных солей, имеющих кислую реакцию. Под дей- ствием щелочей и солей, имеющих щелочную реакцию, силикатные цементы, замазки И бетоны разрушаются. Правильно приготовленные силикатные составы довольно водоустойчивы, однако при длительном воздействии вод с нейтральной реакцией постепенно разру- шаются. Кислотоупорные цементы после затворения жидким стеклом (ГОСТ 13078—67) применяются в качестве вяжущего (цементирующего) вещества при футеровке аппа- ратов, оборудования и строительных конструкций штучными кислотоупорными силикатными материалами, а также для приготовления кислотоупорных бетонов. Кислотоупорные составы могут быть приготовлены на основе цемента кислотоупорного кремнефтористого (ГОСТ 5050—69) или путем смещения кислото-
Таблица 111-25. Примерный состав кислотоупорных силикатных цементов и замазок
2. Неметаллические материалы 185 стойких наполнителей с кремнефтористым натрием (ГОСТ 87—66) и затем с жидким стеклом на месте потребления. Приготовление кислотоупорных цементных растворов и бетонов, футеровочные и кладочные работы с ними должны производиться при температуре не ниже 10° С. Состав кислотоупорных силикатных цементов и замазок приведен в табл. Ш-25. К свойствам различных наполнителей предъявляют следующие требования: Показатели Андезитовая мука Базальтовая мука Кварцевый песок молотый Кислотостойкость, %, не ниже 95—97 95—99 93 Влажность, %, не выше . . . 2 2 2 Тонина помола (в %) — остаток при просеивании на ситах, не более: № 020 1—3 1 0,5 № 0085 16—23 — 10 № 006 — 70 50 Испытания кислотоупорных замазок проводят в соответствии с ГОСТ 5662—51. Кроме наполнителей, указанных в табл. Ш-25, применяют гранит, фельзит, фар- фор, шамот и другие природные и искусственные силикатные материалы при условии, что их кислотостойкость не ниже 94% . Адгезия кислотоупорных замазок к стеклу составляет 15—17 кгс!см2, керамике и свинцу 18—20 кгс/см2-, к стали 20—25 кгс1см? (высшие показатели относятся к замазкам, приготовленным на жидком стекле с более низким модулем). В табл. Ш-26 даны свойства кислотоупорных силикатных цементов и замазок. Т а б л и ц а Ш-26. Физико-механические свойства кислотоупорных силикатных цементов и замазок № состава Кажущаяся плотность г/сж* Схватывание (при 18° С), ч Предел прочности ** кгс/см2, не менее Предел проч- ности *** при растя- жении после кислотной обработки кгс/смг начало конец * при растя- жении при сжатии 1 2,10 15 25 45 470 50 2 2,05 3,5 5 35 430 40 3 2,04 2 3,5 28 350 35 4 2,00 10 15 70 500 53 5 1,97 5 6 35 440 45 6 1,95 1 2 30 380 40 7 1,97 9 12 70 450 50 8 1,90 4 6 35 400 30 9 1,80 1 2 30 320 20 10 1,95 4 6 29 — 35 11 1,97 3 5 29 — 30 * Указана наибольшая длительность. ** После 20 суток хранения на воздухе при 20 ± 5° С. »*» после 20 суток хранения на воздухе образцы погружают в 30%-ную серную кис- лоту при 20 ± 5° С. По истечении 10 суток образцы вынимают и определяют предел проч- ности. Кислотоупорный бетон отличается от кислотоупорных цементов и замазок гранулометрическим составом наполнителей — в него наряду с кремнефтористым натрием, жидким стеклом и тонкоизмельченным порошкообразным кислотостойким наполнителем вводят песок и щебень из тех же силикатных материалов (андезит,
186 Ill. Материалы для аппаратов бештаунит, кварц, гранит, фельзит, маршаллит, плавленый базальт, бой кислото- упорного кирпича и т. п.). Этим достигается большая плотность сооружений и мень- шая проницаемость для кислот. Обычно применяемое соотношение наполнителей крупный : мелкий : тонкомоло- тый составляет 2:1:1 или 1:1:1 (табл. III-27). При первом соотношении получают более прочный бетон, при втором расходуется больше жидкого стекла, поэтому полу- чаемый кислотоупорный бетон менее влагопроницаем. Таблица Ш-27. Расход материалов для приготовления 1 м3 кислотоупорного бетона (в кг) № состава Величина зерен наполнителей, мм Соотноше- ние напол- нителей 0) О о S5 мнефто- гый нат- 40-25 25-12 12-7 7-3 3-1 1—0,15 0,15 щебень песок поро- шок Жи; сте» 0.0. 1 666 334 250 150 100 500 2:1:1 200 30 2 572 285 143 250 150 100 500 2:1:1 200 30 3 — 435 215 325 195 130 650 1:1:1 260 39 4 371 186 93 325 195 130 650 1:1:1 260 39 Для приготовления кислотоупорного бетона применяют жидкое стекло плот- ностью 1,36—1,38 г!см3 с модулем 2,4—3,0. Процесс затвердевания кислотоупорного бетона сопровождается постепенным выделением влаги. Во влажной среде кислотоупорный бетон почти не затвердевает, а не полностью затвердевший бетон легко размывается водой. Поэтому кислотоупор- ный бетон, в отличие от обычного бетона из портландцемента, в период затвердевания нельзя поливать водой или засыпать мокрыми опилками. Наоборот, следует созда- вать условия, способствующие удалению выделяющихся паров воды (например, установка вентиляторов). Состав № 1 применяют для изготовления несуших конструкций, не соприкаса- ющихся непосредственно с агрессивными средами и имеющих толщину стенок до 100 мм. Состав № 2 применяют для той же цели, но при толщине стенок более 100 мм. Состав № 3 применяют при футеровке аппаратов, в которых бетон соприкасается с агрессивными средами, а толщина бетонного слоя составляет до 100 мм. Состав № 4— применяют для той же цели, что и состав № 3, но при толщине бетонного слоя более 100 мм. Блоки из кислотоупорного бетона приведенных составов могут успешно приме- няться для футеровки аппаратов, газоходов и других сооружений (вместо мелких штучных изделий). Использование готовых блоков в значительной мере облегчает и ускоряет выполнение монтажных работ. Ниже приведены физико-механические свойства кислотоупорного бетона; Кажущаяся плотность, кг!м3 при ручной укладке ............................... 2260 > укладке с применением вибрирования . . . 2350 Коэффициент усадки, %................................. 0,02 Коэффициент линейного расширения, град-1 .... 8-10“® Теплопроводность, ккалЦм-ч град) ................ 0,7—1,0 Предел прочности, кгс/см2, при сжатии чёрез четыре дня после затворения, не меиее......................................... 130 то же, через 28 дней, не менее................ 160 при растяжении ............................... 25—30 Модуль упругости, кгс!см2 .......................(60—120) 103
2. Неметаллические материалы 187 Жароупорный бетон. Сооружение печей для сжигания серосодержащего сырья, а также агрегатов для обработки и транспортирования высокотемпературных топоч- ных газов облегчается применением жароупорного бетона в качестве конструкцион- ного материала взамен штучных огнеупоров. Жароупорный бетон отличается от кислотоупорного наполнителями, в качестве которых обычно применяют шамот и ддугие высокоогнеупорные материалы. Термопластичные полимерные материалы Полимеры, которые при определенной температуре размягчаются, переходят из твердого в пластическое состояние, а при остывании возвращаются в первона- чальное состояние, называются термопластичными. К ним относятся: пластмассы на основе поливинилхлорида (винипласт, пла- стикаты), полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, полистирол, полимеры и со- полимеры фторпроизводных этилена (фторопласты) и другие полимерные материалы. Материалы на основе поливинилхлорида. Поливинилхлорид (ПВХ) представ- ляет собой белый порошок — продукт полимеризации хлористого винила, содержа- щего около 57 вес. % хлора. В зависимости от условий полимеризации (температуры, количества инициаторов и др.) может быть получен полимер с различной удельной вязкостью. При температуре около 70° С поливинилхлорид размягчается, а при нагревании выше 140—150° С разлагается с выделением газообразного хлористого водорода. При этом цвет полимера меняется от желтого до коричневого, а при более сильном разложении — до черного. Для увеличения термостабильности в полимер вводят различные стабилизаторы — окиси, гидроокиси и соли щелочных и щелочноземель- ных металлов, соли жирных кислот, окись или металлоорганические соединения свинца и др. Наиболее широко применяется жесткий, непластифицированный поливинил- хлорид (винипласт), используемый для изготовления листов, труб и других изделий. При введении в композицию пластификаторов получают мягкие (эластичные при обычных температурах) материалы — поливинилхлоридные пластикаты. Путем дополнительного хлорирования поливинилхлорида получают хорошо’ растворимую в ацетоне, хлорированных углеводородах и некоторых других раствори- телях перхлорвиниловую смолу (ПХВ), используемую для приготовления химически стойких лаков и эмалей, а также для выработки синтетического волокна «хлорин». Винипласт применяют как конструкционный антикоррозионный материал при температуре от 0 до 60° С. Изделия из винипласта могут подвергаться следующим видам обработки: склеи- ванию между собой и приклеиванию к металлу, дереву и бетону; сварке между собой в струе горячего воздуха (или азота), нагретого до 200—220° С; механической обра- ботке — распиливанию, резанию, сверлению, строганию, фрезерованию, полирова- нию, формованию при нагреве, изгибу, штамповке и т. п. В зависимости от назначения выпускают три марки винипласта: ВН — непрозрачный (натурального цвета или окрашенный); ВП — прозрачный (бесцветный или окрашенный); ВНТ — нетоксичный. Листовой винипласт (ГОСТ 9639—61) представляет собой жесткий термопластич- ный материал, получаемый из непластифицированного или частично пластифици- рованного поливинилхлорида методом прессования уложенных слоями пленок или методом экструзии. Листовой винипласт выпускают следующих размеров (в мм)\ Длина . . ....................... 1300—1500 Ширина ......................... 500—650 Толщина........... 2—20 Допуск по длине и ширине ........ ±5 по толщине ..................±(0,1+0,05s)
188 III. .Материалы для аппаратов Физико-механические свойства листового винипласта должны следующим требованиям: удовлетворять внт вн Марки ВП Предел прочности, кгс/см1, не менее при растяжении 550 500 450 » изгибе 1000 900 900 Ударная вязкость, кгс-см!см?, не менее 80 70 50 Теплостойкость по Вика, °C, не менее . . 75 70 70 Удельное объемное электрическое сопро- тивление, ом-см, не менее 5• 1014 Ы014 1 • 1014 Плотность, г 1см3 Коэффициент линейного расширения, град'1 1,38—1,43 (60—70) IO" 6 Коэффициент теплопроводности, ккал!(м-ч-град) Удельная теплоемкость, ккал/(кг-град} Твердость по Бринеллю, кгс!мм2 . . . Водопоглощение за 24 ч, % 0,14 0,24 15—16 1 Прутки сварочные из винипласта выпускают диаметром 2, 3 и 5 мм, длиной от 0,5 м и более (СТУ 30-12307—62). В производстве серной кислоты листовой винипласт используется для изго- товления газоходов и воздуховодов, небольших приемников и мерников серной кис- лоты, поддонов, сточных желобов, предохранительных перегородок и щитков, т. е. в тех условиях, когда температура не превышает допустимую температуру эксплу- атации винипласта. Пластикат поливинилхлоридный. По СТУ МХП 2024—49 и СТУ 30-14-223—64 выпускают листовой прокладочный пластикат, предназначенный для применения в диапазоне температур от —15 до +40° С в качестве химически стойкого прокладоч- ного или герметизирующего материала. Толщина листов от 1 до 5 мм, ширина не менее 600 мм, длина не менее 100 мм. Пластикат легко сваривается, приклеивается к металлу; он значительно эластичнее винипласта. Предел прочности пластиката при растяжении не менее 100 кгс!см2, относительное удлинение при разрыве не ме- нее 150%, химическая стойкость ниже, чем у винипласта. При эксплуатации пласти- фицирующие компоненты вымываются и пластикат делается хрупким. Полиолефины. Наиболее широкое распространение в настоящее время нашли полиэтилен, полипропилен и сополимеры этилена с пропиленом или бутиленом. Полиэтилен является продуктом полимеризации этилена. В зависимости от при- мененного способа полимеризации получают полиэтилен низкой плотности (высокого давления, ГОСТ 16337—70) и полиэтилен высокой плотности (низкого давления). Полиэтилен высокой плотности используется как самостоятельный конструк- ционный материал. Полиэтилен находит широкое применение при изготовлении мелкой тары для расфасовки реактивов и химикатов (банки, бутыли, канистры и т. п.), а также для изготовления полиэтиленовых мешков под сыпучие химические продуты (например, под удобрения).
2. Неметаллические материалы 189 В сернокислотной промышленности имеется положительный опыт использова- ния труб из полиэтилена высокой плотности (ГОСТ 16338—70) для транспор- тировки кислот промывного отделения контактных систем. Недостатком всех полиолефинов является их окисляемость на воздухе, которая усиливается при нагреве и ультрафиолетовом облучении (прямые солнечные лучи). В результате этого процесса (старения) снижаются эластичность (относительное удли- нение) и морозостойкость полиолефинов, адгезия их к металлам, ухудшаются диэлек- трические свойства. Для повышения стойкости к старению в полиэтилен вводят различные антиокси- данты и стабилизаторы (в том числе газовую, печную или канальную сажу, придаю- щую черный цвет изделиям из стабилизированного полиэтилена). Изготовление напорных труб из полиэтилена, содержащего менее 1,5—2,0% сажи, не допус- кается. Полипропилен (МРТУ 6-05-1105—67) является продуктом полимеризации про- пилена и применяется для изготовления различными методами технических деталей. Выпускается листовой полипропилен толщиной до 8 мм и трубы диаметром до 200 мм. Благодаря более высокой, чем у полиэтилена и винипласта, термической стой- кости (до 110° С), хорошим механическим свойствам и химической стойкости поли- пропилен является перспективным полимерным материалом для конструирования и защиты химической аппаратуры. Физико-механические свойства полиолефинов при- ведены в табл. Ш-28. Фторопласты представляют собой полимеры фторпроизводных этилена. Высокая прочность связи атомов фтора и углерода и специфическая структура молекул обу- словливают сочетание ценных химических и физических свойств фторопластов. Они обладают высокой термостойкостью, исключительной инертностью к химиче- скому воздействию, достаточно высокой прочностью, отличными диэлектрическими и антифрикционными свойствами. Отечественная промышленность выпускает фторопласты следующих марок: фторопласт-4 (Ф-4) трех марок и фторопласт-4Д (Ф-4Д) пяти марок, фторопласт- 4ДП (Ф-4ДП) двух марок, фторопласт-4ДПТ (Ф-4ДПТ) и фторопласт-4М (Ф-4М), фторопласт-3 (Ф-3) трех марок, фторопласт-40 (Ф-40) двух марок и фторопласт-42 (Ф-42). Кроме того, выпускается фторсодержащий синтетический каучук СКФ-32 (двух марок) и СКФ-26. За рубежом фторопласт-4 имеет следующие торговые названия: тефлон (в США), флюон (в Англии), сорефлон (во Франции), алгофлон (в Италии), хостафлон TF (в ФРГ), полифлон (в Японии). Фторопласт-3 в США называют флюоретеном и гене- троном, в ФРГ — хостафлоном, в Японии — дайфлоном. Фторопласт-4 (ГОСТ 10007—62) представляет собой полимер тетрафторэтилена. Изделия из фторопласта-4 имеют белую окраску и скользкую поверхность, напоми- нающую парафин. По химической стойкости фторопласт-4 превосходит все известные материалы, в том числе золото и платину. Он практически стоек во всех минеральных и органи- ческих кислотах, щелочах, органических растворителях, окислителях и других агрессивных средах. Фторопласт-4 разрушается лишь под действием расплавленных щелочных металлов, элементарного фтора, трехфтористого хлора при высокой тем- пературе. Фторопласт-4 весьма гидрофобен, он не смачивается водой и не набухает в ней независимо от времени пребывания. Водопоглощение его практически равно нулю. Адгезия к металлам и другим материалам крайне плохая. Максимально допустимая рабочая температура 250° С. Пленки фторопласта-4 сохраняют гибкость при температурах до —100° С. Фторопласт-4 даже при нагреве до 400° С не переходит в вязкотекучее состояние и сохраняет свою форму. В то же время он отличается значительной хладотекучестью, увеличивающейся с повышением температуры. При удельных нагрузках 30—50кгс/с.м2 появляется заметная остаточная деформация, а при давлениях 200—250 кгс!см2 материал переходит в область регулярного течения.
2. Неметаллические материалы 191 Т аблица II1-28. Физико-механические свойства полиолефинов Полипропилен 0,90—0,91 80 000—200 000 250—400 200—800 — 15 160—170 1 | о | 6700—11 900 2-3 S высокой плотносч 0,94—0,96 До 1 000 000 220—400 200—900 —70 125 0,35 0,55 10—50 0,03—0,04 5000—8000 СО Полиэтилен средней плотности 0,925 25 000—35 000 130—160 150—250 —70 110—120 | 21—55 0,022 1 2—3 низкой плотности 0,922 18 000—25 000 120—150 400—600 -70 108—115 0,25 0,50—0,68 22—52 0,035 1500—2500 2—3 Показатели Плотность, г!см3 Молекулярный вес Предел прочности при растяжении, кгс/см? Относительное удлинение при разрыве, % . . . Температура хрупкости (морозостойкость), °C » размягчения, °C . . . Коэффициент теплопроводности, ккал!(м ч • град) Удельная теплоемкость при 25° С, кал!(г-град) Коэффициент линейного расширения а-10 5, град"1 Водопоглощение за 30 суток, % Модуль упругости при изгибе, кгс!см2 .... Усадка, % Даже при нагревании до высоких температур фторопласт-4 не переходит в вязко- текучее состояние, что затрудняет его переработку и получение из него изделий сложной формы и крупных габаритов. В табл. Ш-29 показана зависимость механических свойств фторопласта-4 от температуры. Таблица II1-29. Зависимость механических свойств фторопласта-4 от температуры Температура °C Модуль упругости, кгс/см* Предел прочности прн растяжении кгс/смг Относитель- ное удлине- ние при раз- рыве, % прн сжатии при нзгнбе —60 18 000 27 800 -40 17 000 23 900 350 70 —20 15 000 23 300 325 100 0 11 000 18 100 300 150 20 7 000 8 500 200 470 40 4 500 5 100 180 650 60 3 300 4 800 — — 80 2 400 3 800 135 600 .. 100 1 700 — 115 540 120 — 2 450 — — Основной способ переработки фторопласта-4 — таблетирование мелкодисперс- ного порошка на холоду при давлении 300—350 кгс/см? и получение формованных образцов спеканием таблеток в свободном состоянии при температуре 375 ± 10° С. Полученную заготовку изделия доводят до нужных размеров механической обра- боткой, так как усадка при спекании составляет 4—7%. Фторопласт-4 нерастворим ни в одном из известных растворителей и не набухает в них даже при повышенных температурах, поэтому в виде растворов его не приме- няют для защиты металлических поверхностей. В химической промышленности фторопласт-4 находит применение для изготовле- ния деталей аппаратов, работающих в особо агрессивных средах, в частности для деталей насосов, перекачивающих агрессивные жидкости (клапана, седла, сальни- ковые набивки и т. д.). Фторопласт-4 стоек во всех рабочих средах производства серной кислоты как по нитрозному, так и по контактному методам при температуре до 250° С. Фторопласт-3 (ГОСТ 13744—68). Фторопласт-3 (политрифторхлорэтилен) — полимер трифторхлорэтилена, выпускается в виде тонкого рыхлого, легкосыпучего порошка. Для изготовления изделий из фторопласта-3 могут быть применены все методы переработки термопластов. Изделия из фторопласта-3 по внешнему виду представляют собой роговидный материал, цвет которого (от бесцветного до темно- коричневого) зависит от условий термообработки. Температура плавления около ч210° С. По химической стойкости фторопласт-3 несколько уступает фторопласту-4; он набухает в некоторых органических растворителях, не обладает хладотекучестью и имеет высокую твердость. Рабочий интервал температур для фторопласта-3 от —195 до +100° С. Фторопласт-3 применяют для изготовления уплотнительных дета- лей (прокладок, манжет) и других узлов и деталей аппаратов, работающих в сильно агрессивных средах. Физико-механические свойства фторопластов приведены в табл. III-30.
Таблица 111-30. Физико-механические свойства фторопластов X X cd Ф S S сх Е . Водопоглощение фторопластов всех марок практически равно нулю.
2. Неметаллические материалы 193 Термореактивные полимерные материалы Термореактивные пластические массы — это полимеры, которые при нагревании необратимо отверждаются вследствие образования пространственной сетки, не рас- творяются и н.е набухают в растворителях и не размягчаются при повторном нагреве. К ним относятся пластические массы на основе феноло-формальдегидных, эпоксид- ных, полиэфирных, кремнийорганических и других смол: фаолит, текстолит, стекло- текстолит, графитопласты и т. п., а также бакелитовые лаки, замазки арзамнт и т. д. Фаолит (ТУ ГХП 36—44) — волокнистый формовочный материал, получаемый на основе феноло-формальдегидной резольной смолы и кислотостойких наполните- лей — асбеста, графита и песка. Выпускают фаолит трех марок: марка А содержит в качестве основного наполнителя асбест, Т — графит, И — кварцевый песок. Ниже дан состав фаолита марки А (в вес. ч.): Резольная смола Асбест антофили- товый хризотиловым Для труб.......................... 100 152 8 Для листов........................ 100 95 5 Листовой фаолит применяется для футеровки металлических аппаратов, для изготовления химической аппаратуры, отдельных узлов и деталей, работающих в агрессивных средах. Материалы типа фаолит за рубежом имеют следующие обозначения: на основе феноло-формальдегидных смол с асбестовым наполнителем — Haveg41; на основе феноло-формальдегидных смол с графитом — Haveg 43; на основе фурфурольных смол — Haveg 60. Ниже приведены физико-механические свойства фаолита марки А: Плотность, г!см3 1,5 Коэффициент теплопроводности, ккалЦм • ч -град) 0,25 Коэффициент линейного расширения, град~1 2.10“ 6—ЗЛО’5 Ударная вязкость, кгс-см/см2 3,44 Теплостойкость по Мартенсу, °C 135 Твердость по Бринеллю, кгс!мм2 20 Предел прочности, кгс/см2 Поперек Вдоль волокон волокон при растяжении 120—200 310—385 » сжатии 580—900 580—900 » изгибе 490—600 260—280 » срезе 300—380 240—350 Из отвержденного фаолита выпускают готовые изделия —• листы, трубы, фасон- ные части, подвергнутые термической обработке, а из сырого (неотвержденного) — полуфабрикаты — фаолитовые листы, используемые для изготовления оборудования и аппаратуры на месте, потребителями. Размеры сырых фаолитовых листов приве- дены в табл. Ш-31. Достоинством фаолита является сравнительная простота изготовления из него Довольно сложных деталей и аппаратов силами неспециализированных предприя- тий — потребителей пластмасс. Для получения фаолитовых изделий сырому фаолиту придают соответствующую форму, швы и места соединений отдельных частей заде- лывают фаолитовой замазкой, т. е. сырой фаолитовой массой (МРТУ 6-05-1003—66), а затем подвергают отверждению термообработкой. Отвержденные фаолитовые листы выпускают толщиной от 8 до 20 мм, шириной от 700 до 1000 мм и длиной до 1400мм (ТУ ГХП 35—44). Из них могут быть изго- ___13_Справочник српкпк пслотчпкя___________________________________________
194 III. Материалы для аппаратов Таблица Ш-31. Размеры сырых фаолитовых листов (в мм) Длина Ширина Толщина Длина Ширина Толщина 1000 700—800 5—20 1400 900—1000 5—15 1000 900—1000 5-20 1600 700—800 5—15 1200 700—800 5—18 1600 900—1000 5—12 1200 900—1000 5—18 1800 700—800 5—12 1400 700—800 5-15 2000 700—800 5—12 товлены аппараты с плоскими стенками, соединенными между собой также на за- мазке. Краны, вентили, детали центробежных и ротационных вакуум-насосов изго- товляют методом прессования в разборных металлических прессформах. Отвержденный фаолит поддается всем видам механической обработки. Из-за различия коэффициентов термического расширения фаолита и металлов футеровать (фаолитировать) крупные металлические изделия сложно. Небольшие аппараты, центробежные насосы (улитки и крылатки), мешалки, рамы фильтрпрес- сов и т. п. футеруют слоем фаолита толщиной 5—8 мм (после очистки футеруемой поверхности от окалины и загрязнений и покрытия ее бакелитовым лаком). Из фаолита изготовляют также различные крупногабаритные аппараты для химических производств: поглотительные колонны диаметром до 1,25 м с тарелками и колпачками; башни и скрубберы диаметром до 1,2 м и высотой до 10 м, собранные из отдельных царг; барботажный зонт диаметром 3 м; сборники и резервуары ем- костью до 2 м3; вентиляционные трубы диаметром до 800 мм и т. д. Фаолит стоек в серной кислоте концентрацией не более 70% H2SO4 при темпе- ратуре до 70° С. В менее концентрированных растворах серной кислоты допустима рабочая температура 100—110° С. Фаолитовые трубы могут быть применены взамен свинцовых для перекачки цир- куляционных кислот промывных отделений контактных систем. Замазки арзамит — коррозионностойкие, водонепроницаемые, быстро схваты- вающиеся и самозатвердевающие замазки на основе феноло-формальдегидной смолы с порошкообразным наполнителем и кислым отвердителем — л-толуолс^льфохлори- дом. При комнатной температуре замазки схватываются в течение 6 ч и затвердевают в течение суток, при 70° С они схватываются через несколько минут. Замазки арзамит применяются в качестве вяжущего при футеровке аппаратуры штучными силикатными и углеграфитовыми материалами, а также для поверхностной разделки швов кладок и облицовок, сложенных на силикатных замазках. В отличие от последних замазки арзамит практически непроницаемы для жидкостей при давле- нии до 3—5 ат. Замазки арзамит нельзя наносить непосредственно на металлическую или бетон- ную поверхность: необходимо предохранить ее от возможного коррозионного дей- ствия входящего в состав замазки кислого отвердителя. Поэтому футеровку на за- мазках арзамит производят по подслою, в качестве которого обычно рекомендуется замазка на основе резорцино-феноло-формальдегидной смолы, отверждающейся при 18—20° С без добавления отвердителей. Замазки готовят непосредственно перед употреблением с таким расчетом, чтобы их хватило на работу в течение 1 —1,5 ч. При приготовлении замазки следует раствор вливать в порошок, а не наоборот. В зависимости от назначения замазок на 1 кг порошка расходуется 0,23—0,6 кг раствора. За рубежом замазки типа арзамит обычно называют замазками «асплит» (ФРГ). Состав и физико-механические свойства замазок арзамит даны в табл. III-32 и Ш-33.
2. Неметаллические материалы 195 Таблица III-32. Состав основных частей замазок арзамит различных марок (в вес. %) Марка Порошок Раствор Назначение кварцевая мука активированный кремнезем графитовый порошок п-толуолсуль- фохлорид феноло-формаль- дегидная смола отношение фено- ла к альдегиду бензиловый спирт дихлоргидрин глицерина Арзамит-1 (ТУМ-522—54) . . Арзамит-4 70 20 — 10 90 1; 1,16 10 — Для работы в кис- лых средах (ТУМ-543—58) . . Арзамит-5 — — 90 10 90 1:1,16 10 — То же и в среде HF (СТУ 58-009—59) 90 10 70 1 : 1,75 10 20 Для работы в пе- ременных сре- дах— кислых и щелочных Таблица Ш-33. Физико-механические свойства замазок арзамит Показатели Марки замазок арзамит-1 арзамит-4 арзамит-5 Предел прочности, кгс!смг при растяжении 51—54 48—50 45-65 » сжатии 840 600—700 450—480 Усадка, % 0,42 0,37 0,3—1,42 Адгезия, kzcIcm1 с пропитанным графитом 39—40 35—50 ' 44—51 со сталью, защищенной смесью ре- зорци но-фе ноло-формальдегидной смолы и графитового порошка 40 40—50 38—43 со стеклом j 7,0—7,5 — —- с фарфором 11—12 — — с винипластом 24 — — с плиткой из каменного литья . . . 17 4,6 — с вулканизованной резиной .... 6—10 — — со свинцом 14—15 — — Коэффициент теплопроводности, ккал/(м-ч-град) — 18—20 18-20 »Слоистые пластики. Текстолит — слоистый пластический материал, получен- ный прессованием уложенных слоями полотнищ ткани, пропитанной искусствен- ными фенол альдегидной, крезол альдегидной, ксиленол альдегидной смолами или их смесью. Обычный поделочный текстолит изготовляют из хлопчатобумажной ткани массой 180—300 гЛи2. Толщина текстолитовых листов от 0,5 до 8 мм, текстолитовых плит от 9 до 70 мм. 13*
196 III. Материалы для аппаратов Текстолит значительно прочнее фаолита, но химически менее стоек ввиду разру- шения хлопчатобумажных прослоек при контакте с агрессивной средой. В хими- ческой промышленности нашли применение главным образом трубы из текстолита. Стеклотекстолит — слоистый конструкционный материал, получаемый путем прессования под давлением 25—150 кгс!см2 полотнищ стеклянной ткани, предвари- тельно пропитанной феноло-формальдегидными смолами, их модификациями или различными другими смолами — бутваро-фенольными, кремнийорганическими, по- лиэфирными, эпоксидными и т. п. Смолы являются связующим компонентом, а стек- лянная ткань воспринимает основные нагрузки в условиях эксплуатации. Свойства стеклотекстолитов изменяются в широких пределах в зависимости от свойств смолы, степени ее полимеризации и текстильной характеристики и хими- ческого состава стеклянной ткани. Вместо стеклоткани в качестве основы могут быть применены другие изделия из стекловолокна — стекломаты (стеклянный войлок), ориентированный стеклян- ный шпон (СВАМ) и собственно стеклянное волокно, наносимое на поверхность путем вихревого напыления совместно со связующей смолой и т. п. Получаемые на основе стекловолокна и искусственных смол материалы — стекло- пластики находят все более широкое применение в химической промышленности для конструирования аппаратуры и оборудования. Достоинства стеклопластиков — высокая прочность при относительно неболь- шой плотности и ударостойкость. Химическая стойкость стеклопластиков опреде- ляется стойкостью смолы, а механическая прочность — прочностью стекловолокна, которая зависит от условий работы. Углеграфитовые материалы. В качестве конструкционного материала для изго- товления реакционной и теплообменной химической аппаратуры и защитного футе- ровочного материала применяют изделия из искусственного графита, пропитанные синтетическими смолами или другими веществами для придания им непроницаемости и увеличения прочности. Природный графит не применяют для этих целей из-за недостаточной химической стойкости его, обусловленной содержанием различных минеральных примесей и способностью набухать в агрессивных средах. Искусственный графит получают из нефтяного кокса и каменноугольного пека (связующее) путем обжига и длительной графитизации при высокой температуре (до 2600° С и выше). В зависимости от условий приготовления шихты, способа прес- сования и режима обжига получают различные марки искусственного графита. Тем- пература эксплуатации их составляет до+400° С в окислительной среде идо 1000° С— в восстановительной и нейтральной средах. Искусственный графит легко поддается механической обработке и отличается высокой термической и химической стойкостью, теплопроводностью и низким коэф- фициентом теплового расширения, вследствие чего выдерживает резкие изменения температур (табл. Ш-34). Т а б л и ц а Ш-34. Физико-механические свойства графитовых материалов Показатели Графит непропи- танный Графит пропи- танный Прессован- ный графито- пласт (АТМ-1) Литьевой графито- пласт (НК) Кажущаяся плотность, г! см? . . . Предел прочности, кгс!см? 1,45 1,80 1,82 1,40—1,45 при сжатии 173 850 1000—1200 650—800 » изгибе 113 311 400—500 125—300 » растяжении 67 140 180—220 — Теплопроводность при нормальной температуре, ккал!(л • ч • град) Коэффициент линейного расшире- 75—100 75—100 30—35 —’ Ния а-10®, град~1 2,9 7,5 8,5 24,0
2. Неметаллические материалы 197 Недостатками графитовых материалов являются малая механическая проч- ность, хрупкость и проницаемость для газов и жидкостей из-за большого количества открытых, связанных друг с другом пор. При пропитке искусственного графита поро- заполняющими веществами эти недостатки устраняются. Для пропитки обычно применяют феноло-формальдегидные смолы и их модифи- кации. Из пропитанного непроницаемого графита в сочетании с замазкой арзамит изготовляют различную реакционную и теплообменную аппаратуру, центробежные насосы,, ректификационные колонны, пробковые краны, а также плитки для футе- ровки аппаратов. Особенно практичными оказались аппараты блочной конструкции, изготовлен- ные из отдельных элементов — графитовых блоков, соединенных между собой за- мазкой арзамит или скрепленных металлическими деталями на прокладках. Размеры кубических блоков 350X350X350 мм, прямоугольных 350Х350Х Х700 мм, диаметр круглых блоков 426 мм, высота 330 мм. Другим способом получения непроницаемых изделий на основе искусственного графита является формование их из смеси порошкообразного графита и вяжущих смол (графитопласты). Композиции с большим содержанием графита (70% и выше) получают прессованием в горячих формах (антегмит марок АТМ-1 и др.). Их тепло- проводность примерно в 3 раза меньше, чем пропитанного графита, но они намного прочнее и значительно дешевле последнего. Композиции с невысоким содержанием графита (около 50%) могут быть полу- чены методом холодного литья. Химическая и термическая стойкость пропитанного графита и графитопластов определяется свойствами использованной для пропитки смолы и степенью ее поли- меризации. Допустимая температура эксплуатации пропитанного графита состав- ляет 170° С, АТМ-1 —120° С. Для футеровки аппаратов, работающих в средах, содержащих фтористый водо- род, применяют угольные блоки и кирпичи, не подвергнутые графитизации, а лишь обожженные. Угольные блоки и кирпичи обладают высокой прочностью и непроницаемостью, дешевле графитизированных, но с трудом поддаются механической обработке. В сернокислотной промышленности штучные углеграфитовые материалы (блоки, кирпичи) применяются для футеровки аппаратуры отделения очистки печных газов, полученных от сжигания сернистого сырья, содержащего примесь фтора. В качестве связующего используется замазка арзамит-4 или 5. Футеровка, выполненная из кислотоупорного силикатного кирпича на силикатной замазке, разрушается от дей- ствия образующейся в этих условиях фтористоводородной кислоты. Оросительные холодильники из антегмитовых труб широко применяются для охлаждения цирку- ляционных кислот промывных отделений контактных систем. Теплообменники блочной конструкции из пропитанного графита могут с успехом применяться для охлаждения (или нагрева паром) растворов серной кислоты кон- центрацией до 65—70% H2SO4, не содержащих механических примесей. Эластомеры Резины и эбониты применяют как в виде различных прокладочных и уплотни- тельных деталей и конструкционных материалов, так и в качестве защитных покры- тий от действия агрессивных сред для аппаратов и сосудов из стали, чугуна, латуни, алюминия, сплавов алюминия и магния, бронз (за исключением оловянистой). Резины содержат от 2 до 4 вес. ч. серы (резины на основе хлоропреновых каучу- ков не содержат серы) и обладают эластичностью, прочностью на разрыв, сопро- тивлением истиранию, химической стойкостью. ^Эбониты содержат 30—60 вес. ч. серы и обладают более высокой химической стойкостью, чем резины, большей твердостью, лучшей стойкостью к окислению и набуханию. Недостатками эбонита являются хрупкость, низкое сопротивление истиранию, термопластичность (при 60—70° С эбонит начинает размягчаться).
Первая цифра соответствует температуре, вторая —длительности вулканизации. Полуэбонит.
‘2. Неметаллические материалы 199 Коэффициенты линейного термического расширения эбонита и металла различаются в 7—10 раз, что приводит при резких колебаниях температур к растрескиванию эбонита и отслаиванию его от металла. Полуэбониты содержат 17—18 вес. ч. серы и имеют свойства, средние между свойствами соответствующих резин и эбонитов. При использовании в качестве защитных покрытий (гуммировании аппаратуры) листы сырой резины или эбонита накладывают на защищаемую металлическую по- верхность, предварительно покрытую соответствующими клеями (табл. Ш-35), с последующей вулканизацией. Гуммированную аппаратуру следует оберегать от длительного нагрева свыше 100° С и от охлаждения ниже —15° С во избежание быстрого «старения» резины (потери эластичности), образования трещин и порчи покрытия. Полиизобутилен. В технике применяют вальцованные смеси полиизобутилена с порошкообразными наполнителями: графитом, сажей и др. Для применения в каче- стве антикоррозионного обкладочного материала по металлу, бетону и т. п. выпу- скают листовой полиизобутилен марки ПСГ (ТУ 2987—52) толщиной 2,5—4,0 мм, шириной до 1 м и длиной 10 м и более. В состав полиизобутилена марки ПСГ входят полиизобутилен П-200, графит аморфный и сажа газовая в соотношении 1:1:1. Ниже даны физико-механические свойства листового полиизобутилена ПСГ: Плотность, г! см? ............................ 1,32 Предел прочности при растяжении, кгс!см? 45—65 Удлинение, % относительное .......................... 475—500 остаточное.............................. 150—200 Температура хрупкости, °C................... —24 Листовой полиизобутилен нашел особенно широкое применение в качестве непроницаемого подслоя под футеровку взамен свинцовой обкладки при комбини- рованной защите химической аппаратуры. Для крепления листов полиизобутилена к поверхности металла, бетона, дерева и другим применяют резиновый клей холод- ного отверждения № 88. Листы полиизобутилена сваривают без сварочного прутка при нагреве краев примерно до 200° С электропаяльником или горелкой для сварки пластических масс. Недостатками полиизобутилена являются ползучесть при повышенной темпе- ратуре, а также растворимость в бензине, ароматических и хлорированных углево- дородах. Коррозионная стойкость полимерных материалов Ниже приведены данные по стойкости в серной кислоте полимерных конструк- ционных и защитных материалов: Материал Виниплдст Полиэтилен низкой плотности Предельная температура применения, °C Максимальная концентрация H2SO4, % 40 40 40—80 60 90 40 96 20 50 60
200 III. Материалы для аппаратов Полиэтилен высокой плотности . . . 50 75 80 60 Полипропилен 50 НО 75 80 93 20 Фторопласт-4 Любая 250 Фторопласт-3 96 100 Фторопласт-42 (волокно фторлон) 96 120 Фаолит 50 115 70 70 Замазки арзамит .... 70 70 Графит пропитанный 70 70 60 До т. кип. Графитопласт АТМ-1 (антегмит) . . . 70 70 Стеклопластик на основе феноло-фор- 60 115 мальдегидной смолы 70 70 Резины гуммировочные 70 70 Полиизобутилен ПСГ 80 60 90 40 96 20 Резина прокладочная на основе фтор- каучука СКФ-32 93 100 Фильтровальные ткани из волокна . . 98 70 фторлон 96 120 хлорин 75 60 93 40 лавсан (100%) 30 70 76 20 нитрон (100%) 5 Т. кип. 30 70 50 50 Почти все полимерные материалы с течением времени «стареют» в результате Действия рабочей среды, кислорода воздуха и других факторов, особенно в условиях эксплуатации при повышенной температуре. В связи с этим срок службы аппаратуры, изготовленной из органических материалов или защищенных ими, ограничивается несколькими годами, редко превышая 5—6 лет. Серная кислота в результате длительного контакта с органическими материа- лами при указанных выше температурах может принимать желтую и даже бурую окраску. Термопластичные полимерные материалы имеют высокий коэффициент терми- ческого расширения, в 10 и более раз превышающий коэффициент расширения ме-
2. Неметаллические материалы 201 таллов. Это необходимо учитывать при использовании указанных материалов в ка- честве защитных покрытий металлов, а также при укладке длинных трубопроводов из этих материалов. Изделия и композиции на основе полиэфирных, полиамидных, кремнийорга- нических и эпоксидных смол нестойки в серной кислоте даже при комнатной темпе- ратуре. Прокладочные и набивочные материалы и химически стойкие наружные покрытия Прокладки — детали, зажимаемые между разъемными частями или фланце- выми соединениями машин, аппаратов, приборов, арматуры и трубопроводов для обеспечения герметичности. Прокладки изготовляют из бумаги, картона (целлюлозы), кожи, резины, пласт- масс и других естественных и искусственных полимерных материалов; асбестового волокна в чистом виде или с примесью хлопкового волокна; асбестового волокна в со- четании с резиновой композицией; листового металла — алюминия, меди, свинца, стали и др.; металлов в сочетании с неметаллическими материалами (табл. Ш-36). Таблица Ш-36 Материалы для прокладок и набивок Материал ГОСТ или ТУ Характеристика Алюминий листовой ГОСТ 13722—68 Толщина листа 2—6 мм Медь листовая ГОСТ 495—70 » » 2—6 мм Свинец листовой ГОСТ 9559—60 » » 1—6 мм Винипласт листовой ГОСТ 9639—61 » » 0,9—4 мм Пленка винипластовая МРТУ 6-05-1025—66 » » 0,4—0,9 мм каландрированная Картон асбестовый * ГОСТ 2850—58 Листы размером 900Х 900 и 1000Х 1000 мм, толщиной 2— 10 мм » бумажный ГОСТ 9347—60 Марка А — пропитанный, Б — непропитанный, толщиной 0,5; 0,8; 1 и 1,5 мм Картон водонепроницае- мый ГОСТ 6659—63 Толщина листа 1; 1,5; 2; 2,5 и 3 мм Кожа техническая ГОСТ 1898—48 Тип 9 для манжет и прокладок, толщиной 2,5; 3; 3,5; 4 и 5 мм Паронит ГОСТ 481—71 ТУ МХП 3095—52 Листы размером от ЗООХ 400 до 1200Х 1700 мм, толщиной от 0,4 до 6 мм » УВ-10 Паронит 9-1-С КФ ТУ 38-5-79—68 Листы размером от 550Х 550 до 1000Х 1500 мм, толщиной 0,4—3,0 мм На основе фторкаучука (опыт- ные партии) Пластикат полихлорви- ВТУ МХП 2024—49 Листы толщиной 1—5 мм ниловый Прессшпан ГОСТ 6983—54 Сильно уплотненный лощеный картон * Для сильно агрессивных кислых сред рекомендуется применять асбестовый картон, ^°оВгЛеННЫЙ)ПО спеЦиальномУ заказу из кислотостойких сортов асбеста (антофилитового.
202 ///. Материалы для аппаратов Продолжение табл. II1-36 Материал ГОСТ или ТУ Характеристика Резина техническая ли- стовая ГОСТ 7338—55 Пластины толщиной от 0,5 до 50льи, шириной 200—1750 мм, длиной от 0,5 до 10 мм Резина марки ИРП-1225 МРТУ 6-07-6031—64 На основе фторкаучука СКФ-32; пластины размером 250Х 250, 300Х 300 и 500Х 500 мм, толщиной до 1ОЛ4Л4; шнур диа- метром до 20 мм Резиновый шнур ГОСТ 6467—69 Круглого, квадратного и пря- моугольного сечения длиной от 3 до 40 м, размерами сторон или диаметром от 2 до 10, 12, 14, 16, 18, 20 и от 25 до 50 мм Фибра листовая ГОСТ 14613-69 ФПК — прокладочная, кисло- родостойкая, для изготовле- ния деталей, соприкасающих- ся с кислородом Фторопласт-4 МРТУ 6-05-926—64 Листы толщиной 1—4 мм Фторопласт-3 МРТУ 6-05-946—65 » » 1—4 » Шнур асбестовый ГОСТ 1779—55 Плетеный, пропитанный спе- циальными составами, диа- метр 3, 4, 5, 6, 8, 10, 13, 16, 19, 22 и 25 мм Фторопластовый уплот- нительный материал ФУМ марок В и Ф МРТУ 6-870—62 Шнуры из фторопласта-4Д круглого, квадратного и пря- моугольного сечения длиной 1 м и более Диаметр круглого шнура от 2 до 22 мм Набивки сальниковые ГОСТ 5152—66 Сухие (волокнистые и комбини- рованные) и пропитанные — плетеные, скатанные и коль- цевые, различных марок Прокладочные материалы поставляются в виде прессованных плотных и эла- стичных листов, пластин, полотна, жгутов, шнуров, а в некоторых случаях — в виде паст или готовых прокладок необходимой формы. Для уменьшения проницаемости прокладок их пропитывают специальными составами. Набивка — уплотнение места входа вращающейся детали машины (вала) в аппа- рат, прибор, насос и т.п., препятствующее возможности выхода рабочей среды из аппарата наружу. Набивочные материалы изготовляют из хлопковой, пеньковой или льняной пряжи; асбестовой пряжи с примесью хлопкового волокна; асбестовой пряжи в соче- тании с резиной, графитом, суспензией фторопласта-4 и тальком; асбестовой пряжи и металлической проволоки; металлов и графита (табл. Ш-36). Набивочные материалы поставляются в виде сплетенных из пряжи или скатан- ных и прорезиненных шнуров круглого и квадратного сечения или в виде готовых набивочных (уплотнительных) колец. Уплотнительные кольца можно изготовлять на месте формованием, например стружки из фторопласта-4. Для увеличения непро-
2. Неметаллические материалы 203 ницаемости набивки в сальниковой коробке иногда между отдельными ее кольцами помещают прокладки, вырезанные из тонкого (0,5—1,0 мм) листового фторопласта или полиэтилена по размеру сальника. В табл. Ш-37 и Ш-38 даны условия применения прокладочных и набивочных материалов и составы, рекомендуемые для пропитки и смазки паронитовых и картон- ных прокладок. Таблица Ш-37. Рекомендуемые составы для пропитки и смазки прокладок из паронита и картона Среда Предельная температура применения °C Состав Агрессивные газы и кислоты азотная (<55%) 50 Парафин (расплавленный) серная (<93%) 70 Битум БН-Ш (расплавленный) соляная и др. 130 Смесь нефтяного гудрона (50%), ка- менноугольной смолы (40%) и па- рафина (10%) Пек, каменноугольная смола или кузбасслак Минеральные кислоты всех 300 3 вес. ч. жидкого стекла модуля концентраций (за исключе- 2,6—2,8 и 1 вес. ч. воды нием плавиковой) 400 Агрессивные газы: окислы То же азота, аммиак, сернистый газ, хлор, хлористый водород и др. 180 Сурик свинцовый или железный на Щелочи, органические жирные кислоты, глицерин олифе Смесь белил свинцовых (65%) с су- риком свинцовым (35%) на олифе Легкие нефтепродукты 40 Смесь мыла ядрового (60%) с гли- церином техническим (40%) Водяной пар 180 Сурик свинцовый или железный на олифе Смесь белил свинцовых (65%) с су- риком свинцовым (35%) на олифе Графит молотый (25%) с маслом «Вапор» (75%) Химически стойкие наружные покрытия. Защита наружных поверхностей оборудования и металлоконструкций от действия агрессивных газов (SO2, СО2, С12), кислот (серной, фосфорной, соляной) и растворов солей и щелочей при температурах от —40 до +60° С производится комплексным многослойным покрытием на основе перхлорвиниловой смолы, состоящим из грунта, эмали (краски) и лака (ГОСТ 7313—55). Лаки — растворы сухой перхлорвиниловой смолы в смеси летучих органических растворителей с добавлением пластификатора, грунты — с добавлением пигментов и пластификатора. В состав эмалей кроме перхлорвиниловой смолы входят еще алкид- ные смолы и пигменты и пластификатор. Материалы наносят краскораспылителем. В случае необходимости их разбав- ляют готовым разжижителем Р-4 (ГОСТ 7827—55) или смесью растворителей (аце- тона, толуола и бутилацетата или сольвента).
Таблица Ш-38. Условия применения прокладочных материалов и набивок во фланцевых соединениях Наи- большее рабочее давление кгс/см2 Наи- большая рабочая темпера- тура °C Прокладочные материалы Наи- большее рабочее давление кгс/см* Наи- большая рабочая темпера- тура °C Набивки Среда Вода, нейтральные раство- 2 120 Картон бумажный 3 60 Х/б, набитая тальком ры солей 6 60 Резина 6 60 Х/б, сухая 10 150 Резина теплостойкая с тка- 10 150 Асбестовая просаленная 40 100 невой прокладкой Паронит 40 60 Пеньковая просаленная; Вода перегретая 160 30 30 300 Кожа Медь 16 300 кольца специальные х/б; прорезиненные набивки Кольца графитовые 40 400 Паронит 25 300 Асбестовая просаленная, Водяной пар 100 2 275 120 Сталь малоуглеродистая Картон бумажный 3 100 прографиченная Х/б, набитая тальком, су- 15 40 200 450 Картон асбестовый со спе- циальной пропиткой Паронит 12 15 180 300 хая и просаленная Прорезиненная набивка Кольца графитовые 45 350 Медь 25 300 Асбестовая, сухая и проса- Газы и пары инертные 60 6 450 60 Сталь малоуглеродистая Резина 30 60 ленная, прографиченная Бумажная и пеньковая, про- (азот, водород, воздух и Др.) 10 150 Резина теплостойкая с тка- 250 60 саленные Кольца х/б 15 400 невой прокладкой Картон асбестовый со спе- 250 400 Асбестовая сухая Газы и пары агрессивные 15 40 300 6 100 300 120 50 циальной пропиткой Алюминий Паронит Сталь Пластикат поливинилхло- 6 60 Асбестовая, пропитанная (сернистый газ, окислы азота, хлор и др.) 6 300 ридный Картон и шнур асбесто- 6 150 поливинилхлоридом Асбестовая прорезиненная 10 200 вый со специальной пропиткой Резина марки ИРП-1225 20 400 Асбестовая сухая, пропи- танная жидким стеклом 40 300 Паронит 25 300 Асбестовая сухая и проса- ленная, прографиченная 150 30 Фибра (для кислорода) 200 500 Сталь кислотостойкая, вы- соколегированная Кислоты разбавленные (сер- 6 50 .Пластикат 6 50 Пеньковая сухая с пропит- ная, соляная, азотная 6 50 Свинец (для серной и со- кой парафином; асбесто- и др.) ляной кислот) вая сухая со специаль- 10 70 Фторопласт-3 ной пропиткой 6 100 Резина 6 150 Теплостойкая резина 6 150 Свинец (для серной кис- лоты) 6 200 Картон асбестовый со спе- циальной пропиткой 25 60 Винипласт 40 200 Паронит Кислоты концентрирован- 25 60 Винипласт 6 50 Асбестовая кислотостойкая. ные (азотная, серная, со- 10 70 Фторопласт-3 парафинированная или ляная и др.) и сильно 10 100 Резина марки ИРП-1225 со специальной пропиткой окисляющие растворы со- 25 100 Паронит (для серной кис- 6 60 Асбестовая кислотостойкая, лей лоты концентрацией до пропитанная полихлор- 50%) винилом 50 100 Алюминий (для азотной 6 100 Асбестовая кислотостойкая. кислоты) пропитанная жидким 6 200 Картон асбестовый со спе- стеклом циальной пропиткой 6 200 Асбест кислотостойкий 6 150 Стеклянная или асбестовая 10 100 Комбинированные про- кислотостойкая програ- кладки из фторопласта-4 фиченная и резины 6 100 ФУМ марок В и Ф 16 100 Прокладки из ФУМа мар- 6 100 Асбестовая, пропитанная ки В или О суспензией фторопласта-4 (марка ACT) или про- клеенная графитом (мар- ка АГ-1)
206 111. Материалы для аппаратов Схема покрытия (число слоев грунта, эмали и лака, наносимых на защищаемую поверхность) зависит от агрессивности среды и назначения покрытия. Обычно при- меняют следующую схему: 2 слоя грунта ХСГ-26, 4—5 слоев эмали ХСЭ любого цвета и 3—4 слоя лака ХСЛ. ЛИТЕРАТУРА 1. Бакланов Н. А., В а ш и н Г. 3., Химическое оборудование из вини- пласта. Конструирование, изготовление и эксплуатация, Госхимиздат, 1956. 2. Григорьев П. Н., Дороненков И. М., Защита строительных кон- струкций от коррозии, Госхимиздат, 1955. 3. Дятлова В. Н., Коррозионная стойкость металлов и сплавов, Изд. «Маши- ностроение», 1964. 4. Е г о р о в И. А., Фаолит и его применение в химической промышленности, Госхимиздат, 1956. 5. Защита от коррозии в промышленном строительстве, Справочник по специаль- ным работам, Госстройиздат, 1963. 6. К л и н о в И. Я., Коррозия химической аппаратуры и коррозионностойкие материалы, Изд. «Машиностроение», 1967. 7. Коррозионная и химическая стойкость материалов, Справочник под редакцией Доллежаля Н. А., Машгиз, 1954. 8. Лабутин А. Л., Монахова К. С., Федорова Н. С., Антикор- розионные и герметизирующие материалы на основе жидких каучуков, Изд. «Химия», 1966. 9. Лащинский А. А., Толщинский А. Р., Основы конструирования и расчета химической аппаратуры, Справочник, Изд. «Машиностроение», 1963. 10. М а к а р о в Г. В., Уплотнительные устройства, Изд. «Машиностроение», 1965. И. Новые конструкционные и коррозионностойкие материалы в аппаратурном оформлении производств основной химии, Изд. НИУИФ, 1962. 12. П о л я к о в К. А., Неметаллические химически стойкие материалы, Госхим- издат, 1952. 13. П о л я к о в К- А., С л о м я н с к а я Ф. Б., Полякова К- К., Кор- розия и химически стойкие материалы, Госхимиздат, 1953. 14. П о л я к о в К. А., Гурфинкель М. А., Коррозия и способы защиты оборудования в сернокислотной промышленности, Госхимиздат, 1956. 15. Прокладки плоские для фланцевых соединений. Отраслевая нормаль Главхим- маша НМХ-104—56. 16. Рекомендации по выбору материалов для химически стойких прокладок, изд. НИИХИМмаш. 17. Свойства и применение фторполимеров, Каталог-справочник, Внешторгиздат, 1966. 18. Справочник марок сталей, под ред. Чумакова А. С., Изд. «Металлургия», 1963. 19. Справочник по пластическим массам, т. I, 1967, т. II, Изд. «Химия», 1969. 20. Т у ф а н о в Д. Г., Коррозионная стойкость нержавеющих сталей, Справоч- ник, Изд. «Металлургия», 1964. 21. Химическая аппаратура из графитовых материалов, Каталог-справочник, Изд. ЦИНТИХимнефтемаш, 1968. 22. X и м у ш и н Ф. Ф., Нержавеющие кислотоупорные и жароупорные стали, Изд. «Металлургия», 1964. 23. Шифрина В. С., Самосатский Н. Н., Полиэтилен, Изд. «Химия», 1961. 24. Эмалированная аппаратура, Каталог-справочник, изд. ЦИНТИХимнефтемаш, 1967. 25. F о п t а п а М. G., Corrosion data in chart form for the corrosion of metals by sulfuric acid, Ind. a. Eng. Chem., 43, № 8—11 (1951); 44, № 1,2 (1952). 26. L a q u e F. L., Factors in deterioration of metals by acid slurries, The Cana- dian Mining and Metallurgical Bulletin, 54, № 589, 381 (1961).
РАЗДЕЛ IV. ХРАНЕНИЕ И ТРАНСПОРТ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ, РАСПЛАВЛЕННОЙ СЕРЫ И ГАЗОВ И. А. иш 1. Хранение и перевозка серной кислоты.................. 208 Склады для хранения серной кислоты ............... 208 Железнодорожные цистерны для перевозки серной кис- лоты и расплавленной серы ........................ 211 Контейнеры, бочки, бутыли......................... 212 Промывка цистерн.................................. 212 2. Перекачивание серной кислоты........................ 214 Расчет кислотопроводов ........................... 214 Насосы для перекачивания серной кислоты........... 215 Сифоны............................................ 233 Монжусы........................................... 234 3. Перемещение воздуха и газов......................... 235 Центробежные вентиляторы ......................... 237 Осевые вентиляторы................................ 244 Дымососы.......................................... 246 Центробежные нагнетатели.......................... 246 Поршневые компрессоры............................. 251 Водокольцевые вакуум-насосы и воздуходувки .... 253 Дымовые трубы..................................... 255 Установки для получения кислорода ................ 257
1. ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕВОЗКА СЕРНОЙ КИСЛОТЫ Склады для хранения кислоты Серную кислоту разбавленную, техническую, улучшенную, аккумуляторную и химически чистую хранят в стальных футерованных резервуарах. Применяют также стальные освинцованные резервуары и резервуары из кислотостойкой стали. Емкость указанных резервуаров обычно не превышает 60 м3. Для опорожнения самотеком их устанавливают на определенной высоте. Концентрированную кислоту, содержащую свыше 72% H2SO4, хранят в верти- кальных стальных резервуарах с плоскими днищами и коническими крышками. Их монтируют выше уровня земли на ленточных фундаментах, что обеспечивает воз- можность осмотра и ремонта днищ. Для хранения чистого олеума резервуары футе- руют. В табл. IV-1 приведена характеристика резервуаров для серной кислоты по нормалям Гипрохима. Таблица IV-1. Характеристика вертикальных стальных сварных резервуаров для хранения серной кислоты Показатели Резервуары с кислотоупорной футеровкой без футеровки Полезная емкость, Л13 100 325 560 85 610 2100 Внутренний диаметр, мм Высота, мм 5200 9000 12 000 5000 12 000 18 000 цилиндрической части 4750 5400 5 400 4500 5 400 9 000 конической крышки Толщина металла, мм 325 350 1 020 325 1 020 2 550 цилиндрической части 8 10 10 10 10 12 и 14 днища 10 12 12 12 12 16 конической крышки Вес, т 4 4 4 4 4 8 металла 9,3 20,2 40,8 9,3 37,8 139,7 кислотоупорной футеровки . . . 34,0 71,7 102,0 — — — всего резервуара без кислоты 43,3 91,9 142,8 9,3 37,8 139,7 Толщину стенок s (в см) стальных вертикальных резервуаров, используемых для хранения кислоты, рассчитывают по формуле: s=^+c где у — удельный вес кислоты, кгс!см3; Н — высота резервуара, см; Пс — средний диаметр резервуара, см; R — допустимое напряжение на растяжение; для стали марки ст.З величина R = 3800/3,5 = 1086 кгс/см2, (3800 кгс1см3 — предел прочности на растяже- ние; 3,5 — запас прочности); у — коэффициент прочности сварного шва; для сосудов диаметром свыше 600 мм величина у = 0,95; С — допуск на эрозию; С — 0,2—0,6 см.
1. Хранение и перевозка кислоты 209 Схема склада кислоты современного сернокислотного завода представлена на рис. IV-1. Во время предпускового периода склады должны быть оборудованы уста- новками для приема кислоты со стороны. Эти установки включают кран-укосину 10, для подвески над цистерной 12 траверсы 11 с отсасывающим гибким металлическим шлангом, присоединенным к вакуум-сборнику 9, из которого олеум перекачивается насосом 4 в резервуар 2, а концентрированная кислота (купоросное масло) — насо- сом 5 в резервуар 3. Траверса снабжена трубой, по которой олеум подают в ци II Рис. IV-1. Схема склада серной кислоты: 1 — поглотительный сборник паров олеума; 2, 3 — резервуары для олеума и купоросного масла; 4, 5 — иасосы’для перекачивания олеума и купоросного масла; 6 — теплообменник для нагрева олеума; 7 — желоб для сбора проливов кислоты из сальников насосов; 8 — утки для подачи кислоты в цистерны; 9 — вакуум-сборник; 10 — кран-укосина; 11 — траверса с трубами для подачи кислоты и ее отсасывания из цистерн; 12—цистерны для олеума и купо- росного масла; I — олеум; II — купоросное масло; III — вакуум-линия; IV — кислота из поглотительного сборника; V — линия воздушника; VI — отсос проливов кислоты от сальников насосов. стерны 12. Эту операцию можно проводить также с помощью поворотных «уток» 8, присоединенных к нагнетательным кислотопроводам 1 и II насосов 4 и 5. Необходимый вакуум создается вакуум-насосом в вакуум-линии III, предназна- ченной для зарядки сифонов всех резервуаров и создания вакуума в вакуум-сбор- нике 9. При этом в сборник засасывается кислота из разгружаемых цистерн, а по трубопроводу VI из желобов 7 засасываются проливы кислоты из сальников центро- бежных насосов. Кислота из сборника 9 перекачивается насосами 4 и 5 в соответ- ствующие резервуары. Олеум, отправляемый в зимнее время на сторону, нагревают паром в трубчатом теплообменнике 6. На складах устанавливают также орошаемый концентрированной кислотой поглотительный сборник паров олеума 1. Для укрепления промывной кислоты путем смешения с концентрированной кислотой и олеумом при складах имеются установки, показанные на рис. IV-2. 14 Справочник сернокирлотчикз
Н вакуум-насосу
I. Хранение и перевозка кислоты 211 Они состоят из стального футерованного резервуара для промывной кислоты 10; напорных баков олеума 1, промывной кислоты 2, концентрированной кислоты 3; смесителя кислот 5 и сборника к смесителю 6. Установки оборудованы насосами про- мывной кислоты 8, концентрированной кислоты 7 и кожухотрубным свинцовым холо- дильником 9 для охлаждения смешанной кислоты до 45е С. На рис. IV-3 показан основной аппарат этой установки — смеситель кислоты (конструкция Гипрохима). В чугунный сборник, футерованный кислотоупорным кир- пичом, промывная кислота и олеум поступают через расположенные в крышке шту- церы, футерованные трубками из кислотостойкой керамики. Купоросное масло по- дают через нижний штуцер, а кислоту повышенной концентрации удаляют через верхний; оба штуцера защищены кислотоупорными вкладышами. Для лучшего сме- шения кислот сборник снабжен керамическими распределительными решетками. Современные сернокислотные склады оборудованы приборами для автомати- ческого контроля и регулирования технологических параметров, а также для дистан- ционного управления и сигнализации в случае аварийного отклонения этих пара- метров от заданного режима. Железнодорожные цистерны для перевозки серной кислоты и расплавленной серы Серную кислоту концентрацией 75% H2SO4 и выше, а также меланж перевозят в четырехосных цистернах емкостью 26 м3. Характеристика цистерн приведена в табл. IV-2. Таблица IV-2. Цистерны железнодорожные четырехосные автосцепные (емкость 26 м3, подъемная сила 50 тс, наибольшая высота 4480 мм) Назначение Наибольший вес с грузом тс Длина по осям сцепления автосцепок мм Наибольшая ширина мм Для меланжа и серной кислоты с ручным тормозом 73,7 12 220 2912 без тормоза 73,0 12 020 2912 Для олеума с ручным тормозом 74,7 12 420 2930 без тормоза 74,0 12 020 2850 Для перевозки олеума и замерзающих кислот применяют цистерны той же емкости, но с наружной изоляцией. Основная особенность всех кислотных цистерн — отсутствие нижнего слива; их опорожняют при помощи сифонов. Кислоту улучшенную для производства искусственного волокна перевозят в специальных цистернах из нержавеющей стали с маркировкой «Улучшенная серная Кислота», приписанных к заводам, производящим серную кислоту. Олеум, предназначенный для производства капролактама, также следует пере- возить в специально выделенных для этой цели стальных цистернах с маркировкой «Олеум улучшенный», прикрепленных к предприятиям-поставщикам. Перед заливкой серной кислоты в цистерны, контейнеры, бочки и бутыли их необходимо осмотреть и проверить на отсутствие загрязнений и посторонних приме- няй, согласно ГОСТ 2184—67. Серу получают в жидком виде, при охлаждении она затвердевает. Ее доставляют потребителям в крытых вагонах в виде кусков, а для дальнейшего использования Ка сернокислотных заводах вновь плавят. 14*
212 IV. Хранение и транспорт кислоты, серы, газов Очевидно, более целесообразно доставлять потребителям серу в жидком виде. На Ждановском заводе тяжелого машиностроения изготовлены специальные цистерны для перевозки серы в жидком виде. Благодаря изоляции расплавленная сера в пути охлаждается не ниже 120е С. Перед сливом у потребителя ее можно разогреть имею- щимся при цистерне нагревательным прибором до первоначальной температуры 140° С. Грузоподъемность цистерны 55,4 тс, полезная емкость котла 31,1 Л13, наи- больший вес с грузом 89,4 тс, длина цистерны по осям автосцепок 12 020 мм, ши- рина 3000 мм. Контейнеры, бочки, бутыли Контейнеры применяют для перевозки небольших количеств серной кислоты автотранспортом. Они оборудованы люком, воздушником, сифонной трубкой, опор- ными роликами и проушинами для подъема. Ниже дана техническая характеристика кислотных контейнеров: Емкость, At3 . . . 0,42 0,84 1,39 1,67 Диаметр, мм 850 950 1030 1030 Длина, мм . . 740 1180 1670 2000 Вес, тс . . . . . 0,11 0,3 0,45 0,5 Для перевозки небольших количеств серной кислоты применяют бочки стальные, сварные, тяжелого типа. Их изготовляют по ТУ МХП 1628—53 и подвергают про- верке под давлением 6 kccIcm2. Техническая характеристика бочек приведена ниже: Емкость Диаметр мм Высота мм Толщина стенки мм Вес кгс 100 534 720 3 15,3 250 646 1155 3 86,3 Аккумуляторную и химически чистую кислоту перевозят в стеклянных бутылях. Номинальная емкость бутылей 30 л, фактическая 31 л, вес 5 кгс. Их изгото- вляют в соответствии с размерами, приведенными на рис. IV-4. Бутыли упаковывают в ивовые корзины или деревянные обрешетки, доходящие до уровня горла бутылей. Снизу и с боков их тщательно обкладывают соломой или мягкой древесной стружкой. Укупоривают бутыли стеклянными или обожженными глиняными пробками, которые заливают алебастром или замазкой. К горлу бутыли привязывают бирку с указанием предприятия-поставщика, характеристики серной кислоты, номера партии, весов брутто и нетто и номера ГОСТ. Промывка цистерн Цистерны промывают от остатков серной кислоты, каустической соды, шламов и других загрязнений перед заливом свежей кислотой, а также перед подготовкой к осмотру или отправкой в ремонт. На рис. IV-5 приведена технологическая схема установки для промывки цистерн. Цистерны 4 вкатывают в закрытое здание и при помощи гибких шлангов 5 и 6 отсасывают из них остатки продуктов в вакуум-сборники меланжа 11, серной кис- лоты 12, каустической соды 13. Продукция из сборников 11 и 12 насосом 15 перека- чивается в соответствующие складские резервуары. Вакуум в установке создается водокольцевым насосом 2, подключенным к си- стеме через щелочной промыватель 1, который периодически загружается щелочным раствором. Для нейтрализации остатков кислоты и шлама опорожненную цистерну орошают при помощи брандспойта 6 известковым молоком, а затем водой.
Рис. IV-4. Бутыль для перевозки кислоты. Рис. IV-5. Схема установки для промывки цистерн: / — щелочной промыватель; 2 — водокольцевой вакуум-насос; 3 — бураки; 4 — цистерна; 5, 6, 7 — брандспойты; 8, 14, 15 — насосы; 9 — бак с мешалкой; 10 — вагонетка для извести; 11, 12, 13 — вакуум-сборникн; 16 — вентилятор; 17 — калорифер.
214 /V. Хранение и транспорт кислоты, серы, газов Скапливающиеся в цистерне продукты шлангом 7 удаляются через бурак 3 в канализацию, а остаток воды шлангом 6 отсасывается в вакуум-сборник кау- стика 13, а из него спускается в канализацию. В случае необходимости очистки известью внутренней поверхности цистерны или при непосредственной промывке ее водой из брандспойта 6 предварительно про- изводят дегазацию цистерны путем продувки наружным воздухом, нагнетаемым вен- тилятором 16. Очищенную, нейтрализованную и промытую цистерну высушивают горячим воздухом, подогретым в калорифере 17. Известковое молоко приготовляют в баке с мешалкой 9 из извести, подаваемой со склада вагонеткой 10, и воды. Отсюда оно насосом 8 перекачивается по трубопро- воду к брандспойту 6. Для предотвращения осаждения извести в нагнетательном тру- бопроводе насоса предусмотрена возможность промывки его водопроводной водой и рециркуляции известкового молока. При промывке цистерн после отсоса меланжа их сначала обрабатывают купорос- ным маслом, которое нагнетается к брандспойту 5 насосом 14 со склада и тем же на- сосом 14 возвращается на склад через бурак 3. Дальнейшая обработка цистерн вы- полняется в этом случае так же, как при промывке их после серной кислоты. Все вакуум-линии снабжены дополнительной арматурой для разрыва вакуума (см. схему). Обработку цистерн после каустика также проводят по указанной схеме про- мывки их после серной кислоты. Ниже приведен расход материалов и электроэнергии на промывку одной цистерны: Цистерна Материалы и электроэнергия из-под серной кислоты ИЗ-ПОД меланжа Известь негашеная (90%), кг .... . . 253 253 Купоросное масло, т . . — 9,25 Вода, At3 . . 23 23 Пар (3 ат), кг . . 72 72 Электроэнергия, квт-ч . . 35 58 2. ПЕРЕКАЧИВАНИЕ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ Расчет кислотопроводов Пропускная способность кислотопроводов определяется по формуле: тгт/2 Q = 3600 v мэ/ч (IV-2) где d — внутренний диаметр кислотопровода, м; v — скорость кислоту в трубах, м/сек. Внутренний диаметр кислотопровода d — 18,8 у ~ мм. (IV-3) С увеличением скорости кислоты уменьшается диаметр трубопровода и сни- жается его стоимость, но увеличиваются гидравлическое сопротивление и расход электроэнергии. При выборе указанных параметров следует руководствоваться их оптимальными, экономически целесообразными величинами. Обычно скорость выбирают по практическим данным: при движении самотеком 0,1—0,5 м/сек, во всасывающих трубопроводах насосов 0,8—2 м/сек, в нагнета- тельных — 1,5—3 м/сек.
2. Перекачивание кислоты 215 Насосы для перекачивания серной кислоты Для перекачивания серной кислоты применяют центробежные одноступенчатые насосы в горизонтальном и вертикальном исполнении. Основными показателями работы центробежных насосов являются производи- тельность^ (в мН сек, мН мин, м3/ч, иногда в л/сек или л!мин)\ плотность перекачи- ваемой кислоты р (в кг/л3); напор, развиваемый насосом, Н (в м столба перекачивае- мой жидкости). Производительность и напор центробежных насосов не зависят от плотности перекачиваемой жидкости, т. е. центробежный насос поднимает одно и то же количе- ство любой жидкости на одинаковую высоту. Полный напор (в м столба перекачиваемой жидкости) равен: Я = Ян + Нв+ ha+ hB (IV-4 где Ян и Яв — высота соответственно нагнета- ния и всасывания; йн и hB — потери напора соответственно в напорном и всасывающем трубопроводах. На рис. IV-6 даны схемы присоединения центробежного насоса, всасывающего перекачи- ваемую жидкость (а) и работающего под нали- вом (б). Если насос на стороне всасывания работает с подпором, величина Яв берется с отрицатель- ным знаком: Я = Ян - Яв + Лн + hB (IV-5) Рис. IV-6. Схемы присоедине- ния центробежных насосов: а — при работе с всасыванием; б — при работе с подпором. Величина потерь напора h (в м столба перекачиваемой жидкости): Л = Л»+ 0 4г <IV'6) где h0 — потери напора на трение, м: £ — сумма коэффициентов местных сопротивлений. Потери напора на трение в кислотопроводах (h0, м на 100 м длины трубы) опре- деляют из графика расчета сопротивплга-.й трубопроводов (рис. IV-7) с достаточной для практических целей точностью. График составлен для кинематической вязкости кислоты v = 1 • 10" 6 мНсек. При других вязкостях кислот значение v следует умно- жить на коэффициент f, который определяют по графику (рис. IV-8). Сумма коэффи- циентов местных сопротивлений £ может быть определена по табл. IV-3. Скорость кислоты v (в м!сек) в трубах определяется также по графику рис. IV-7. Пример. Определить напор насосной установки для подачи Q = 100 м3/ч сер- ной кислоты концентрацией 98% при 50° С по кислотопроводу общей длиной L = = 150 м (включая высоту нагнетания Ян = 12 м, всасывания Яв= 1 л<) со сле- дующими местными сопротивлениями: вход в трубу с закругленными краями; два • Шероховатых колена а = 60°; один отвод d!R= 1,0; два нормальных вентиля. По графику (см. рис. IV-7) находим: диаметр кислотопровода d — 0,2 м, ско- рость кислоты v = 0,9 м/сек. Сопротивление равно 0,38 м на 100 м. Для кислоты концентрацией 98% HaSO4 по рис. IV-8 находим f— 1,53. Следовательно, h0~ = 1,5-0,38. 1,53 = 0,88 м. Потери напора на местных сопротивлениях (по табл. IV-6): (VI \ V2 0 Q3 2j 0 тг=(°'04 + 2’0’32+°-29+2-3> гВт=°'29 м
2. Перекачивание кислоты Сопротивление h0, м/ЮОм Рис. IV-7. График для расчета сопротивлений кислотопроводов. Рис. IV-8. Поправочный коэффициент к графику, приведенному на рис. IV-7. Таблица IV-3. Коэффициенты местных сопротивлений £ для кислотопроводов Эскиз местного сопротивления Местное сопротивление Коэффициент - Расширяющийся переход 0,25 Сужающийся переход 0,1 Вход в трубу острые края тупые края Выход из трубы 7 0,51 0,25 1,0 Вход в трубу с закругленными краями 3,04 ЕЕ—izJ Вход в тройник с одной стороны 2 Вход в тройник на противотоке 3
218 tV. Хранение и транспорт кислоты, серы, газов Продолжение табл. IV-3 Эскиз местного сопротнвлення Местное сопротивление Коэффициент -4— Вход в ответвления тройника . . . 1,5] I Вход в тройник на протоке .... 0,05—0,1 Вход в косой тройник из ответвле- ния 0,5 Вход в ответвление косого тройника 1,0 Вход в косой тройник из ответвления под острым углом 3,0 Приемная сетка с клапаном без клапана 5—8 2—3

220 IV. Хранение и транспорт кислоты, серы, газов Тогда напор насоса Н = Ha~r Нв — h0-~ — 12 + 1 ~г 0,884- 0,29 = 14,17 .и. Мощность на валу насоса Лтн (в кет) рассчитывается по формуле: Qyh 102т] (IV-7) где Q — производительность насоса, м3!сек-, у — удельный вес перекачиваемой жидкости, кгс/л3; Н — напор насоса, м столба перекачиваемой жидкости; т| — к. п. д. насоса (ориентировочно его определяют в соответствии со значе- ниями, указанными в характеристиках насосов, составленных заводами- изготовителями); обычно для центробежных насосов он колеблется в пре- делах 1] = 0,6—0,8. Q, м3/ч Рис. IV-9. Рабочая характеристика насоса 6Х-9 (п = 1450 об/мин). Мощность двигателя насоса Мд назначается заводом-изготовителем; в действи- тельности она должна быть несколько больше для обеспечения возможной перегрузки насоса. При изменении числа оборотов вала от до п2 параметры насоса также изме- няются по следующим законам пропорциональности: Qi __ ni . __ / ni \2. Nt _ / п1 \ з (?2 ~ П2 ’ Н2 ~ \ «2 / ’ ^2 ~ \ П2 ) Практически отсутствует строгая зависимость между указанными параметрами, поэтому для каждого насоса она определяется опытным путем. Полученная на испы- тательном стенде зависимость между напором Н (в м), мощностью N (в кет), к. п. д. г) и производительностью насоса Q (в мэ/ч или м3/сек) при постоянном числе оборотов в минуту п изображается графически и называется характеристикой насосов.
2. Перекачивание кислоты 221 В качестве примера на рис. IV-9 дана характеристика одного из насосов типа X, получивших широкое распространение в сернокислотной промышленности. Важной величиной, определяющей характеристику насоса, является кавита- ционный запас, который для нормальной работы насоса должен быть не меньше допустимого ЛЛдоп, указанного в рабочей характеристике насоса. Он определяется по формуле (в м. ст. жидкости): ЛЛдоп = -Р°у Рп - Яв - Лп (IV-8) где Ро — абсолютное давление в резервуаре, из которого отсасывается жидкость, кгс/м2; Рп — давление паров перекачиваемой жидкости, кгс!м2\ у — удельный вес перекачиваемой жидкости, кгс/лг3; Яв — высота всасывания, л; /гп — потери во всасывающем трубопроводе, м ст. жидкости. Конструкции центробежных насосов На нормальные условия работы любого сернокислотного производства суще- ственно влияют правильный выбор насосов и условия их эксплуатации. Применяются центробежные насосы с проточной частью из коррозионностойких и износостойких сталей и сплавов. В табл. IV-4 приведен материал основных деталей насосов, изготовляемых Свердловским насосным заводом. Таблица 1V-4. Материал основных деталей насосов Свердловского насосного завода Деталь Условное обозначение материала насоса А К Е И Корпус насоса, рабочее ко- лесо всасывающая крыш- ка, корпус сальника . . . Сталь 25Л-П Сталь 10Х18Н9ТЛ 10Х18Н12МЗТЛ Сталь Х23Н28МЗДЗЛ или 10Х20Н25МЗД2Т Л Вал Сталь 35 Сталь Х18Н9Т Сталь Х17Н13М2Т Сталь ОХ23Н28МЗДЗТ Опорная стойка и полу- муфта Чугун СЧ 18—36 Защитная втулка Сталь 45 Сталь Х18Н9Т Сталь Х17Н13М2Т Сталь ОХ23Н28МЗДЗТ или хастеллой D В сернокислотной промышленности применяются в основном горизонтальные центробежные, одноступенчатые насосы типа X, консольные, с рабочими колесами одностороннего входа. Конструкция центробежных насосов типа X приведена на рис. IV-10. Их осо- бенностью является наличие импеллера на основном диске рабочего колеса 2, кото- рый, наряду с сальником, служит для уплотнения вала насоса 4. Вал свободно перемещается в осевом направлении и вращается в роликовом и шариковом под- шипниках качения. В нерабочем состоянии насоса ступица рабочего колеса 2 под действием пру- жины 9 плотно прижата к сальниковой набивке 6. При включении насоса начинает работать центробежный регулятор 8, который, преодолевая осевое усилие пру-
корпус; 2 — рабочее колесо; 3 — всасывающий патрубок; 4 — вал насоса; 5 — прижимной фланец; никовая набивка; 8 — центробежный регулятор; 7 — опорная стойка; 9 — пружина.
2. Перекачивание кислоты 223 жины 9, смещает рабочее колесо 2 в сторону всасывания. Прн этом между ступицей насоса и сальниковой набивкой образуется зазор до 0,5 мм. Благодаря разрежению, создаваемому импеллером, предотвращается утечка кислоты через этот зазор. В табл. IV-5 дана техническая характеристика центробежных насосов типа X Свердловского насосного завода. Таблица IV-5. Техническая характеристика насосов типа X Марка насоса Подача Напор (пре- дельное от- клонение ±5%), м ст. жидкости Диаметр ра- бочего колеса (импеллера) мм 1 Допустимый кавитацион- ный запас, \ м ст. жидко- сти Скорость вращения вала, об/мин Мощность на валу (прн = 1000 кгс/м2) кет 3» %) «г 18 124 (148) 1,4 1,5Х-6 (К, Е, И)-5 (1) 8 2,4 14,3 112 (140) 4 1,2 11 102 (127) 0,9 18 128 (146) 2,2 2Х-9 (К, Е, И)-5 (1) 20 5,5 13,8 115 (135) 4,5 1,7 10,5 103 (125) 1,3 31 165 (180) 4,2 2Х-6 (А, К, Е, И)-5 (1) 20 5,5 25 145 (165) 4,5 2900 3,2 19 125 (155) 2,5 31 168 (194) 7,5 ЗХ-9 (А, К, Е, И)-5 (1) 45 12,5 25 155 (185) 5 6 19,8 145 (180) 5,5 33 174 (208) 13 4Х-12 (К, Е, И)-5 (1) 90 25 29,2 167 (190) 6 11 25 160 (183) 9,8 29 180 (205) 19,5 5Х-18 (К, Е, И)-5 (1) 160 45 24 170 (200) 8 16,5 20 165 (130) 15 6Х-9 (К, Е)-1 160 45 29 336,5 5 1450 20 . В табл. 1V-6 приведены краткие сведения завода-изготовителя о коррозионной стойкости насосов типа X в серной кислоте при температуре 20° С. Т а б л и ц a 1V-6. Коррозионная стойкость насосов типа Л в серной кислоте Тип х-к Тип Х-Е Концентрация H2SO4, % потери массы класс потери массы класс г/(ж2«) стойкости г/(м2-ч) стойкости 20 1—3 III 0,1—1 II 40 3—10 IV 0,1—1 II 62 1—3 III 1—3 III 80 0,1 — 1 II 0,1-1 II
2. Перекачивание кислоты 225 На Щелковском насосном заводе выпускают погружные насосы. Они не имеют сальниковых уплотнений или заменяющих их устройств, которые являются наи- более уязвимой деталью любого центробежного насоса. Погружные насосы уста- навливают непосредственно на сборниках кислоты, поэтому отпадает необходимость в дополнительной площади пола, в сифонах и арматуре на всасывающих кислото- проводах. Описанные насосы обладают значительными экономическими и техническими преимуществами по сравнению с горизонтальными центробежными насосами. На рис. IV-11 приведены габариты указанных насосов, а на рис. IV-12 дана рабочая характеристика насоса марки 4ХП-9-2 на воде при t = 20° С и п = = 2960 об/мин для различных диаметров колес. Насосы опорной плитой 4 устанавливаются на сборниках кислоты. Всасываю- щий патрубок 1 расположен по оси насоса вертикально, напорный патрубок 2 нахо- дится над опорной плитой и направлен горизонтально. Опоры вала 5 насоса состоят из шарикоподшипника и подшипника скольжения. Первый расположен в стойке насоса и смазывается консистентной смазкой. Смазка второго производится чистой от взвесей перекачиваемой жидкостью, подаваемой через трубопровод 3 под давлением 0,8 кгс/см2. Техническая характеристика погружных насосов Щелковского завода для перекачивания серной кислоты и расплавленной серы дана в табл. IV-7. Приведем пример выбора насоса марки 4ХП-9-2 по рабочей характеристике (см. рис. IV-12). Заданы: подача Q= 100 м3/ч, напор Н = 57 м столба жидкости, удельный вес жидкости у = 1700 кгс/м3. На графике этим условиям соответствуют значения мощности N = 20 кет и коэффициента полезного действия т] = 68% при диаметре колеса D = 216 мм. Тогда мощность электродвигателя должна быть не ме- нее — 20-1,7 = 35 квпг при п = 2960 об/мин. Рис. IV-13. Рабочая характе- ристика сернокислотного на- 4 coca ЗХП6-6. На рис. IV-13 дана рабочая характеристика сернокислотного насоса марки ЗХП6-6. На Щелковском насосном заводе изготовляют вертикальные погружные и^втробежные насосы для перекачивания расплавленной серы марок 2ВХС-1,5 и ^оХС-1,5МП производительностью соответственно 1,64 и 2,81 м3/ч и давлением и 37 * столба жидкости (см. табл. IV-7). В этих насосах все соприкасающиеся с серой части (включая серопроводы) согреваются паром давлением 5 ат для поддержания температуры серы на уровне С; они изготовляются из чугуна марки СЧ 28-48. 13 Справочник сернокислотчика
Таблица IV-7. Техническая характеристика погружных одноступенчатых насосов Щелковского завода mwjgo вцвя кинэГн -вба чюобояэ 2900 1450 735 2900 2930 wen ‘ KiraiBj -HstfodiMStfc qiaoHtnow in —"оооошосчюшог' о cirtTfsooimtnc — И1ЭОМ -i/иж В91Г01Э w ‘эвпве инн -нонИвхияв^ 3,5 5,0 6,0 6,0 4,0 6,0 3,0 3,5 4,0 6,0 HiaoMtfHW вдкою w ‘don -вн ЦННЦОЦ 15 54 33 49 49 42 31 49 29 20 30 37 35 ь/еиг BhBtfOLI <о оо счшоФосэюооо^‘ ci о — СЧ — (О «— СО К со CD со S S S S S щ С о! Ш С ш С щ’ S щ щ ш' щ' иГ X х X XX _ X Х’ X СЧ < ID ID ID ID "Т* о со CD СЛ со СУ> с С седо'? с С с С С С X X X X X X с X X со X X X ю X со к с С CQ BQ X Ш О СЧ СЧ СЧ Примечание. В условном обозначении марки насоса первая цифра соответствует диаметру напорного патрубка (в м м )Л уменьшен- ному в 25 раз; буквы означают соответственно: П — перекачиваемая жидкость может содержать твердые примеси; X — химический, П — погружной; В — с паровым обогревом; С — серный; цифра после букв — коэффициент быстроходности, уменьшенный в 10 раз; буквы в скобках — условное обозначение материала проточной части (см. табл. 1V-4); последняя цифра — вид уплотнения.
2. Перекачивание кислоты 227 _L ' _L Тем же Щелковским насосным заводом осваивается производство более мощ- ных серных насосов, в том числе марки 2ХП-6А-1-31 (рис. IV-14), производитель- ностью 10 м3/ч с напором 35 м столба жидкости. Техническая характеристика насоса этой марки приведена в табл. IV-7. Применение насосов с кислотостойкими покрытиями или из неметаллических материалов дает значительную экономию легированной стали при увеличенной химической стойкости и долговечности. Насосы могут быть изготовлены с гуммированной про- точной частью, из пластмасс или фарфора. Гуммированные насосы Китайского насос- ного завода (рис. IV-15) предназначены для пе- рекачивания разбавленной серной кислоты с концентрацией и температурой, при которых стойка резина марок ИРП-1025, ИРП-1257, ИРП-1258. Техническая характеристика этих насосов дана в табл. IV-8. Пластмассовые насосы марки 1.5Х-4П-2 Целиноградского насосного завода (рис. IV-16) предназначены для перекачивания чистой серной кислоты плотностью до 1300 кг!м3 при темпе- ратуре до 60° С. Их техническая характерис- тика дана в табл. 1V-9. Корпуса этих насосов, а также передние и задние крышки изготовлены из полипропилена или фенолита РСТ; рабочие колеса — из пласт- масс с запрессованной металлической втулкой. На Славянском керамическом комбинате освоено производство фарфоровых, одноступен- чатых, горизонтальных центробежных насосов типа Х-Ф, применяемых для перекачивания серной кислоты любой концентрации при тем- пературе до +80° С. Детали проточной части этих насосов выполнены из фарфора и для за- щиты от механических повреждений заключены в чугунный корпус. Все металлические части насоса покрыты кислотоупорной эмалью. Техни- ческая характеристика этих насосов приведена в табл. IV-10, а габаритные размеры—на рис. IV-17. В результате применения в сернокислотной промышленности котлов-утилизаторов для полу- чения пара за счет охлаждения газов колчедан- ных печей возникла необходимость использова- ния наряду с кислотными насосами также насо- сов, применяемых в теплоэнергетических уста- новках. К ним относятся следующие: 1. Питательные центробежные насосы с тур- боприводами, работающие на паре, вырабаты- ваемом собственными котлами-утилизаторами. 2. Насосы того же назначения с электроприводами, применяемые в основном в период пуска котлов-утилизаторов (во время отсутствия пара собственного произ- водства). 3. Поршневые насосы с пароприводами для питания паровых котлов водокон- Денсатной смесью при температуре +90° С. ’ 4. Конденсатные центробежные насосы с электроприводами, применяемые в конденсатных установках. 15* Рис. IV-14. Серный насос мар- ки 2ХП-6А-1-31: 1—всасывающий патрубок; 2—кор- пус; 3 — опорная плита; 4—нагне- тательный патрубок; 5 — опорная рама электродвигателя.
Рис. IV-15. Центробежный гуммированный насос: 1 — корпус; 2 — крышка с всасывающим патрубком; 3 — рабочее колесо; 4 — защитная втулка; 5 — вал; 6 — опорная стойка; 7 — распорная втулка; 8 — гайка вала. Рис. IV-16. Пластмассовый насос марки 1.5Х-4П-2: / _ рабочее колесо; 2 — корпус; 3 — крышка; 4 — опорная стойка; 5 — вал; 6 — распорная втулка; 7—гайка вала.
Таблица IV-8. Техническая характеристика гуммированных насосов Марка иасоса Подача Напор, м. столба жидкости Число оборотов в минуту Мощность, кет Марка электродви- гателя К- п. д. насоса % Допустимый кавитацион- ный запас, м столба жидкости Днамет р рабоче го колеса мм Вес, насоса кгс а 1 ре- гата Л«3/Ч л/сек. на валу насоса электро- двигателя 11,1 3,1 37 2,9 36 2,9 2Х-6Р-1 (2) 19,8 5,5 31,5 2900 3,7 7,5 АО2-42-2 46 3 170 67 197 28,8 8 26,5 4,6 45 3,1 28,8 8 36 6 48 4,7 ЗХ-9Р-1 (2) 45 12,5 30,8 2900 7,5 13 АО2-52-2 53 5,2 180 150 380 59,4 16,5 24,5 8,5 50,5 6,7 108 30 41 22 55 2,9 6Х-9Р-1 (2) 162 45 37,3 1470 27 40 АО2-81-4 62 3,8 346 265 743,5 198 55 35 30 63 5 Таблица IV-9. Техническая характеристика пластмассовых насосов Подача Напор, м. столба жидкости Число оборотов в минуту Мощность, кет Марка электродви- гателя К- п. д. насоса % Допустимый кавитацион- ный запас, м столба жидкости Диаметр рабочего колеса мм Вес, кгс м*/ч л!сек на валу насоса электро- двигателя насоса агрегата 5,5 1,5 30 1,55 31 1,9 8,6 2,4 29,8 1,8 41 2 145 12,2 3,4 29,2 2 50 2,5 5,1 1,4 27,4 1,3 30 1,9 8 2,2 27 2900 1,5 4 АО2-32-2 41 2 135 61 148 11 3,1 25,8 1,65 47 2,4 4,3 1,2 23,2 0,95 25 1,9 7,2 2 22,6 1,1 40 2 125 9,9 2,7 21,5 1,25 47 2,2 Таблица IV-10. Техническая характеристика центробежных фарфоровых насосов Славянского керамического комбината Марка насоса Производи- тельность Напор м вод. ст. Электродвигатель Габаритные размеры мм Вес насоса кгс марка мощность кет число об/мин 20 53 АО2-52-2 13 3000 1468X555X393 349 2Х-4Ф 20 53 ВАО-52-2 13 2940 1539X555X393 374 10 13 АО2-31-4 2,2 1430 1247X555X393 268 10 13 ВАО-31-4 2,2 1430 1254X555X477 284 20 30,8 АО2-51-4 7,5 1500 1420X595X477 361 ЗХ-ЗФ 20 30,8 ВАО-51-4 7,5 1465 1484X595X477 394 45 36 АО2-62-4 17 1430 1662X660X557 476 4Х-4Ф 45 36 ВАО-62-4 17 1470 1685X660X557 499 30 16 АО2-51-6 5,5 1000 1591X660X557 414 30 16 ВАО-51-6 5,5 970 1635X660X557 449 90 33,5 АО2-72-4 30 1500 1729Х710Х 575 534 90 33,5 ВАО-72-4 30 1460 1720X710X575 629 5Х-6Ф 60 14,5 АО2-61-6 10 1000 1639X710X575 450 60 14,5 В АО-61-6 10 970 1635X710X575 493 5Х-7Ф 90 30,0 МА-144-1/4 21,5 1470 1738X720X660 775
2. Перекачивание кислоты 233 X 2 Е sS О са о S 5. Насосы-дозаторы одноплунжерного типа, горизонтальные простого действия с электроприводами, предназначенные для объемного напорного дозирования реа- гентов в химической водоочистке и для подпитки котлов раствором фосфата. Краткая техническая характеристика указанных насосов приведена в табл. IV-11. 3 Рис. IV-17. Центробежный фарфоровый насос типа Х-Ф: Основные размеры, мм Марка насоса 2Х-4Ф . . ЗХ-ЗФ . . 4Х-4Ф. . 5Х-6Ф . . 5Х-7Ф . . Сифоны Ht Ь 125 140 160 175 180 360 410 557 570 118 160 185 190 190 460 460 500 540 650 185 185 235 260 300 128 128 175 202 225 150 150 200 225 250 1254 1484 1639 1635 1738 1000 973 1178 1213 1480 555 595 660 720 720 315 315 350 350 360 18 18 20 20 20 В сернокислотном производстве сифоны используются для опорожнения цир- куляционных сборников, резервуаров и железнодорожных цистерн с кислотой, а также для присоединения к этим емкостям работающих под наливом центробежных насосов. При этом отпадает необходимость в спускных устройствах и штуцерах, рас- положенных ниже уровня кислоты, которые часто являются источником течи. На рис. IV-18 показана схема подключения центробежного насоса 1 к цирку- ляционному сборник-у 11 посредством сифона 7 и всасывающего трубопровода 4. Рис. IV-18. Схема подключе- ния центробежного насоса к циркуляционному сборнику посредством сифона (справа показана схема сифона): 1 — центробежный насос; 2 — шланг; 3, 10, 12 — краны; 4 — всасывающий трубопровод; 5 — нагнетательный трубопро- вод; 6—вакуум-линия; 7 — си- фон; 3 — смотровое стекло; 9— воздушннк; 11 — циркуляцион- ный сборник; 13 — лоток для сбора проливов кислоты.
234 IV. Хранение и транспорт кислоты, серы, газов Для зарядки сифона открывают кран 10 на вакуум-линии 6. При появлении кислоты в смотровом стекле 8 кран 10 закрывают; затем открывают кран 12, соединяющий сборник 11 с работающим насосом 1, который опорожняет сборник и подает кислоту в систему сернокислотного производства. Для отключения сифона от вакуум-линии 6 открывают воздушник 9. Чтобы предотвратить выброс кислоты через воздушник, надо предварительно опустить уровень кислоты ниже смотрового стекла 8. Для опорожнения насоса 1 его останавли- вают и при открытом кране 12 перепускают кислоту из нагнетательной линии 5 в сборник 11 до минимального уровня. Оставшуюся в насосе кислоту спускают в лоток 13 через ослабленный сальник насоса при закрытом кране 12. Из лотка кислота шлангом 2 при открытом кране 3 отсасывается в вакуум-сборник по вакуум-линии 6. Скорость кислоты v в сифоне (в м/сек) при постоянном уровне определяется по формуле: v = /л-/л (IV-9) i + Si где Hi — разность между уровнем кислоты в опорожняемом сосуде и верхней точкой сифона, м; Н2 — высота сифона, м; 2 В — сумма всех коэффициентов сопротивлений в сифоне. Монжусы Монжусы (монтежю) — герметичные резервуары для перемещения кислоты под давлением сжатого воздуха. Их выполняют из углеродистой стали (при необхо- димости футеруют) или из кислотостойкой стали; рассчитывают на давление до 4 кгс/см2. На рис. IV-19 дана схема монжусов, изго- товляемых на заводах Пензхиммаш (г. Пенза) и «Красный Октябрь» (г. Фастов) по нормалям НИИхиммаша. В табл. IV-12 дана техническая характеристика этих монжусов. Рис. IV-19. Монжусы: а — горизонтальный; б—вертикальный; 1 — штуцера для указателя уровня; 2 — штуцер подачи сжатого воздуха; J—подача кислоты; 4 — штуцер для уста- новки предохранительного клапана; S—перелив; 6—спуск остатков кислоты.
3. Перемещение воздуха и газов 235 Таблица IV-12. Техническая характеристика монжусов Показатели Горизонтальный Вертикальный Емкость условная, Л13 Внутренний диаметр 3 5 10 16 20 3 5 10 16 20 D, м Длина L или высо- 1,4 1,6 2,0 2,2 2,4 1,4 1,8 2,0 2,4 2,6 та Н, м Толщина стенки S из углеродистой ста- 2,75 2,75 3,78 4,55 4,68 2,15 2,75 2,98 3,9 4,1 ли, мм 5 5 6 6 6 5 6 6 6 6 Вес, кгс Толщина стенки S из стали 1Х18Н9Т, 700 900 1700 2300 2650 800 1150 1900 2600 3950 мм 4 4 5 5 5 4 5 5 — —. Вес, кгс 650 800 1550 1950 2300 750 1150 1600 — •— Необходимое давление (в кгс1м2) для подъема кислоты определяется по формуле: (IV-10) где Н — высота подъема кислоты, м\ у — удельный вес кислоты, кгс/м?-, v — скорость движения кислоты в напорном трубопроводе, м!сек\ | — сумма всех сопротивлений в напорном трубопроводе (по табл. IV-3); Ро — давление в пространстве, в которое нагнетается кислота, кгс/м?. Скорость движения кислоты в напорном трубопроводе (в м/сек) определяется по формуле: v = 4,43 ’ Р — Р0—Ну v(i + L?) (1V-11) Из-за отсутствия движущихся, корродирующих и легко изнашивающихся частей монжусы рекомендуется применять для подачи загрязненной разбавленной кислоты на небольшую высоту. Недостатком монжусов являются их громоздкость, малая производительность и низкий к. п. д. (15—20%). 3. ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ВОЗДУХА И ГАЗОВ Перемещение воздуха и газов в сернокислотном производстве осуществляется вентиляторами и дымососами — при напоре менее 1000 кгс/м2-, нагнетателями — при напоре свыше 1000 мм вод. ст. и отсутствии охлаждения газа в процессе сжатия; компрессорами, вакуум-насосами и воздуходувками водокольцевого типа. Выбор машин для перемещения воздуха и газов производят исходя из требуемых производительности и давления (табл. IV-13).
Техническая характеристика Г— С£> 00 03 О 04 -Г -7 - «э Т > > > £ > > > ч £* ч’ g * О g А А Таблица IV-13. Основные параметры машин для перемещения воздуха и газа Давление (разрежение) кгс/мг Хр 0s- В оо-о g ? mm ооо S е 1 со — о со ho II III 2 * « 2 S S S | * Ф О со >, <я CQ Производительность тыс. мг/« 1 1 2,0—60,0 1,5—30,0 10,0—150 15,0—60,0 6,0—100,0 (150—1200) 10-3 (300—1500) 10“ 3 (нагнетание) (480—1500) 10" 3 (отсасывание) Назначение I Перемещение больших объемов воздуха при малом напоре । Отсасывание или нагнетание значитель- ных объемов воздуха или газа при небольшом напоре Отсасывание газов, имеющих темпера- туру до 200° С, в печных отделениях Отсасывание газов в производстве сер- ной кислоты нитрозным способом Нагнетание воздуха в колчеданные печи । «кипящего слоя». Нагнетание серни- стого газа и воздуха в производстве серной кислоты контактным способом Сжатие воздуха или газа в сернокис- лотном производстве Нагнетание или отсасывание незначи- тельных количеств воздуха. Создание вакуума для зарядки сифонов или от- соса проливов кислоты 1 Тип машин 3 s <ч ° о. £ 3 S ч ° н о 3 £ 5 а о « £ ►—ЕЕ S = CL СО о а> н я с о Я Ш я _ X 5 я я « S з $ £ 3 - 3 54 я й г* *т* АХ д? О х 5 S а й £ я CQ CD S^CQS? 'S П О 'S ” 5 (D О 0^0 X о « 3 & & a § 3 ® s В я a § g и OJ JJ G> О О ° О XT ГЗ * Xf E CQ
3. Перемещение воздуха и газов 237 Центробежные вентиляторы В зависимости от величины напора центробежные вентиляторы делятся на три группы: низкого давления — с напором до 100 кгс/м~\ среднего — 100—300 кгс/м2\ высокого — 300—1500 кгс/м-. Скорость, м{сек Рис. IV-20. Номограмма для расчета воздуховодов и газопроводов. Напор Яст (в кгсЛи2), расходуемый на трение газа (воздуха) о стенки газохода и на местные сопротивления, определяется по формуле: где р — коэффициент трения газа о стенки (для кирпичных каналов или футеро- ванных кирпичом газоходов р, = 0,05; для чистых металлических газохо- дов р = 0,025; для металлических газоходов при малой степени кор- розии р, = 0,035—0,04; L — длина газоходов, м', D — диаметр круглых газоходов или эквивалентный диаметр квадратных и прямоугольных газоходов, м; D — а — для квадратных газоходов со сторо- ной a; D = 2ab/a~[- b—для прямоугольных газоходов со сторонами а и Ь; У — удельный вес газа при 0° С и 760 мм рт. ст., кгс/м3; v — скорость (в м/сек), которая может определяться по номограмме (рис. IV-20); g—ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/сек\ £ — коэффициент местных сопротивлений, определяемый по табл. IV-14.
Таблица IV-14. Коэффициенты местных сопротивлений для воздуховодов и газопроводов Эскиз местных сопротивлений Местное сопротивление Коэффициенты местных сопротивлений Расчетная скорость R £ ( Внезапное расширение Ч-й-)2 1 s' 7T! \^-r 11 Постепенное расширение 5=(‘ /,)s,na *1 1 1 i >> г * 1 ч Внезапное сужение Fi/F2 0,1; 0,3; 0,5; 0,7 g 0,5; 0,42, 0,32; 0,2 Vi -- --—1 Вход в отверстие с острыми краями £ = 0,5 V Вход в отверстие с закруглен- ными краями £ = 0,25 V 1 L ^ZZzzzz/1 ^>7/77 Вход в трубу с выступающим концом l,5d £ = 0,85 V - Вход в коническое отверстие а = 30°; £ = 0,25 а = 15°; ^ = 0,13 V Выход в среду малоподвижного газа £ = 1 V 1J Резкий поворот на 90° । <2 <2 <2 инн VA II <2 <2 <2 N Ь5 Ь5 (ГгР(ГгР(ргР II II II о •— ' СП СП Vl Vl v2 Плавный поворот на 90° £ = 1 V EFr -- Поворот на 90° с нишей £ = 2 V
16 Справочник сернокислотчика Продолжение табл. IV-14 Эскиз местных сопротивлений Местное сопротивление Коэффициент местных сопротивлений Расчетная скорость Резкий поворот на 180° £ = 2 01 = v2 Поворот на 45° £ = 0,5 V **г • j Разветвление под углом 90° 01 = V2 Слияние под углом 90° £ = 1,5 vr V» Разветвление под углом 180° 5 = 2 01 = О2 Слияние под углом 180° Плавное разветвление под углом 180° Плавное слияние под углом 180° Сопротивление шибера Постепенное сужение Примечание. и F Шахта с зонтом h = 0,1; 0,3; 0,5; 0,7 ь'о У| £ = 4,0; 1,6; 1,18; 1,05 s — поперечные сечения воздуховодов и газоходов; н и2 — соответствующие им скорости воздуха и газов.
242 IV. Хранение и транспорт кислоты, серы, газов При естественной тяге скорость воздуха и газов в газопроводах обычно прини- мается 2—4 м/сек-, при небольшом давлении, создаваемом вентиляторами и дымо- сосами, скорость равна 14—15 м/сек-, при большом давлении (в нагнетательных трубопроводах компрессоров и нагнетателей) — 15—25 м/сек. Напор, развиваемый вентилятором, состоит из Лст, определяемого по уравне- нию (IV-12), и динамического напора Лдин (в кгс/м2)-. t»2 Ядин=У-2Г (IV-I3) Следовательно, для подачи Q м3/ч воздуха необходимо создать полный напор (в кгс/см2): V2 Яп = Яст + Ядин = яст 4- у —- (IV-14) Характеристика вентилятора в каталогах обычно дается для перемещения воз- духа при t = 20° С; у = 1,2 кгс/м2-, Р — 760 мм рт. ст. и относительной влаж- у' ности воздуха w = 50%. Напор при другой плотности газа Н' ~ Н кгс/м2. Мощность (в кет), потребляемая вентилятором, определяется по формуле: N =_______ 3600-102т]вЛп (IV-15) где Q — производительность вентилятора, м3/ч-, Нп — напор, развиваемый вентилятором, кгс/м2-, т]в — коэффициент полезного действия вентилятора (определяется по данным завода-изготовителя); т)п — коэффициент полезного действия привода вентилятора; для плоскоре- менной передачи принимается равным 0,9, для клиноременной пере- дачи — 0,95, для соединения рабочего колеса вентилятора с электродви- гателем через муфту — 0,98; для случая, когда рабочее колесо насажено на вал электродвигателя, т]п — 1,0. Мощность, потребляемая вентилятором, при перемещении загрязненного воз- духа увеличивается'на 20%. При перемещении газа более высокой температуры, чем 20° С, потребляемая мощность уменьшится пропорционально отношению 293/(/ 4- 273). Установочная мощность электродвигателя (в кет): KN (IV-16) где /С — коэффициент запаса мощности, принимаемый по табл. IV-15. Таблица IV-15. Коэффициент запаса мощности для вентиляторов Коэффициент К f Коэффициент К Мощность, потребляемая вентилятором, кет для цен- тробеж- ных вен- тиляторов ДЛЯ осевых вентиля- торов Мощность, - потребляемая вентилятором, кет для цен- тробеж- ных вен- тиляторов Для осевых вентиля- торов До 0,5 От 0,51 до 1,0 » 1,01 » 2,0 1,5 1,3 1,2 1,2 1,15 1,1 От 2,01 до 5,0 Более 5,0 1,15 1,1 1,05 1,05
244 IV. Хранение и транспорт кислоты, серы, газов Выпускаются центробежные вентиляторы правого вращения, у которых рабо- чее колесо вращается по часовой стрелке (если смотреть со стороны привода), и вен- тиляторы левого вращения, у которых рабочее колесо вращается против часовой стрелки. Вентиляторы выбирают в соответствии с заданной производительностью Q (в тыс. м3/ч) и напором Нп (в кгс/м2) по таблице технических характеристик центро- бежных вентиляторов (табл. IV-16), в которой находят номер вентилятора и ориен- тировочные значения основных параметров. Оптимальные значения числа оборотов, коэффициента полезного действия и окружной скорости обода колеса определяют по аэродинамическим характеристи- кам центробежных вентиляторов, в которых на оси ординат отложено полное давле- ние Нп (в кгс/л2), а на оси абсцисс производительность Q (в тыс. м3/ч). Например, необходимо выбрать вентилятор для Q = 5 тыс. м3/ч воздуха при напоре Яп — 100 кгс/м2. По табл. IV-16 определяем марку и номер вентилятора (Ц9-57, № 4), произво- дительность (от 3,0 до 7,5 тыс. м3/ч), напор (от 30 до 200 кгс/м2), число оборотов (от 800 до 2000 об/мин) и коэффициент полезного действия (0,64). По аэродинамической характеристике этих вентиляторов (рис. 1V-21) уточняем указанные параметры. В точке А пересечения линий давления и производительности находим число оборотов вентилятора 1425 об/мин и его к. п. д. г] = 0,637. При рабочем колесе, насаженном на вал электродвигателя, необходимая мощ- ность равна (в квт)‘. N =________________= _______500 _____= 2,, 4 3600- 102-чв-т)п 3600-102-0,637-1,0 Рис. IV-21. Рабочая характеристика центробежного вентилятора Ц9-57 № 4.
IV. Хранение и транспорт кислоты, серы, газов 245 Осевые вентиляторы Наряду с центробежными значительное распространение получили также осе- вые вентиляторы (рис. IV-22). Они выполняются в виде короткого цилиндрического патрубка с рабочим колесом внутри. Вследствие прямоточного движения воздуха к. п. д. их выше, чем у центробежных вентиляторов. Особенностью осевых венти- ляторов является возможность изменения направления потока газа. Для этого лишь следует снять колесо с вала, посадить его обратной стороной и изменить направле- ние вращения двигателя. В табл. IV-17 приведена техническая характеристика осе- вых вентиляторов марки 06-320. Таблица IV-17. Техническая характеристика осевых вентиляторов марки 06-320 Л? вентиля - тора Минимальная произ- водительность Максимальная про- из водител ь н ость Мощность кет п об[мин Q, тыс. м3/ч я кгс[м* Q, тыс. м*/ч я кгс/мг 4 1,0 8,0 3,2 3,о 0,12 1400 4 2,5 33,0 6,75 18,0 1,0 2860 5 2,0 13,0 6,5 5,5 0,4 1400 6 4,0 18,0 11,2 8,5 1,0 1410 7 9,0 24,0 17,7 12,0 1,7 1420 8 10,0 34,0 26,8 16,0 4,5 1440 10 14,0 22,0 33,0 12,5 2,8 950 12 26,5 34,0 58,0 20,0 7,0 980 4 5 6 7 8 10 12 Рис. IV-22. Осевые вентиляторы типа 06-320: Основные размеры, мм Н b bi Ь2 I с Ci D Di D2 D3 Da Вес без двигателя, кгс 280 340 420 470 550 670 800 178 188 295 330 425 490 580 260 280 350 393 498 570 688 1175 185 291 325 420 470 570 439 405 135 400 530 500 145 500 620 590 235 600 710 680 270 700 900 840 325 800 1050 990 400 1000 1230 1170 500 1200 408 435 458 500 508 535 558 620 606 650 680 730 707 750 785 855 808 850 873 975 ЮЮ 1054 1076 1210 1212 1255 1280 1450 11,2 18,0 28,1 39,3 83 133 167,2
246 IV. Хранение и транспорт кислоты, серы, газов Дымососы Дымососы отличаются от вентиляторов большей толщиной лопаток рабочего колеса, накладками на основании лопаток и дополнительной броней по образующей улитки. Для регулирования производительности дымососов на входе газов в улитке устанавливается восьмилопастной направляющий аппарат. Он управляется вруч- ную. В дымососах от № 13,5 и выше он может управляться дистанционно вручную или автоматически. Выпускаются дымососы правого и левого вращения. Расчет дымососов производится так же, как расчет вентиляторов, по формулам (IV-12)—(IV-16). Техническая характеристика дымососов приведена в табл. IV-18. Для подачи значительных количеств воздуха с очень большим напором (свыше 1000 мм вод. ст.) применяют мельничные вентиляторы типа ВМ. Их техническая характеристика также дана в табл. IV-18. Хвостовые вентиляторы, применяемые для подачи сернистого газа в производ- стве серной кислоты нитрозным способом, по конструкции и принципу действия также относятся к дымососам. Их техническая характеристика приведена ниже: Производительность, м3/ч . . . 15 000 30 000 50 000 60 000 Напор, кгс/м3 400 600 600 600 Температура газа, °C .... 25 25 25 25 Скорость вращения вала, мин'1 1460 1460 1460 1460 Потребляемая мощность, кет 39 110 160 216 Мощность электродвигателя, кет 48 125 180 225 Центробежные нагнетатели В сернокислотном производстве применяются одноступенчатые центробежные нагнетатели — машины, в которых газ сжимается без промежуточного охлаждения до избыточного давления 4 ат. При выборе центробежных нагнетательных машин следует исходить из началь- ного состояния и свойств газа, его конечного давления, производительности машины, числа оборотов вала в минуту и потребляемой мощности. За начальные параметры состояния газа принимаются его параметры вблизи входа во всасывающий патрубок машины. К ним относятся абсолютное начальное давление газа Ра (в ат) и его начальная температура ta (в °C). Объемную производительность нагнетателей (в м3/мин) определяют по формуле: . (IV-17) Ро Здесь G — производительность (в кг/мин) — масса газа, всасываемого в единицу времени; ро — плотность газа при 0° С и 760 мм рт. ст. Потребляемая мощность (или мощность на валу нагнетателя) определяется по формуле (в кет)-. N = (1V-18) где V — подаваемый объем газа, м3/сек-, НД = Ят^гид — действительный напор в м столба газа; он меньше теоретиче- ского напора Нг, так как часть напора расходуется на преодоление сопро- тивления в рабочем колесе, что учитывается гидравлическим к. п. д. т]гид: у — средний удельный вес газа от начала до конца процесса сжатия, кгс/м3-, г| — полный к. п. д. машины; колеблется в пределах 0,75—0,85.
Таблица IV-18. Техническая характеристика дымососов и мельничных вентиляторов g i-oosi/ez-wa воздух a 1,293 57,6 1292 70 1,0 384 1280 3100 gioosi'oswa Подач a 1,293 54,9 1065 1 70 1 1,0 223 1480 2700 fr-ei-oeze-a 1,31 216 410 380 1,0 650 | 1500 2915 3285 2506 1250 t'-eio2ze-a . Л _ О OiOcDO ° 2 2 ° 2 О о ас О ю 1 » ~1 У ^" 2 Л — 04 Ю 04 1 —Г 04 СО LO — to —, СО СО 04 —- 009/si-V го СП го 1,28 15 680 140 0,975 75 1470 3104 1860 1735 1370 1598 s'srV Пода ч а О1 2 2 1 | § « 7 । « 2 2 й з —7 Ю J. 04 —. 1 to 04 СО СО — 04 © 12 ° й 00 1X3 s‘erV 1,28 44—87,5 79—315 200 1,36 14,7—114 485—970 2310 2600 2700 1350 2153 Показатели Плотность газа (воздуха) при 0° С и 760 мм рт. ст., кг/м3 Производительность, тыс. м3/ч Напор, мм вод. ст Температура газа (воздуха), °C Начальное давление, ат Потребляемая мощность, кет Скорость вращения вала, об/мин Габариты, мм длина ширина высота Диаметр рабочего колеса, мм Вес без привода, кгс
3. Перемещение воздуха и газов 249 90‘roee-si 1,293 350 600 9П 1 О. 2950 50 V3 1/5 1/5 S3 1/5 0 1/5 СГ> ОО О 2 2 X 1,293 264 2100 20 1 е> 5870 140 8 со 2970 2650 3200 2,84 Gi‘i-osc--ai Et 1,293 250 1200 20 1 2950 В 8 2950 2435 1480 о X о ci'i-oerai cc 1,293 150 1200 20 т-^ 2950 ю 1/5 1/5 2950 о о о о со еч г-« ^"4 04 S 3 cfi-ioie 1,293 100 2000 1 V* 0169 j tn 2975 О о 1/5 О Ш Q С4 СО 3 S S ч I 11-0052 1,115 3000 2800 = 0,95 3000 2100 2500 3000 8 3 1 S От 2-n-00£l6 1,38 1670 ЗООо о 0,95 2980 1050 3 О оО 8 § 8 ОО V5 3 СО Ч О' си 4 * rirosoie 1080 2000 о ю , 0,94 2975 3 3 со 2975 о о 8 8 1/5 СО о а> rf I СП t- О па fr-z;rosoie 1080 2350 3 0,94 1 2975 В о со со 2975 8 8 1/5 СО СО = S 1Л о о V5 8 8 X 3 м = й t-Ei-osoie M ca S I 3 S3 о 04 й 8 04 S со * 2 О ю о 8.0 = ° 5 s 3 о- Z-IT-002. « 2 1,34 700 2350 3 0,95 2975 1/5 04 СО 8 2975 5100 3000 ОО 2-II-00L u s CO 700 1900 S 1 °-95 1 2975 о СП 04 В 2975 5100 3000 со «1 и X ° £ ® ь S 2-erooL Серн 1,34 700 2760 3 1 0,95 2975 8 в 2975 5100 3000 ОО ® cd S' и e-sroot- 415 1850 о 96‘0 2965 U5 3 04 2965 § 8 8 О харам (при 90‘i-ose-Ji 1/5 350 600 8 о 2960 5 2960 8 S ОО 2 сч к X Q Sl‘l-0S2-J.L 04 250 500 О 0,93 2950 8 2950 3 3 8 s> 3" X X X wrn-oos 1,385 200 1800 3 0,96 0269 1 8 2960 В 8 WD О 04 СО С4 о t-n-ioie 100 2000 3 1 0,96 7000 3 О О СЛ ОО 1/5 СО о U5 8 — S "о * та 6 . О, 6 . р. я £ as . as . ОЗ Я S ю 03 s (D ЭТ C3 as о C Плотность при 0° С и 760 мм pm Производительность. м*/мин Конечное давление, кге/м2 . . Начальная температура, °C . г. ч О • 'О ’ та . S • к О • ч . и я • Е£ , о О • № . л h к •Скорость вращения вала наг теля, ленк"1 «в О Я г о S я та S о Я 5 <и о С Номинальная мощность эле двигателя, кет Скорость вращения вала эле двигателя, мин 1 ... Габариты, мм: длина фундамента . . ширина фундамента .Полный вес агрегата, тс. . Техническая характеристика выпускаемых в СССР нагнетателей для сернокис- лотных производств приведена в табл. IV-19. При выборе нагнетателей по этой таблице следует учитывать, что необходимое конечное давление должно соответствовать указанным в таблице значениям; началь- ное давление и температура могут отклоняться от табличных значений (эти параметры редко в точности совпадают, поэтому соответствие выбранного нагнетателя произ- водственным условиям должно быть проверено по его газодинамической характе- ристике). 600 £ \000 ^200 О 0,9 &0,8 *0,7 0,6^ 3300 зюо ^2300 ^2700 ^2600 §2800 2100 1900 1700 6 12 18 £4 30 36 Ь2 Ь8 Л Производительность Q, тыс. м3/ч Рис. 1V-23. Газодинамическая характеристика нагнетателей различных марок; 1 — 700-11-2; 2 — 700-12-2; 3 — 700-13-2; 4 — Э1050-1 1-4; 5 — Э1050-13-4. Нагнетатели, выбранные с запасом давления или производительности, неиз- бежно вызовут отклонение фактического режима работы от указанного в таблице. Если сопротивление сети окажется больше проектного, производительность машины будет меньше; в случае меньшего сопротивления производительность возрастает. Эти нежелательные явления можно ликвидировать, регулируя работу компрессора путем дросселирования, отбора газа или изменения числа оборотов. При этом необ- ходимо учитывать следующие обстоятельства: 1. Дросселирование путем перекрытия задвижки на нагнетании весьма неэко- номично, так как в этом случае происходит перерасход мощности. 2. Дросселирование на входе в компрессор также вызывает увеличение удель- ного расхода мощности, но оно рекомендуется для регулирования производитель- ности машины в небольших пределах. 3. Для уменьшения подачи часть газа из нагнетательной линии через откры- ваемый клапан поступает обратно во всасывающий трубопровод. Удельный расход мощности при этом также возрастает, но область регулирования больше, чем при Дросселировании. 4. При регулировании путем изменения числа оборотов меняют производитель- ность и напор компрессора, но его к. п. д. остается неизменным, поэтому данный способ наиболее экономичен. В табл. IV-19 приведена также характеристика нагнетателей марки 2900-11-1 объемной производительностью 3000 мЧмин газа, предназначенных для крупных сернокислотных установок мощностью 1030 т в сутки моногидрата.
250 IV. Хранение и транспорт кислоты, серы, газов На рис. IV-23 и 1V-24 даны газоди- намические характеристики нагнетате- лей различных марок. На рис. IV-25 приведены общий вид и габаритные размеры нагнетателя 2900-11-1. Пар, получаемый в котлах-утили- заторах за счет тепла газа колчедан- ных и серных печей, может быть эф- фективно использован в паровых тур- бинах, заменяющих электродвигатели для привода центробежных нагнетате- лей. Для этой цели могут быть при- менены турбины соответствующей мощ- ности с рабочим давлением пара 35 ат, противодавлением 6 ат при 3000 об/мин и удельном расходе 16 кг/кет- ч. Рис. 1V-24. Газодинамическая харак- теристика нагнетателя марки 2900-11-1 (Нпол — политропический к. п. д.). Рис. IV-25. Нагнетатель марки 2900-11-1: 1 _ корпус нагнетателя; 2 — соединительная муфта; 3 — электродвигатель; 4 — возбуди- тель; 5 — всасывающий трубопроводе коленом и распределительными лопатками; 6 — нагне- тательный трубопровод.
3. Перемещение воздуха и газов 251 Поршневые компрессоры В зависимости от требуемого конечного давления применяют поршневые ком- прессоры одно-, двух- или многоступенчатые. Для получения необходимого на сернокислотных заводах сжатого воздуха дав- лением не выше 8 ат применяются одно-, реже двухступенчатые поршневые ком- прессоры. Часовая производительность одноступенчатого компрессора V = GQ'kiFsn м3/ч (IV-19) где X — коэффициент подачи, определяет отношение объема газа, фактически пода- ваемого поршнем, к объему, описываемому им внутри цилиндра компрес- сора (с учетом вредного пространства). Для компрессоров производитель- ностью до 2 м31мин величина X = 0,7; для компрессоров большей произ- водительности X = 0,86—0,9; I —коэффициент, равный для компрессоров простого действия 1; для компрес- соров двойного действия i = 2; F — рабочая площадь поршня, м2; s — ход поршня, М; п — число ходов поршня в 1 мин. Теоретически необходимая мощность (в кет) при изотермическом сжатии: л'“= 3707юор“1/1п^ <iv-20> где Ра, Рк — соответственно начальное и конечное давление газа, кгс/см2. Мощность электродвигателя (в квт)\ МДв = (1,1-1,15) (IV-21) Общий к. п. д. компрессорной установки Т] обычно равен 0,45—0,62. В табл. I.V-20 дана техническая характеристика поршневых компрессоров низ- кого давления, получивших распространение в сернокислотной промышленности. Все компрессоры типа ВУ бескрейцкопфные, простого действия, с V-образным расположением цилиндров. В одноступенчатых^компрессорах воздух сжимается в одной ступени до конечного давления 5 ат. В двухступенчатых компрессорах воздух сжимается в цилиндре первой ступени До давления 2,4—2,5 ат и поступает в промежуточный холодильник, из которого через водомаслоотделитель направляется в цилиндр второй ступени и сжимается в нем до конечного давления 8 ат. Из компрессора сжатый воздух через воздухосбор- ник поступает в распределительную сеть. Наружный воздух засасывается в компрес- соры через фильтр. Все компрессоры типа ВП отличаются от компрессоров типа ВУ крейцкопфным . приводом с угловым расположением цилиндров, причем первый цилиндр верти- кальный, а второй — горизонтальный. В компрессоре при давлении нагнетания >8 кгс!см2 воздух сжимается последовательно в двух цилиндрах с промежуточным охлаждением; в компрессорах меньшего давления сжатие воздуха происходит парал- лельно в двух цилиндрах без охлаждения. Смазка цилиндров и сальников произво- Дится многоплунжерным насосом (лубрикатором). Контроль состоит в замере основ- ных параметров с отключением электродвигателя в случае превышения допустимой нагрузки. Управление компрессорной установкой полуавтоматическое. .Наряду с указанными в табл. IV-20 компрессорами типа 2О2ВПЮ/8 на заводе \<ворец» изготовляют компрессоры типа 2С2ВП10/8 с той же технической харак- теристикой, предназначенные для питания установок сжатым воздухом, не загряз- ненным смазочным маслом (рис. IV-26).
252 IV. Хранение и транспорт кислоты, серы, газов Таблица IV-20. Техническая характеристика поршневых компрессоров низкого давления Марки компрессоров Показатели ВУ-3/4 ВУ-6/4 ВУ-3/8 2О2ВП10/8 2О2ВП20/2 с са О 2С2ВП10/8 Производительность при атмо- сферном давлении всасыва- ния, м^/мин Давление нагнетания, ат . . . 3,0 6,0 3,0 10,0 20,0 12,0 10,0 4,0 4,0 8,0 8,0 2,0 3,5 8,0 Число оборотов вала компрессора в 1 мин 970 975 975 735 735 735 735 ступеней сжатия 1 1 2 2 1 1 2 цилиндров I ступени . . . 2 2 1 1 2 2 1 » II » ... — — 1 1 —- — 1 Мощность, потребляемая на валу компрессора, кет . . . 15,8 27,0 19,0 57,0 60,0 50,0 60,0 Мощность электродвигателя, кет 20,0 28,0 28,0 75,0 75,0 75,0 75,0 Габаритные размеры, мм длина 1445 1710 1838 1655 1575 1585 1855 ширина 1140 1186 1135 1300 1300 1300 1300 высота 1265 1260 1343 1750 1750 1760 1995 Вес агрегата, кгс ...... 760 1040 1264 2100 2085 1920 2100 Расход масла для смазки ком- прессора, г/ч Расход охлаждающей воды, 50 70 40 46 54 48 — м3/ч 0,27 0,54 1,0 3,0 2,0 1,8 3,0 Таблица IV-21. Основные размеры воздухосборников Обозначение по ГОСТ 9028-59 Номиналь- ная емкость м3 Внутренний диаметр, мм Толщина стенки, мм Вес, кгс Производи- тельность компрессора м*/мин} обечайки днища В-0,5 0,5 600 4 6 200 3 В-1 1 800 5 6 290 6 В-1,6 1,6 1000 5 6 420 3 В-2 2 1000 5 6 520 6 и 10
3. Перемещение воздуха и газов 253 В этих машинах поршневые кольца и сальники выполнены из самоуплотняю- щихся плоских фторопластовых элементов, не требующих смазки. Для выравнивания давлений в воздухопроводах при работе компрессора при- меняют воздухосборники вертикального типа, рассчитанные на необходимое рабо- чее давление. Их основные размеры даны в табл. IV-21. Водокольцевые вакуум-насосы и воздуходувки Рис. IV-27. Схема работы водокольцевого вакуум- насоса: 1 — корпус; 2 — рабочее колесо с радиальными лопас- тями; 3 — всасывающее от- верстие; 4 — нагнетательное отверстие. Широко распространенные ранее в сернокислотной промышленности вакуум- насосы РМК в последние годы заменяются вакуум-насосами ВВН-3 и ВВН-6. Их используют также в качестве воздуходувок. На рис. IV-27 изображена схема работы вакуум- насосов типа РМК и ВВН. В корпусе 1 насоса вращается расположенный с эксцентриситетом «е» по отношению к оси цилиндра, снабженный лопатками ротор 2. Корпус до определен- ного уровня заполнен водой, которая при вращении ротора образует вращающееся водяное кольцо, огра- ничивающее ячейки между отдельными лопатками. На участке первой половины оборота вала объем этих ячеек увеличивается, и через отверстия 3 (на рис. за- штрихованы) в торцевых стенках корпуса засасывается воздух. На участке второй половины оборота вала объем ячеек уменьшается, и сжатый воздух выходит через торцевые отверстия 4 (заштрихованы) в воздухо- сборник. Пунктиром обозначено водяное кольцо, обра- зующееся при вращении ротора. Схема установки водокольцевого вакуум-насоса (рис. IV-28) состоит из собственно вакуум-насоса 2 с электродвигателем 1 и присоединенным к выпускному коллектору 4 водосборником 3. В нем от выбрасываемого в атмосферу газа отде- ляется вода, которая непрерывно смешивается с поступающей в водосборник водой из водопровода и снова вводится в вакуум-насос для пополнения водяного кольца. Излишек воды удаляется из водосборника через сливную трубку 5.
3. Перемещение воздуха и газов 255 Таблица 1V-22. Техническая характеристика вакуум-насосов и воздуходувок £ о. 3 о о» ca 1 g: о о E 3 ct o X со 1 о со co г- ю 00 04 1О оГ со co О Ю CM О 00 ю ю сч о ю со ю о со о о g 04 <м ю СО со Q СО Ю К s о сх> ю см см СЧ со со сою tu я о — 35 7 Я X CM со СЛ со СО со tu CM X сою X s я tu Щ CQ 4 ИЗ ОЭ СО. со ю S3 1 1 Дав 2,0 о о cd ю сч со О cd 00 ФО 00 х Ё сою X S со ’Г СО 10 Г- СО 1 1 •—4 м со ю м cd cd --- из Г- СО QQ 1 1 co со ю 1 1 cd cd CQ ’ ‘ CQ * ’ ।Л ►Q > • cd cd CQ CQ X • • X • • к . . к . s x CQ , м о £ o S е? » оо о « Ч ♦ § о « s 4 • • - ^3 ca Ш ’ £ CQ * Q я я • О . о X n X О Ь 3 8 g -3 8 -g X 2 с -а й „ и S к £ Де £ г к £ i s Kt's X о ~ X 0^4 CQ ►Ю CQ -\O со R ф 2 к « я е- м Р* Л® о x x °- a= s с с X E При работе вакуум-насоса в качестве воздуходувки выпускной коллектор ста- новится нагнетательным, а водосборник заменяется воздухосборником, в котором также отделяется вода от газа. Туда же поступает свежая вода из водопровода, а излишек циркулирующей воды удаляется поплавковым регулятором уровня. Техническая характеристика описанных вакуум-насосов и воздуходувок дана в табл. IV-22. Рис. IV-28. Схема водокольцевого вакуум-насоса: 1 — электродвигатель; 2 — вакуум-насос; 8 — водосборник; 4 — выпускной коллектор вакуум-насоса; 5 — сливная труба. Дымовые трубы Продукты сгорания удаляются из топок пусковых подогревателей контактных аппаратов через дымовые трубы при помощи дымососов (искусственная тяга) либо без них (естественная тяга). Разрежение h, создаваемое дымовой трубой, ограничено и зависит главным образом от трех факторов: высоты трубы, температуры отходящих газов и темпера- туры окружающего воздуха. Его рассчитывают (в мм вод. ст.) по формуле: 2 '>“«(У.-Тг)-^-3(н^Гср + г) (IV-22) где Н — высота трубы, м; ?в — удельный вес воздуха при температуре окружающей среды, кгс/м3', ?г — удельный вес продуктов сгорания при средней температуре в трубе, кгс/м3-, D — верхний диаметр трубы, м; Тер — средняя абсолютная температура газов в трубе (падение температуры газов в стальных трубах составляет 3—4° на 1 м их высоты), °К; Т — абсолютная температура газов на выходе из трубы, °К; р — коэффициент трения газов о стенки трубы (для стальной трубы р — 0,035, для кирпичной — р = 0,05); v0 — скорость газа на выходе из трубы (в м/сек) при 0° С и 760 мм рт. ст. (обычно 1,5—3,0 м/сек): _ V (273 + 0 ,IV 23, 0 273-3600-0,785£)2 v ' где V — объем газа, м3/ч\ t — температура газов на выходе из трубы, °C.
3. Перемещение воздуха и газов 257 Более подробные данные по расчету дымовых труб приведены в разделе IX (стр. 611 сл.). На рис. IV-29 приведены конструкция и размеры стальных цельносварных дымовых труб применяемых в сернокислотном производстве диаметров и высот. В сернокислотной промышленности большое внимание уделяется обеспечению в воздухе над территорией предприятия и ближайших населенных пунктов кон- центрации токсичных веществ, не превышающей предельно допустимую. Один из способов выполнения этого условия — выброс в атмосферу газов на такой высоте, чтобы происходило рассеивание вредностей до предельно допустимых концентраций. На рис. IV-30 показана труба для выброса отходящих газов конструкции Гипро- химь, которую с целью уменьшения капитальных затрат располагают непосред- ственно на хвостовых башнях. Для удобства проверки состояния трубы и ее ремонта она расположена в специальной шахте. В случае превышения предельно допустимой концентрации вредных веществ в атмосфере необходимо устанавливать трубы высотой до 120, иногда до 150 м. Рекомендуется показанная на рис. IV-31 отдельно стоящая труба диаметром 2 и вы- сотой 121 м, подвешенная внутри решетчатой металлоконструкции (башни) и состоя- щая из отдельных стальных царг, легко доступных для осмотра, ремонта и частичной замены. Для этого башня трубы снабжена лестницами и площадками. Вес металло- конструкций составляет 244 Т, вес самой трубы из листового металла при толщине листа 6—20 мм составляет 37 Т. Применяют трубы той же конструкции высотой 80 и 100 м. В случае необходимости стальные царги могут быть заменены стальными гуммированными, пластмассовыми, или биметаллическими. Установки для получения кислорода Одним из перспективных способов производства серной кислоты является замена воздуха при сжигании колчедана кислородом различной концентрации. Рис. IV-32. Принципиальная схема установки низкого дав- ления для получения технологического кислорода: / — турбокомпрессор; 2 — холодильник; 3 —кислородные регене- раторы; 4 — азотные регенераторы; 5, 6—теплообменники; 7—верх- няя колонна; 8 — конденсатор; 9 — нижняя колонна; 10 — турбо- детандер; 11 — адсорбер; 12 — воздушный фильтр. Справочник сернокислотчика
258 IV. Хранение и транспорт кислоты, серы, газов На установках для получения кислорода из воздуха производительностью до 35 000 л3/ч удельный расход электроэнергии составляет 0,42—0,60 кет- ч/м3; потери холода покрываются за счет частичного расширения в турбодетандере воз- духа низкого давления (5—6 ат). На рнс. IV-32 дана принципиальная схема этого процесса. Воздух, очищенный от пыли в фильтре 12, поступает в турбокомпрессор 1 и при давлении 6—7 ат, пройдя холодильник 2, нагнетается в кислородные 3 и азотные 4 регенераторы, где охла- ждается отработанными и удаляемыми из установки кислородом и азотом. Основное количество воздуха из регенераторов поступает в нижнюю колонну 9. Около 20% всего воздуха поступает в турбодетандер 10, в котором расширяется с 6—7 до 1,5 ат для получения холода и покрытия холодопотерь установки. Из турбодетандера воз- дух подается в верхнюю колонну 7. В нижней колонне 9 происходит предварительная, а в верхней 7 — оконча- тельная ректификация воздуха. Конденсатор 8 служит для образования азотной флегмы для нижней колонны 9 и испарения кислорода в верхней колонне. Газообраз- ный кислород из конденсатора 8 и азот из колонны 7, пройдя регенераторы 3 и 4, выводятся из системы соответственно в газгольдер н в атмосферу. В силикагелевом адсорбере 11 происходит очистка обогащенного кислородом жидкого воздуха от твердого ацетилена н других взрывоопасных примесей. Теплообменник 5 предназначен для дополнительного охлаждения воздуха перед турбодетандером 10, а теплообменник 6 — для переохлаждения жидкого азота, орошающего верхнюю колонну 7. В табл. IV-23 приведена техническая характеристика кислородных установок низкого давления. Т а б л и ц a IV-23. Техническая характеристика кислородных установок низкого давления Показатели Марки установок БР1 БР2М БР5 БР6 Количество получаемого кислоро- да, м3/ч 13 000 35 000 5300 8000 в том числе технологического 12 500 33 900 5000 7840 то же, технического .... 500 1 100 300 160 Концентрация О2 в технологиче- ском кислороде, % 95—95,8 95—95,7 95—95,8 95 Концентрация О2 в техническом кислороде, % ........ 99,3 99,5 99,5 99,5 Удельный расход электроэнергии, кет-ч/м3 кислорода 0,45 0,42 0,49 0,5 На указанных установках в основном вырабатывается технологический кисло- род, пригодный для интенсификации химических и металлургических процессов. Наряду с технологическим кислородом вырабатываются некоторые количества тех- нического кислорода, содержащего от 98,5 до 99,5% О2 (ГОСТ 5683—68).
РАЗДЕЛ V ТРУБЫ И АРМАТУРА ДЛЯ КИСЛОТОПРОВОДОВ, ГАЗОПРОВОДОВ И СЕРОПРОВОДОВ ЖЕЛОБА Н. Л. АРКИН , И. А. ИШ Трубы к кислотопроводам и аппаратам .................. 260 Желоба................................................ 271 Газопроводы .......................................... 272 Серопроводы .......................................... 274 Компенсаторы.......................................... 275 Опоры к трубопроводам ...•.......................... 276 Арматура............................................. 281 Литература (к разделам IV и V) . . . . .............. 292
Трубы к кислотопроводам и аппаратам Для транспортирования и циркуляции серной кислоты по трубопроводам в за- висимости от ее концентрации, температуры и стадии производства применяют следующие трубы. 1. Бесшовные горячекатаные (ГОСТ 8732—70) и холоднокатаные (ГОСТ 8734—58). Материал труб: сталь марок Ст.20 (ГОСТ 1050—60) и 10Г2 (ГОСТ 4543—61). Размеры труб приведены в табл. V-1. Т а б л и ц a V-1. Трубы стальные, бесшовные горяче- и холоднокатаные Условный диаметр мм Наружный диаметр и толщина стенки, мм Вес 1 пог. м трубы, кгс Условный диаметр мм Наружный диаметр и толщина стенки, мм Вес 1 пог. м трубы, кгс 20 25X3 1,63 100 108X4 10,26 25 32X3,5 2,46 125 133X4 12,64 32 38X4 2,19 150 159X6 18,99 40 45X4 4,04 200 219X7 36,60 50 57X3,5 4,62 250 273X8 52,28 70 76X3,5 6,26 300 325Х 10 77,68 80 89Х 4,5 9,38 350 377Х 12 108,02 Примечания: 1. Длина труб от 4,0 до 12,5 м. 2. По ГОСТ 8732 — 70 применяются также трубы 426Х 10, вес 1 пог. м 102,59 кгс. 3. Пример условного обозначения трубы 76X3,5 мм длиной 6000 мм из Ст.10: 76X 3,5X 6000 — 10 ГОСТ 8732 — 58. Указанные тр.убы применяют для транспортирования олеума и купоросного масла по трубопроводам диаметром более 57 мм; для складов кислоты контактных систем; для транспортирования аммиачной воды при диаметре трубопровода более 150 мм и пара при давлении 35 ат и температуре 450° С. Они применяются также для изготовления теплообменников контактных аппа- ратов и холодильников олеума контактных систем при диаметре труб более 57 мм, а также змеевиков для погружных холодильников нитрозной кислоты башенных систем (при условии предварительного пассивирования материала труб). Соединение этих труб в кислотопроводах и присоединение их к аппаратам вы- полняется сваркой или на фланцах с условным давлением 10 кгс/см2 (по ГОСТ 1255—67). Приварка фланца к трубе производится с двух сторон электродами Э-42 по ГОСТ 9467—60. 2. Электросварные общего назначения (ГОСТ 10704—63). Размеры этих труб приведены в табл. V-2. Эти трубы применяются для трубопроводов аммиачной воды и шламопроводов при диаметре труб менее 150 мм; для воздуха и инертных газов при давлении до 15 ат, а также для подогревателей сернистого газа в контактных системах, трубчатых холодильников, теплообменной трубчатой аппаратуры при давлении до 6 ат и кон- денсатопроводов. 3. Водогазопроводные, или газовые (ГОСТ 3262—62). Размеры наиболее часто применяемых газовых труб приведены ниже: Диаметр, мм условный.......... 15 20 25 40 50 70 80 100 115 наружный .... 21,75 26,75 33,5 48,0 60 75,5 88,5 114 140 Толщина стенки, мм 2,75 2,75 3,25 3,5 3,5 3,75 4,0 4,0 4,5 Вес 1 пог. м, кгс . . . 1,25 1,63 2,42 3,84 4,88 6,64 8,34 10,85 15,04
Трубы к кислотопроводам 261 Таблица V-2. Трубы стальные электросварные, общего назначения Диаметр условный мм Диаметр наружный и толщина стенки, мм Вес 1 пог. м кгс 1 Диаметр условный ; .ч.ч i Диаметр наружный и толщина стенки, .«.и Вес 1 пог. .и кгс 20 25X2 1,13 400 426X7 72,33 25 32X2 1,48 500 530X8 102,98 32 38X2 1,78 600 630Х 10 152,89 40 45X2 2,12 700 720X8 140,50 50 57X3 4,00 • 800 820Х 12 239,10 65 (70) 76X3 5,40 900 920X8 179,90 80 89X3 6,36 1000 1020Х 10 249,10 100 114X4 10,85 1100 Н20Х9 246,60 150 159Х 4,5 17,15 1200 1220X9 268,80 200 219X6 31,52 1300 1220Х 12 357,50 250 273X7 45,92 1400 1420Х 10 347,70 300 325X7 54,89 Пример условного обозначения неоцинкованной трубы без резьбы и муфты условного диаметра 20 мм: труба 20 ГОСТ 3262—62, обозначение той же трубы длиной 4,0 м с муфтой — труба М20Х4000 ГОСТ 3262—62. Применяются для воды и воздуха при давлении до 10 ат\ для ответвлений магистральных паропроводов при давлении до 6 ат и диаметре до 75 мм. 4. Трубы из нержавеющей стали: а) электросварные по ТУ 1005—61 Московского трубного завода; б) бесшовные холоднотянутые по ГОСТ 9941—62; в) бесшовные горячекатаные по ГОСТ 9940—62. Размеры труб из нержавеющей стали приведены в табл. V-3. Таблица V-3. Трубы из нержавеющей стали Показатели Трубы бесшовные горячекатаные (ГОСТ 9940—62) Диаметр наружный, мм Толщина стенки, мм 60 76 89 102 114 159 219 325 от 4,5 4,5 4,5 5 5 6 10 12 до 8,0 10 10 16 10 22 20 20 Показатели Трубы бесшовные холоднотянутые (ГОСТ 9941-62) Диаметр наружный, мм Толщина стенки, мм 25 30 40 50 60 70 по 120 от 2 2 2 2 2 2 3,5 3,5 ДО 4,5 5,5 6 7,5 8,5 8,5 12 12 Примечания: 1. Длина труб от 1,5 до 7 м. 2. Условное обозначение трубы диаметром 25 мм с толщиной стенки 2 мм из стали НЮТ: 25X2 Х18Н10Т ГОСТ 9941-62.
262 V. Трубы и арматура. Желоба Трубы из высоколегированных сталей дороги и дефицитны, поэтому их следует применять только в случае крайней необходимости. Трубы из стали Х18Н10Т при- меняются для транспорта нитрозной серной кислоты, меланжа и азотной кислоты, а из стали XI7 — для транспорта меланжа. Сталь Х17Н13М2Т идет на изготовле- ние труб для оросительных холодильников чистого олеума. Сварка труб производится по нормали НИИхиммаша 1959 г. ОН-12-20—59. При определении толщины стенок труб следует наряду с результатом расчета их на прочность учитывать также степень коррозии материала трубы в перекачи- ваемой среде. При этом неагрессивными и малоагрессивными считаются среды, в которых скорость коррозии материала труб составляет до 0,1 мм!год, а среднеагрессив- ными — в которых скорость коррозии составляет от 0,1 до 0,5 мм[год. Меньшая вели- чина не учитывается в определении толщины стенок, а при значительной коррозии (до 0,5 мм/год) необходима следующая прибавка к толщине стенок: 2 ± 0,5 мм прн Ьа - 57 мм-, 3 ± 1 мм при Ои — 76—108 мм\ 4 ± 1 мм при Da — 108 мм. 5. Трубы фланцевые из чугуна СЧ 15-32 по нормали Гипрохима Н2-134 с круг- лыми фланцами по ГОСТ 6625—64 (изготовляются без стальных жеребеек). Рис. V-1. Размеры чугунных труб с круглыми фланцами (в мм): Do 80 100 125 150 200 250 300 Di d2 97 160 200 117 180 220 143 210 250 169 240 285 221 295 340 273 350 395 325 400 445 3000 3000 3000 3000 3000 Болты число диаметр Вес 1 пог. м трубы, кгс 4 4 8 8 8 12 12 М16 М16 М20 М20 М20 М20 М20 I 53,9 72,1 94.6 118 172 232 298 Размеры труб указаны на рис. V-1. Они применяются в сушильных отделениях контактных систем для транспорта циркуляционных кислот 1-й и 2-й сушильных башен и 2-й абсорбционной башни, орошаемой 92—98%-ной серной кислотой, а так- же в оросительных холодильниках. При монтаже кислотопроводов из мерных чугунных фланцевых труб часто воз- никает необходимость применения труб любой длины. Для этого трубу разрезают на части с фланцами по концам. Части затем сваривают, в качестве присадочного материала используют литые чугунные прутки длиной 400—600 мм диаметром 6—10 мм следующего химического состава (в %): С ............ 3,8 Мп ...........0,5—0,8 S.......... 0,8 Si ...........3,0—3,5 Р ............0,5—0,8 Fe .... Остальное Состав флюса: 50% буры, 47% двууглекислого натрия, 3% кремниевой кислоты. Рекомендуется применять следующие горелки: № 5 — для труб d = 50—100 мм, №6 — для труб d = 150—200 и № 7 — для труб d 200. 6. Чугунные трубы из СЧ 15-32 (рис. V-2) применяются для нарезки вставных колец к кислотопроводам, собранным из чугунных фланцевых труб. Длина кольца b
Трубы к кислотопроводам 263 определяется при монтаже кислотопроводов по месту. Оно устанавливается между фланцами труб нормальной длины на прокладках и стягивается болтами. Рис. V-2. Размеры чугунных труб для нарезки вставных колец (в мм\. Do S Di С h Число рисок Вес 1 пог. м трубы, кгс 50 26 102 90 3 6 3 45 75 31,5 138 122 3 8 3 76 100 29 158 142 3 8 3 86 150 31 212 196 3 8 3 128 200 34 268 248 3 10 3 182 250 35 370 350 3 10 3 268 7. Чугунные трубы из СЧ 15-32 с квадратными фланцами по нормали Гипро- хима Н2-135 (рис. V-3) применяются для изготовления оросительных холодильни- ков, габариты которых значительно уменьшаются вследствие применения квадрат- ных фланцев. Рис. V-3. Размеры чугунных труб с квадратными фланцами (в мм)-. Вес трубы, кгс 165 з 190 з 25 3000 25 3000 55,0 77,1 8. Чугунные трубы водопроводные, раструбные (ГОСТ 5525—61). На рис. V-4 приведены конструкция и размеры чугунных раструбных труб. Они применяются в нитрозных башенных системах для напорных кислотопроводов Циркуляционных кислот (75—76% H2SO4) между всеми башнями, за исключением продукционной. Допускается применение их на линиях стока отработанной кислоты.
264 V. Трубы и арматура. Желоба В качестве напорных кислотопроводов для горячей кислоты эти трубы не при- меняют. Уплотнение раструбов производится двумя способами: антофилитовым асбестовым шнуром с заливкой свинцом и последующей че- канкой; вместо заливки свинцом поверх антофилитового асбеста укладывают асбест, смоченный жидким стеклом. Р-20 Рис. V-4. Конструкция и размеры (в мм) чугунных раструбных труб: Do s | DP L Вес, кгс раструба* всей трубы 50 7,5 65 137 2000 4,22 23,9 75 8 91 165 3000 5,78 51,2 100 8,5 117 193 3000 7,72 70,7 125 9 143 221 3000 9,34 91,8 150 9,5 169 251 3000 11,9 115 200 10,5 221 307 4000 16,2 218 250 11,5 273 365 4000 21.7 296 300 12,5 325 421 4000 29,1 385 * На рисунке показан двойной штриховкой. Испытание труб диаметром до 300 мм проводят при гидравлическом давлении 25 кгс!см2 по ГОСТ 5525—61. 9. Трубы из ферросилида (высококремнистого чугуна С-15) по ГОСТ 203—41 (рис. V-5). Условное обозначение трубы диаметром 60 мм, длиной 1000 мм: труба 60X 1000 ГОСТ 203—41. Рис. V-5. Размеры ферросилидовых труб (в мм): d | s | D | b | L d 32 38 50 60 70 80 12 12 12 4 До 500 » юоэ » 1500 » 1500 » 2000 » 2000 100 125 150 200 250 300 13 150 14 180 14 205 16 260 16 310 16 360 16 16 18 20 22 § ед b | L
Трубы к кислотопроводам 265 Применяются для кислотопроводов 1-й промывной башни (концентрация H2SO4 54__64%) и 2-й промывной башни (концентрация H2SO4 2Q—25%), для оросительных холодильников, работающих на промывной кислоте, и в установках концентрации серной кислоты. Трубы из ферросилида нестойки к резким колебаниям температур и ударам. Они соединяются на свободно вращающихся фланцах по ГОСТ 203—41. Затяжку болтов следует производить равномерно, без перекосов. Рабочее давление не должно превышать 2 кгс/см'-. Испытание труб проводится под гидравлическим давлением 3 кгс/см- в течение 2 мин. В последнее время их по возможности заменяют трубами из кислотостойкой стали и пластмасс. 10. Трубы из свинца марки С2 (ГОСТ 3778—65). Размеры труб приведены ниже: Внутренний диа- метр, мм ... 19 25 40 50 60 70 75 80 90 100 125 150 Толщина стен- ки, мм .... 3,0 3,0 5,0 6,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 8,0 8,0 Вес 1 пог. м, кгс 2,4 3,0 8,0 12 16,7 19 20,7 21,8 24,9 26,8 36,8 46,5 Толщина стен- ки, мм .... 6,0 8,0 8,0 9,0 9,0 9,0 9,0 9,0 9,0 9,0 10,0 10,0 Вес 1 пог. м, кгс 5,3 9,5 13,7 18,9 22,1 25,3 26,5 28,6 31,8 35,1 46,0 57,1 Свинцовые трубы внутренним диаметром от 60 до 100 мм поставляются длиной не менее 2,5 м, внутренним диаметром от 125 до 150 мм — длиной не менее 2 м. Условное обозначение трубы из свинца марки С2 внутренним диаметром 35 мм и наружным 45 мм: Труба С2 35X45 ГОСТ 167—69. Свинцовые трубы применяются для кислотопроводов башенных систем; в 1-й про- мывной башне контактных систем; для змеевиков погружных холодильников башен- ных систем и промывных отделений контактных систем. В последнее время свин- цовые трубы по возможности заменяются трубами из черных металлов или пластмасс. Соединение труб производится на свободно вращающихся фланцах с отбортов- кой или пайкой. Допустимое давление (в ат): где 6 — толщина стенки трубы, мм\ d — внутренний диаметр, мм-, К — коэффициент, зависящий от температуры кислоты: Температура кис- лоты, °C ... . 30 30—60 60—80 80—100 100—120 120—140 К .............. 1,0 1,55 1,75 2,0 2,5 3,0 11. Трубы из графитопласта АТМ-1 производства Новочеркасского элек- тродного завода и Любучанского завода пластмасс. Размеры труб приведены в табл. V-4. Трубы из графитопласта изготовляют методом горячего прессования. Они стойки к серной кислоте концентрацией до 60% H2SO4 в пределах температур от —18 -До 115° С при рабочем давлении не свыше 3 кгс/см-. Применяются для кислотопро- водов промывных и увлажнительных башен и для оросительных холодильников этих башен, а также для трубчатых холодильников влажного сернистого газа. Теплопроводность графитопласта АТМ-1 близка к теплопроводности стали марки Ст.З и составляет 25—30 ккал/(м - ч. град).
266 И. Трубы и арматура. Желоба Т а б л и ц a V-4. Трубы из графитопласта АТМ-1 Новочеркасский электродный завод* Любучанский завод «Пластмассы» ** Диаметр, мм Толщина стенки мм Вес 1 пог. м кгс Диаметр, мм Толщина стен кн мм Вес 1 пог м кгс наружный внутрен- ний наружный внутрен- ний 42 32 5,0 1,05 37 26 5,5 0,86 52 40 6,0 1,58 48 36 6,0 1,45] 74 60 7,0 2,67 60 48 6,0 1,7 85 70 7,5 3,32 90 75 7,5 3,55; 98 80 9,0 4,58 — —. — — 114 90 12,0 7,0 113 90 11,5 6,5 * Длина труб до 3000 мм. Длина труб до 6000 мм. Соединение труб выполняется на свободно вращающихся фланцах с муфтами (рис. V-6) или на фитингах Новочеркасского электродного завода. На рис. V-7, а показана муфта для соединения труб, а на рис. V-7, б — уголь- ник, получивший широкое применение для соединения труб в графитопластовых кислотопроводах и холодильниках. Закрепление муфт на трубах и концов труб в трубных решетках производится на замазке Арзамит-4. Поверхности соединяемых деталей на участках, покрывае- мых замазкой, должны быть шероховатыми. 12. Трубы из винипласта по ТУ 4251—54 «Главхимпласткраски». Условное обозначение трубы диаметром |32 мм со стенкой толщиной 3 мм: труба 32X3 ТУ 4251—54. Размеры труб и фланцевых соединений из винипласта к ним приведены на рис. V-8 для давления до 2,5 кгс!см2. Винипластовые трубы применяются для кис- лотопроводов взамен труб из высоколегирован- ных сталей и свинца при температуре кислоты не выше 40° С и окружающей среды не ниже —10°С. Разъемные соединения винипластовых труб рекомендуется выполнять на отбортовке со сво- бодно вращающимися фланцами (рис, V-8), а для агрессивных сред — на металлических фланцах. Прокладки для уплотнения фланцевых сое- динений должны быть из эластичных материалов (резина, поливинилхлоридный пластикат, поли- этилен). Для неразъемных стыковых соединений труб одинаковых диаметров рекомендуются раструб- ные соединения (рис. V-9) с посадкой на клею (20 вес. ч. перхлорвиниловой смолы и 80 вес. ч. ацетона или дихлорэтана). Арматура и трубы должны крепиться на отдельных подвесках и кронштейнах. 13. Стальные трубы, футерованные винипластом (бронированные), выпускаются по ВТУ 289—60 Первоуральского Старотрубного завода: Рис. V-6. Соединение графито- пластовых (АТМ-1) труб на вра- щающихся фланцах / — труба; 2 — фаолнтовые кольца на замазке; 3—стальные или чугун- ные кольца из двух половин; 4 — стальные фланцы; 5— замазка арза- мит; 6 — прокладка из резины. Диаметр условный проход- ной, мм .................. 12 Наружный диаметр, мм ... 22 Толщина стальной трубы, мм 1,25 Толщина винипластовой тру- бы, мм....................3,0 Вес 1 пог. м трубы, кгс ... . 1,08 22 30 40 50 66 75 100 33 40 51 62 83 95 121 1,75 2,0 2,5 3,5 3,5 5 5 3,0 3,5 3,5 4,0 4,5 5,0 5,0 1,7 2,37 3,64 5,29 8,29 12,85 16,65
Трубы к кислотопроводам 267 Рис. V-7. Размеры (в мм) муфт (а) и угольников (б) из графитопласта АТМ-1: Наружный и внутренний диаметры труб 42/32 52/40 63/50 74/60 85/70 90/75 98/80 114/90 Dt Г>2 Ds 1 А В С а в с D 40 43 52 55 85 76 85 48 37 47 43 50 53 63 60 100 90 100 55 45 55 53 60 64 74 70 115 104 115 63 52 63 64 70 75 85 80 135 120 135 75 60 75 75 80 86 98 90 155 140 155 85 70 85 86 — — — — 160 146 160 87 73 87 91 90 99 114 105 175 160 175 95 80 95 99 — — 200 180 200 110 90 110 115 39 48,5 59 69 79 84 91 106 d Рис. V-8. Размеры * труб и фланцев из винипласта (для давления до 2,5 кгс/см?): Размеры, мм Болты Вес, кгс Dy Dt D k dt в с ЧИСЛО диа- метр 1 пог. м трубы фланца 15 20 40 80 55 23 12 12 4 М10 0,15 0,07 20 25 50 90 65 28 15 12 4 М10 0,20 0J1 25 32 60 100 75 35 15 12 4 М10 0,38 1,13 32 40 70 120 90 44 15 14 4 М12 0,58 0,18 40 51 80 130 100 55 17 14 4 М12 0,83 0^24 50 63 90 140 110 67 17 14 4 М12 1.17 0,26 60 78 100 150 120 80 17 12 4 М12 1,56 0.28 70 83 по 160 130 88 20 14 4 М12 2,20 0,37 80 96 128 190 150 100 20 18 4 Ml 6 2,23 0,54 90 102 138 200 160 108 20 18 4 М16 2,73 0,56 100 114 150 210 170 120 20 18 4 М16 3,30 0,58 * Длина труб от 1,0 до^З.О м.
268 V. Трубы и арматура. Желоба Условное обозначение трубы проходным диаметром 40 мм, толщиной стальной стенки 2,5 мм и винипластовой 3,5 мм при длине 4,5 м: 40 (2,5ХЗ,5в)Х4,5 ВТУ 289—60. Винипластовые бронированные трубы применяются для напорных кислото- проводов при давлении 2—3 кгс! см2, концентрации кислоты до 80% H2SO4 и темпе- ратуре от —10 до ~г60°С. Рис. V-9. Раструбное соединение труб из винипласта: 15 20 25 40 50 60 70 80 90 100 d, мм . . . . I, мм.............. 51 63 76 83 70 80 85 90 96 102 114 100 110 120 Dy, мм. . . Винипластом футеруют бесшовные и электросварные трубы из стали марок Ст. 10 и Ст.20 по ГОСТ 8732—58, 8734—58 и 1753—53. Футеровка выполняется трубами из листового винипласта по ТУ МХП 3823—53. Перед футеровкой винипластовые трубы должны быть испытаны на гидравлическое давление 5—6 кгс/см2. Трубы соединяются на накидных фланцах с отбортовкой концов винипластовых труб, которые выпускаются за пределы стальных труб на 20—40 мм. 14. Трубы из фаолита марки А с асбестовым наполнителем по ТУ МХП 321—51. Размеры труб приведены на рис. V-10. При dB, равном 33—100 мм, они изготовляются длиной 2000 мм без бандаж- ного соединения. Начиная с 4 = 150 мм эта длина достигается путем соединения на бандаже двух труб длиной 1000 мм каждая (рис. V-9). Фаолитовые трубы приме- няются для кислотопроводов вторых промывных и увлажнительных башен при концентрации серной кислоты 60—65% H2SO4 и температуре 70° С или при концен- трации 70—90% H2SO4 и температуре не более 25° С. Соединение фаолитовых труб производится на стальных фланцах с разрезными кольцами. Для прочности наружную поверхность труб покрывают бакелитовым лаком по тканевой обмотке. Кислотопроводы должны быть снабжены компенсаторами из винипласта или отрезков свинцовых труб. Испытание отдельных труб производится гидравлическим давлением по ТУ МХП 321—51 в зависимости от диаметра: Диаметр трубы, мм . . 33—54 78—100 150—200 250—300 Давление условное, кгс/см2 6 5 3 2
Трубы к кислотопроводам 269 Рис. V-10. Размеры труб из фаолита: Размеры, мм % D 1 /1 L а* а град ат** кгс 33 50 67 12 9 2000 45 6,0 4,2 54 76 98 12 12 2000 — — 45 6,0 8,2 78 102 126 15 12 2000 — — 45 5,0 12,5 100 125 150 15 15 2000 —- — 45 5,0 16,8 150 175 210 20 30 1000 120 12,5 60 3,0 12,5 200 225 265 30 30 1000 120 12,5 60 3,0 16,8 250 275 330 40 48 1000 150 12,5 60 2,0 21,5 300 330 390 45 53 1000 150 12,8 60 2,0 30,5 * Размеры бандажа. ** Р — давление гидравлического испытания. 15. Трубы напорные из полиэтилена высокой и низкой плотности изготов- ляются по МРТУ 6-05-917—67 следующих типов: v Максимальное Максимальное Тип Условное рабочее давление Тип Условное рабочее давление обозначение и кгс/см* обозначение кгс/см* Легкий . . Л 2,5 Средний С 6 Среднелегкий СЛ 4 Тяжелый Т 10 Максимальное рабочее давление указано для воды при 20° С. Размеры поли- этиленовых труб приведены в табл. V-5. Условное обозначение трубы наружного диаметра dH = 20 мм из полиэтилена низкой плотности с толщиной стенки 3,4 мм тяжелого типа: Труба 20X3,4 ПНП МРТУ 6-05-917—67. Трубы из полиэтилена высокой плотности (ПВП) получили широкое распро- странение для транспорта серной кислоты концентрацией до 50% при температуре не выше 60° С, а из полиэтилена низкой плотности (ПНП) — при температуре не выше 40° С. При увеличении температуры допустимое давление снижается. Соединение полиэтиленовых труб производится по рис. V-П, а на фланцах втулками и по рис. V-11, б на муфтах с накидной гайкой. Трубы соединяются также сваркой при температуре около 250° С горячим воздухом, азотом или угле- кислотой. Присадочный материал — полиэтиленовые прутки диаметром 3 мм и более. Трубы поставляются длиной 6, 8, 10 и 12 м. В бухтах допускается поставка труб из полиэтилена высокой плотности диаметром до 40 мм и низкой плотности диа- метром до 63 мм. 16. Трубы стальные, футерованные изнутри трубами из полиэтилена высокой плотности. Они предназначаются для напорных трубопроводов серной кислоты в условиях (концентрация H2SO4 и температура), в которых стоек полиэтилен. Для температур от —40 до +70° С допускается Русл от 10 до 16 кгс!см2. Для указанной цели применяются стальные бесшовные трубы по ГОСТ 8732—70, ГОСТ 8734—58 и электросварные трубы по ГОСТ 10704—63, 10705—63, 10706—63,
Желоба 271 Таблица V-5. Размеры и вес труб разных типов из полиэтилена высокой (ПВП) и низкой (ПНП) плотности с X эгх ‘х ‘гои i эан Ш Ь- СЧ 00 00 СО —'ОММСТ1" ОО — —•СЧ'Ч’Ь-— сэоосГоосГ—7—ТсчссГиЗ' Е с миг ‘иянэхэ ВНИ1П1ГО1 СЧСЧ*СЧ*С0та:'и5'с0*00ОСЧ1О00 S с эгя ‘ж 'гои х зая ОСЧОЭОЭ'^ООООСООО'Ч’СОСО О—' —' СЧ СО О Ю — СЧ СЧ 00 О С5 О С5 О О* —<* —* СЧ-СО LtS СО* га С ww ‘иянахэ ВНИЙПГО1 О О СО 03 Г- СО 00 03 СЧ О 00 СО сч’ сч сч сч со* ю со оо* о сч’ ПНП эгх 'w 'гои х эан О СО О СЧ СП СО — —'ПО —> —'Счсо-фг^сч^-^тсо СО О О* С? О* О —7 —<* СЧ* СО О Е ww ‘ияиахэ ВНИЙПГО1 ОСЧЬ-ЮСО^ОО — t— 00 счсчсчсо^иэсоооо — S ПВП эгх *w ‘гои х эан оспю^со-^г^г-*^-о СЧСЧ ’S'bOLO-. Tf rf оо С5 О* О* О* —<* -^* СЧ* со" -** 00* mv ‘иянахэ BHHtairox ОСОСПСОСО—'СОО—00 СЧ СЧ* СЧ* СО 1О СО 00 СП* СЧ* ПНП эгя *w 'гои х аза юсосоюг-^сососчгосо —<счсоюоосчг^сосчю ООООСЭ-—*—*СЧ-Ф1Л п СЛ ww ‘иянахэ BHHtairoi OiOOt?^t^-CO^-C4’*Cn СЧ СЧ* СО СО 1Л СО* 00 сГ —<* S ПВП згу *w гои х аэн сч^осч—< — г^оюо пюь ою^ — счт — О О'О—7—7 СЧ* СО СО 03* СЧ ww ‘имнахз гни'пнго! О1ЛСПЮС0тГСЧ^00СЧ СЧ* СЧ* СЧ* СО LQ СО* 00 О* СЧ* ПНП эгх ‘и- 'гои i эая 00 О О СО О СО СЧ СЧСО1О00—'Г^ООЬ- о* о о о’ ~*—* сч со ww ‘нянахэ ВНИЦШО! О^ОСОтГСОГ^Ь- СЧСЧСОСО-^ГСОСОГ-.* н с зги 'к -гои i ээя ОЗСОЬ-ООСОтГЮЮ тСЮОЮОО —ь сГс^о—7счсосоС"7 CQ с ww ‘иянахэ вниПпгох COISLOOIOOS сч* сч сч со* uS СО* Г-* Наружный диаметр, мм осчсооюсчоосоюооооюою _ — —«C4C4COTj<iOCDb-O3’-,^J,CDC4 00-^ — — сч сч со Размеры стальных футерованных полиэтиленом труб приведены на рис. V-12. Концы стальных труб снабжены кольцами 3 на резьбе для установки накидных фланцев. Удлиненные концы полиэтиленовых труб 2 отбортовываются и уплотняют фланцевые соединения труб. Футерованные трубы поставляются длиной от 1,1 до 8,0 .и. Рис. V-П. Соединение полиэтиленовых труб: а — на фланцах; /—фланец; 2 —втулка под фланец; 3—труба; 4 — прокладка; 5 — болт; 6 — гайка; б — с накидной гайкой и муфтой; / — вентиль; 2 —фу- терка; 3 — ниппель; 4 — накидная гайка; 5 — втулка буртовая; 6 — муфта; 7 — труба. Рис. V-12. Трубы стальные, футерованные полиэтиленом: / — стальная труба; 2 — поли- этиленовая труба; 3 — кольцо rfxs, мм.......... D, мм............. а, мм ............ Si, мм............ Вес 1 пог. м фу- терованной тру- бы, кгс........... 32x2,5 40X2,5 51x2,5 56x3 88,5x5 114x5 140x5 165x8 49 57 68 76 121 140 180 219 15 15 15 20 20 20 25 25 2,0 2,0 2,0 2,0 3,0 3,0 4,0 4,0 1,94 2,5 3,25 4,2 11,0 14,3 18,2 25,3 Желоба Желоба применяются для самотечного транспорта серной кислоты, легко до. ступны для осмотра и ремонта, удобны в эксплуатации. Наиболее распространенные конструкции желобов следующие. 1. Желоба стальные трапецеидальные, обложенные свинцом и футерованные кислотоупорными плитками в два слоя. Применяются для спуска горячей серной кислоты из продукционной башни или концентратора в нитрозных системах. 2. Желоба стальные, трапецеидальные, обложенные двумя слоями кислото- упорных плиток. Применяются для распределения циркуляционной кислоты по сборникам, для чего снабжены пробками из сурьмянистого свинца (гартблея) или пирофилита, расположенными в местах стока кислоты в сборники. Над пробками размещены люки для осмотра желобов. 3. Желоба стальные, круглые, обложенные полиизобутиленом и футерованные кислотоупорным кирпичом толщиной в 1/2 кирпича. Применяются для спуска кис-
272 V. Трубы и арматура. Желоба лоты из промывных башен контактной системы. Уклон желоба принимают не ме- нее 0,02, чтобы обеспечить с кислотой сток грязи. 4. Желоба круглые стальные, футерованные двумя слоями диабазовых пли- ток. Применяются для спуска промывной кислоты в контактных системах. В верхней части желоба предусматриваются люки через каждые 700 мм. В местах поворота желоб обкладывают листовым свинцом, который припаивают к поверх- ности стали по плакирующему слою. Газопроводы Трубы для газопроводов сернокислотных заводов изготовляют из различных материалов, в зависимости от температуры и влажности сернистого газа. 1. Трубы газопроводов контактно-компрессорных отделений контактных си- стем изготовляются из листовой стали марки Ст. 3 путем сварки электродами по ГОСТ 9467—60. Сталь марки Ст.0, применяемая для этой цели, подлежит проверке на сва- риваемость и вальцевание. Расход металла на изготовление 1 пог. м газопровода дан в табл. V-6. Таблица V-6. Расход металла (в кг) на 1 пог. М газопровода Наруж- ный дна- Толщина стенки, .м.н метр газо- Хода, мм 3 5 8 10 12 14 16 500 36,9 61 97 120,8 144,5 168 191 800 58,9 98 156,3 195 233 271 309 1000 73,7 122,5 196 244 292 341 388 1200 &8,6 147,2 235 296 351,5 409 414 1500 110,7 184,2 284 367 440 512 518 1800 132,8 221 357 441 528 616 623 2000 147,6 246 396 490 588 685 693 2200 162,7 271 423 540 647 754 764 2500 184,5 308 492 614 736 858 868 2. Газопроводы печных отделений на участке от печей до котлов-утилизаторов, электрофильтров и пылеуловителей изготовляются из стальных труб, футерованных огнеупорным кирпичом. Между внутренней поверхностью трубы и футеровкой про- кладывают слой листового хризолитового асбеста или массы, состоящей из 30% хризолитового асбеста и 30% огнеупорной глины. По длине труб через каждые 10 м (не более) оставляют поперечные температурные швы шириной 40 мм, которые за- полняют той же массой. Кирпич рекомендуется класть на растворе следующего состава: 0,06 т огнеупорной глины и 0,11 т шамотного порошка на 1 м2 кладки; толщина швов 3 мм. Вес футеровки приведен в табл. V-7. Газопроводы от сухих электрофильтров до 1-й башни нитрозных систем или до 1-й и 2-й промывных башен контактных систем изготовляются из стальных свар- ных труб, футерованных кислотоупорным кирпичом толщиной в 1/2 кирпича на кислотоупорном растворе следующего состава: 270—300 кг/м3 4 растворимого стекла (модуль 2,3—3,0, плотность 1,345—37° Боме); 1 часть (по объему) кислотоупор- ного цемента; 1,5—2,0 части (по объему) кислотоупорного наполнителя с круп- ностью зерен до 1 мм. Добавление воды к готовому раствору не допускается. 4. Газопроводы от сушильных башен до моногидратного абсорбера изготов- ляются из стальных сварных труб, футерованных в один слой кислотоупорной плит- кой. На участке от су^их электрофильтров до 1-й промывной башни контактных систем или до 1-й башни и между башнями нитрозных систем стальные сварные
Газопроводы 273 Т а б л и ц a V-7. Расход материалов (в кг) на футеровку 1 пог. м газопровода Диаметр газопровода, .«.ч При толщине кислотоупорного кирпича При толщине кислотоупор- ной плитки I кирпич 1/2 кирпича 1/4 кирпича 60 мм (два слоя) 30 .«.к (один слой) 1000 * 1200 710 435 430 225 1100 1400 775 480 485 250 1200 1550 875 525 530 270 1400 1900 1030 610 610 310 1500 2040 1100 650 670 340 1600 2200 1200 700 720 370 2000 2900 1450 — — * Толщина стенки этого газопровода 6 мм, остальных — 8 мм. трубы футеруются двумя слоями плиток на диабазовой замазке следующего состава 0,7 кг диабазового порошка; 0,35 кг кремнефтористого натрия (на 1 кг сухой смеси); 0,4 кг жидкого стекла для футеровки или 0,45 кг для шпаклевки, Футеровка ведется по инструкции МСН 214—69/ММСС СССР. 5. Газопроводы от 1-й и 2-й промывных башен до сушильной башни изготов- ляются из стальных труб с обкладкой полиизобутиленом и футеровкой кислото- упорным кирпичом толщиной в 1/2 кирпича. Полиизобутилен применяется марки ПГС по ТУ 2987—52 МХП. Листы полиизо- бутилена приклеивают к поверхности металла клеем № 88 по МРТУ 38-5-880—66 Главрезинтехники. Между собой листы соединяются внахлестку с напуском 30 мм. Температура транспортируемого газа не должна превышать 60° С. Работы ведутся в соответствии с указанной в п. 4 инструкцией. 6. Винипластовые газопроводы располагаются внутри зданий между 2-й про- мывной и 1-й сушильной башнями при температуре от 0 до 40° С. Изготовляются из винипластовых обечаек, размеры которых приведены ниже: Внутренний 200 250 300 350 400 450 500 550 600 700 800 900 1000 1200 диаметр, мм Толщина 5,0 5,0 5,0 5,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 10,0 10,0 10,0 10,0 15,0 стенки, мм Вес 1 пог. м 4,4 5,5 6,6 7,9 12,3 13,7 15,3 16,7 18,3 31,4 35,8 40,2 44,8 81,0 кгс Склеивание и сварка винипласта производятся по инструкции треста «Монтаж- химзащита» присадочными прутками диаметром 3 мм по ТУ МХП 4251—54. При диа- метре труб 1000 мм и больше необходимо предусмотреть ребра жесткости через каждые 500—600 мм. Кроме того, газопроводы должны быть снабжены компенсато- рами через каждые 15—20 м прямого участка. 7. Газопроводы из фаолитовых обечаек применяются на наружных участках от промывного отделения до сушильного, а также на участках от 2-й промывной и увлажнительной башен до мокрых электрофильтров при температуре среды до 130° С. Размеры обечаек приведены ниже: Внутренний диаметр, мм .................. 400 500 600 Толщина стенки, мм 12 12 15 Вес 1 пог. м, кгс . . 27 34 49 Справочник сернокислотчика___ 700 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 15 15 20 20 20 30 30 30 57 65,2 105 126 147 276 292 325
274 V. Трубы и арматура. Желоба Согласно нормали машиностроения МН 3206—62, вес (в кгс) обечаек опреде- ляется по формуле: G - л (D 4- 26) бГу (V-2) где D — внутренний диаметр обечайки, м; 6 — толщина стенки, м; L — длина, м; у — удельный вес фаолита, кгс/м3; у = 1700 кгс/м3. Изготовляются обечайки из фаолита марки «А» с наполнителем из антофилито- вого асбеста по нормали машиностроения МН 3206—62. Газопроводы должны быть снабжены компенсаторами через каждые 15—20 м прямого участка. Серопроводы Сера обладает хорошей текучестью при температуре 135—145° С, для поддер- жания которой все серопроводы обогреваются паром. Для этого их либо снабжают «рубашками» (рис. V-13, а), в которые поступает пар давлением 6 ат, либо прокла- дывают паровой «спутник» (рис. V-13, б). В обоих случаях серопроводы тщательно изолируют для снижения потерь тепла в атмосферу. Рис. V-13. Серопроводы: а — с паровой рубашкой; б—со «спутником»; 1—серо- провод; 2—паровая рубашка (на рис. V-13, б — паропро- вод «спутника»); 3 — изоля- ционный материал; 4 —шту- катурка из. асбоцемента; 5 — хлопчатобумажная ткань; 6 — оболочка из стальной сетки; 7 — опорное кольцо.
Компенсаторы 275 Серопровод до монтажа рубашки подвергают гидравлическому испытанию под давлением 7,5 ат\ паровую рубашку после монтажа испытывают на то же давление. -При креплении серопроводов необходимо обеспечить возможность удлинения их в случае нагрева. Серопроводы следует монтировать с уклоном i — 0,005 в на- правлении движения серы. Пар подают в верхнюю часть рубашек серопроводов, а конденсат выводят в ниж- ней части. Компенсаторы На рис. V-14, ан б показаны муфтовые температурные компенсаторы для сталь- ных футерованных и нефутерованных газопроводов. На газопроводах устанавливают также линзовые компенсаторы по нормалям «В НИИНМАШ» МН 2894—62 (рис. V-15). Рис. V-14. Температурные компенсаторы для газопроводов: а — для футерованного; б — для нефутерованного; 1 — труба; 2 — корпус ком- пенсатора; 3—сальниковая набивка из асбеста, пропитанного графитом; 4 — футе- ровка; 5 — упорное кольцо; 6 — сальниковое кольцо; 7 — сальник. Усилие распора Рк (см. подпись под рисунком) должно восприниматься бли- жайшими к компенсатору мертвыми опорами. В случае заглушенного конца трубо- провода или при наличии поворота (колена) либо задвижки (вентиля) к значению Рк следует добавить усилие Р (в кгс): где Р2—давление в трубопроводе. Z>0. мм Размеры волны компенсатора, мм Усилие распора Рк (в кгс) при давлении Рг, кгс [см.2 DH б г Ъ В 0,2 | 1,0 700 1120 2,5 35 83 160 1545 3470 800 1220 2.5 35 83 160 1625 4130 900 1320 3,0 35 83 160 1775 5200 1000 1420 3,0 40 93 180 2495 5600 1100 1520 3,0 40 93 180 2685 5980 1200 1620 3,0 40 93 180 2865 6550 1400 1820 3,0 40 93 180 3210 — 1500 1920 3,0 45 103 200 3405 — 1600 2020 3,0 45 103 200 3610 — 1800 2200 3,0 45 103 200 4015 — 2000 2420 3,0 55 123 240 4405 — 2200 2620 3,0 55 123 240 4680 — 2400 2820 3,0 55 123 240 5050 — Рис. V-15. Линзовый ] — волна; 2 — промежуточное кольцо; 3 — стакан
276 V. Трубы и арматура. Желоба Материал волн линзовых компенсаторов — сталь марки Ст.2. Линзовые компенсаторы газопроводов, в которых возможна конденсация паров серной кислоты (от теплообменников к моногидратному и олеумному абсорберам), снабжены штуцерами в нижней части для ее спуска. Рис.У-16. Компенсаторы для винипластовых газопроводов: / — винипластовая труба; 2 — компенсатор из мягкой пласт- массы; 3 — хомуты; 4 — места приварки пластиката к вини- пласту. Рис.У-17. Размеры U-образного компен- сатора для винипластовых трубопрово- дов (в мм): D.................До 300 От 300 до 100Э 7?.................... 3D 2D h.................6,ID 4,7D L.....................140 10D На винипластовых газопроводах рекомендуется ставить компенсаторы из мяг- ких пластических масс (рис. V-16). Для трубопроводов диаметром свыше 50 мм применяют U-образные компенса- торы (рис. V-17), которые следует устанавливать на прямых участках через каж- дые 15 м. Опоры к трубопроводам Расстояния между стойками для опоры горизонтальных стальных трубопрово- дов L (в м) рассчитываются как для многоопорной балки: <v-4’ где стизг — допустимое напряжение на изгиб, кгс/см2', W — момент сопротивления трубопровода, см3. W = 0,0982-------- где D и d — соответственно наружный и внутренний диаметры трубопровода, см: q — вес 1 пог. м трубопровода с футеровкой, а также нагрузка от ветра, кгс. Расстояние между опорами L не должно превышать 6—7 м. Стойки в местах установки мертвых опор следует рассчитывать на горизонталь- ную нагрузку от распора компенсаторов (см. подпись под рис. V-15). На рис. V-18 даны конструкции и размеры мертвых опор, устанавливаемых на газопроводе с двух концов участка, снабженного компенсатором. Подвижные опоры и подвески (рис. V-19 и V-20) устанавливаются на участках горизонтальных газопроводов между мертвыми опорами. Опоры и подвески для стальных и чугунных кислотопроводов по нормалям машиностроения «ВНИИНМАШ» даны на рис. V-21—V-23.
Опоры к трубопроводам 277 Рис. V-18. Конструкция и размеры * (в '.мертвых опор горизонтальных газопровод Наружный диаметр газопровода £).... L . . . . 700 550 490 450 120 60 800 630 560 500 120 60 900 700 630 550 120 60 1000 785 700 620 140 80 1100 865 770 670 140 80 Наружный диаметр газопровода D . . L . 1300 1000 910 770 140 80 1400 1100 980 820 140 80 1500 1180 1050 870 160 100 1600 1260 1120 920 160 100 1800 1400 1260 1020 160 100 * Толщину стали 6 диаметр болтов d= 16 . > для мм. опор принимают 10 н. . в . . b . '. Н . . В . ь . . Рис. V-19. Подвижная опора для горизонтальных газопро- водов (размеры в мм): Диаметр газопровода D 700 800 900 1000 1100 1200 Bq .... 530 600 670 740 810 880 £/ I • 650 720 790 860 930 1000 £-2 • . . 760 820 890 960 1030 1100 Диаметр газопровода D 1300 1400 1500 1600 1800 2000 £-о .... 950 1020 1090 И60 1300 1440 L1 .... 1070 1140 1210 1280 1420 1560 £-2 .... 1170 • 1240 1310 1380 1520 1660 иаррузка "• к*ток
278 V. Трубы и арматура. Желоба Опора, показанная на рис. V-21, предназначена для неподвижных неизоли- рованных кислотопроводов при температуре рабочей среды до 50° С. Они просты в изготовлении и удобны в эксплуатации. Рис. V-20. Размеры подвесок горизонтальных газопроводов (в мм) (а — однотяговая подвеска; б — двухтяговая подвеска): 108 122 М12 133 159 150 180 М16 М16 219 242 М20 325 426 530 350 456 558 М20 М24 М24 45 58 МЮ 38 48 МВ 57 76 70 90 М10 М12 Наружный диаметр трубопровода £>н . . 25 Ширина хомута А . . 36 Диаметр хомута d . МВ Подвеска, изображенная на рис. V-22, обладает частичной подвижностью и поэтому применяется при рабочей температуре среды до 300° С. Она легко крепится к металлоконструкциям производственного помещения.
Опоры к трубопроводам 279 Рис. V-22. Приварная под- веска горизонтальных сталь- ных трубопроводов (размеры в мм): 102 108 127 133 159 16 9 18 Ю 18 134 137 162 165 178 83 83 98 98 98 80 80 100 100 100 10 10 10 10 10 168 194 219 273 325 13 15 16 20 24 207 220 230 2.57 317 123 123 130 130 154 130 130 180 250 350 16 16 16 16 20 Труба DH............... 57 76 s................ 6 9 Н.............. 112 121 Ht.............. 83 83 L............... 80 80 d .............. 10 10 Рис. V-23. Опорная под- веска стальных трубопро- водов (размеры в мм): £>н . . . . 108 127 133 159 168 194 219 273 325 426 530 720 920 1020 А 400 500 500 550 550 600 650 700 850 900 ЮОО 1100 1350 1450 L 500 600 600 670 670 750 800 850 1000 1120 1180 1320 1600 1700 Lt .... 150 150 150 150 150 180 180 200 200 260 260 300 300 300 В 85 85 85 95 95 105 120 120 150 170 190 190 200 200 Bt . . . 50 65 65 100 100 100 140 160 160 240 240 300 360 420 Н 80 90 94 108 114 128 146 178 210 270 330 428 524 565 d 12 12 12 16 16 16 16 20 20 24 27 27 27 27 Опорная подвеска двухтяговой конструкции (рис. V-23) ограниченной подвиж- ности предназначена для стальных трубопроводов больших диаметров при темпера- туре рабочей среды до 300° С; она может применяться для чугунных трубопроводов. На рис. V-24 приведены варианты конструкции крепления свинцовых труб, обладающих значительной гибкостью. Варианты а, б, в — крепление горизонталь- ных свинцовых труб на сплошном основании из досок или уголков; вариант г — крепление свинцовых труб в стене; вариант д — подвеска свинцовой трубы тягами к металлоконструкциям здания. На рис. V-25, а показано крепление винипластовых труб небольших диаметров на желобках из обрезков труб. Расстояние между опорами указано из расчета тем- пературы рабочей среды до 35—40° С. В случае более высоких температур рекомен- дуется укладывать трубу на сплошном желобе.
Рис. V-24. Крепление свинцовых труб: а — на стене горизонтально; б — на полу или площадке; в — под перекрытием на подвесках; г — к стене вертикально; д — подвеска вертикально; / — хомут из поло- совой стали; 2 — шуруп; 3 — доска; 4 — тяга из круглой стали; 5 — угловая сталь; 6 — болты; 7 — тяга из полосовой стали. Рпс. V-25. Опоры винипластовых трубопроводов: и — укладка винипластовых труб небольших диаметров на желобках; Наружный диаметр труб DH, мм .... 32 52 65 82 90 103 105 ПО 135 158 Расстояние между опорами L, м ... 1,5 2,0 2,0 2,1 2,1 2,2 2,2 2,3 2,4 2,5 б — крепление винипластовых труб на подвесках; Наружный диаметр трубы Он, мм. ... 32 52 65 82 90 103 105 ПО 135 158 Внутренний диаметр хомута D, мм. ... 38 58 71 88 96 109 111 116 141 164 Расстояние между хомутами /, м. . . . 0,8 1,0 1,0 1,1 1,1 1,2 1,2 1,3 1,4 1,5
Арматура 281 На рис. V-25, б дано крепление винипластовых труб на подвесках с прокладкой листовой'резины толщиной 3 .и.и между трубой и хомутом. Такое крепление реко- мендуется при температуре рабочей среды не выше 40е С. Трубопроводы диаметром более 500 мм подвешивают на хомутах из двух поло- вин шириной не менее 60 мм. Между трубой и хомутом прокладывают резину и мягкую пластмассу толщиной 3—5 мм. Арматура Правильный выбор и качество применяемой арматуры являются основными условиями нормальной эксплуатации кислотопроводов и газопроводов серноки- слотного производства. При выборе арматуры необходимо учитывать свойства транспортируемой кис- лоты и газа, их давление и температуру, а также расчетные диаметры кислотопро- водов и газоходов. В сернокислотном производстве наряду с арматурой из чугуна или углероди- стой и коррозионностойкой стали применяют арматуру из ферросилида, фарфора, керамики, фаолита, винипласта или же чугунную и стальную арматуру, футеро- ванную сурьмянистым свинцом, эмалью, резиной и пластическими массами. В табл. V-8 приведена техническая характеристика арматуры (кранов, венти- лей и задвижек) специального или серийного изготовления, применяемой в произ- водстве серной кислоты. При заказе типовой арматуры по этой таблице необходимо сообщать унифици- рованные заводами-изготовителями условные обозначения ее. Число в начале соот- ветствует номеру таблицы каталога, относящейся к данному виду изделия. Далее следует буквенное обозначение материала, примененного для изготовления корпуса арматуры: с — сталь углеродистая; нж — сталь коррозионностойкая нержавеющая; ч — чугун серый; гм — гуммировка; вп — винипласт; п — футеровка пластмассой. На третьем месте — цифра, соответствующая конструктивным особенностям изделия (прямоточный, с выдвижным шпинделем и т. п.). На четвертом — буквенное обозначение материала для уплотнительных поверх- ностей: нж — нержавеющие стали; э — эбонит; р — резина; вп — винипласт; п — пластмасса. В арматуре для сернокислотных коммуникаций не допускаются уплотнительные поверхности из цветных металлов (бронзы, меди и латуни), в этом случае принято обозначение бк, так как она изготовляется «без колец». На пятом — буквенное обозначение материала внутренних покрытий: гм — гуммирование; эм — эмалирование; св — освинцовывание; п — футерование пласт- массой. Например, условное обозначение 15нж22бк расшифровывается так: вентиль (15) из коррозионностойкой стали (нж), прямоточный (22), без колец (бк). В таблице V-8 дана техническая характеристика кранов, получивших большое распространение в сернокислотном производстве. Краны применяются в качестве запорного органа для трубопроводов при диаметрах прохода до 100—150 мм и дав- лении до 10 кгс/см2' (корпус из чугуна) или до 15 кгс/см2 (корпус из стали). Краны делятся на бессальниковые — для воздуха и газа и сальниковые — для воды и жидкости, включая серную кислоту. В сернокислотной промышленности наряду с чугунными и стальными кранами применяют краны из ферросилида (рис. V-26), фарфора, керамики или фаолита (рис. V-27). Они должны выдерживать испытание на герметичность и гидравлическое давление (в зависимости от рабочего давления) при открытом проходном отверстии в течение 3 мин. Краны испытывают на герметичность путем заливки керосином с каждого из двух концов проходного отверстия и выдержки крана под заливом в течение четырех часов (по два часа при заливе с каждого конца проходного отверстия).
Таблица V-8. Техническая характеристика кранов, вентилей и задвижек сернокислотного производства Арматура Условное обозначение Среда Р Предел применения Диаметр условного прохода, мм темпе- атура, °C к дав- пение гс/см2 20 >5 52 10 50 го Ю к )0 Е 5 П 0 |г200 длина, лш Кран пробковый, сальнико- вый, фаолитовый То же, фарфоровый, флан- цевый, бронированный То же, ферросилидовый, проходной Кран чугунный, фланце- вый, фаолитированный Кран сальниковый с паро- вым обогревом, фланце- вый Кран сальниковый, фланце- вый, чугунный Кран стальной с паровым обогревом, фланцевый Кран стальной, трехходо- вой, сальниковый, с па- ровым обогревом, фланце- вый Вентиль сальниковый, фао- литовый Вентиль винипластовый, прямоточный, фланцевый Вентиль запорный, прямо- " точный, фланцевый, пласт- массовый Вентиль прямоточный, фу- терованный сурьмяни- стым свинцом Вентиль прямоточный, гум- мированный Вентиль чугунный, футеро- ванный фторопластом, диафрагменный, фланце- вый Вентиль чугунный, футе- рованный фторопластом, диафрагменный, фланце- вый Вентиль запорный, фланце- вый Вентиль запорный, прямо- точный, фланцевый, из кислотоупорной стали Вентиль запорный с рези- новой диафрагмой, гум- мированный Вентиль запорный, диа- фрагменный, футерован- ный фторопластом, поли- этиленом, резиной 15к 136 к 11с 7бк 11ч 8бк КЦО—16 11с 17бк 15вп Зп 15п Зп 15ч'52св 15ч бЗгм 15ч 73п 16а 55п 15нж 22бк 15нж 58бк 15ч 71гм 15ч 71п Краны Серная кислота 70% H2SO4 Серная кислота любой концентрации Серная кислота 10— 100% H2SO4 Серная кислота средней концентрации Расплавленная сера Купоросное масло Расплавленная сера » » Вентили Серная кислота Серная кислота 50— 60% H2SO4 То же Серная кислота 0—68% H2SO4 Серная кислота до 50% H2SO4 Серная кислота Серная кислота Олеум Серная кислота Серная кислота до 50% H2SO4 Серная кислота до 50% H2SO4 (при полиэти- лене и резине) Серная кислота любой концентрации при фто- ропласте 70 120 От 20 до 70 От 20 до 70 400 100 280 400 50 50 100 50 150 90 425 425 65 60 150 2,5 6,0 6,0 3,0 6,4 10,0 14,0 6,4 2,5 2,5 2,5 6,0 6,0 6,0 6,0 32,0 9— 12,5 10,0 9,5 9,5 1 150 130 130 1 80 2 1 60 10 155 155 17 16( 15С 160 170 150 150 60 00 2 90 2 30 3 180 190 170 170 2 30 2 00 2 82 2 Г 50 1 1 20 20С 200 200 190 190 00 90 20 2 02 2 >30 70 2 250 >70 190 235 235 Э 23 23 200 230 230 210 200 200 00 2 53 >20 1 275 275 3 3 21< 22С 240 60 4 НОС >50 280 2 5301 31 31 3 24( 24( > 31С 310 270 00 4 150 300 100 170 320 3 350 3 3 270 >350 350 50 4 4 3 3 400 50 00 350 480 600 480 600 480 600 480
Задвижки Продолжение табл. V-8 Показатели Условное обозначение Среда Предел применения Диаметр условного прохода, мм t, °C давление кгс/см* 100 150 200 250 300 400 500 600 800 1000 1200 1400 1600 Задвижка чугунная с вы- движным шпинделем и электроприводом 30ч 906бк Серная кислота 93% H2SO4 олеума от до 80 10,0 230 280 330 450 500 600 Задвижка клиновая с вы- движным шпинделем из кислотостойкой стали ЗОнж 20бк Серная кислота 200 16,0 280 330 Задвижка клиновая чугун- ная с выдвижным шпинде- лем, фланцевая 30ч 5366к Газовая 250 1,6 350 390 470 Задвижка клиновая, двух- дисковая, стальная, свар- ная с выдвижным шпинде- лем, фланцевая 30с 914нж » 200 2,5—1,6 230 250 270 310 350 390 470 550 630 710 790 То же, из нержавеющей стали 31нж 914нж » 200 2,5—1,6 230 250 270 310 350 390 470 550 630 710 790
286 V. Трубы и арматура. Желоба Чугунные фаолитированные краны (рис. V-28) с защитой трущихся поверхностей фаолитом толщиной 5 мм предназначены для трубопроводов серной кислоты средней концентрации при температуре до 70° С и низкой концентрации —до 100° С. Серопроводы заводов, работающих на сере, обогреваются паром, а краны для них снабжаются паровыми рубашками под давлением до 16 кгс'см- при температуре среды до 400° С. Они изготовляются из чугуна или литой стали и могут быть двух- и трехходовыми. На рис. V-29 приведены габаритные размеры двухходового (а) 6 Рис. V-29. Кран сальниковый фланцевый с паровым обогревом (размеры в мм}\ а — двухходовой марки КЦО-16: °У L Li D Di ог f ь d Н Число отверстий Вес, кгс 50 250 166 160 125 102 3 16 18 250 155 4 17,0 80 280 222 195 160 138 3 20 18 350 215 8 41,0 100 300 250 215 180 158 3 20 18 390 245 8 53,0 150 350 340 280 240 212 3 24 23 510 320 8 105,0 б — трехходовой марки 11с17бк: Dy L Lt Lt D £>i Dt f b d H fit Число отверстий Вес, кгс 50 270 135 245 160 125 102 3 16 18 250 155 4 25,5 80 330 165 286 195 160 138 3 20 18 350 215 8 50,0 100 370 185 332 215 180 158 3 20 18 390 245 8 65,0

Арматура 280 и трехходового (б) кранов с паровым обогревом, в которых корпус и сальник изготов- лены из стали, а пробка из чугуна. Техническая характеристика вентилей, применяемых в сернокислотной промыш- ленности, приведена в табл. V-8. На рис. V-30 изображен винипластовый прямоточный вентиль с наклонным шпинделем. Такие вентили в 5—6 раз легче металлических и заменяют вентили из кислотостойких сталей и цветных сплавов. Они могут быть установлены в любом рабочем положении. Рис. V-34. Вентиль запорный, диафрагменный, футерованный, марки 15ч 71 п (размеры в мм): L D b Н Do кгс 15 20 25 32 40 50 ПО 130 150 170 190 200 38 45 58 62 74 86 12 13 16 16 18 18 110 122 132 143 184 208 100 120 120 120 160 160 2,3 2,8 5,2 8,2 10,3 12,7 Рис. V-35. Вентили фаолитовые (размеры в мм): D у Тип Do D £>i Dt 1 L Н а 50 100 120 94 190 290 б 100 136 170 94 1 320 480 19 Справочник сернокислотчика
290 V. Трубы и арматура. Желоба На рис. V-31 и V-32 изображены чугунные прямоточные вентили, защищенные гуммировкой и сурьмянистым свинцом. Толщина обкладки 5—6 мм. На рис. V-33 показан прямоточный запорный вентиль, фланцевый, из кислотостойкой стали. Применяются также диафрагменные чугунные вентили типа 15 ч 71 гм, гумми- рованные, с резиновой диафрагмой (для серной кислоты концентрацией до 50% H2SO4 при температуре 65° С) или типа 15ч 71п футерованные фторопластом, полиэтиленом Рис. V-36. Задвижка параллельная, чугунная с выдвижным шпинделем, марки 30ч 906бк (размеры в мм): Dy L D Dt £>2 f b d H Hi Do I It 1г Число отверстий Вес, кг 100 230 215 180 158 3 28 18 517 410 200 380 135 114 8 41,6 150 280 280 240 212 3 24 23 715 558 240 405 135 114 8 73 200 330 335 295 268 3 26 23 897 690 280 497 328 130 8 125 250 450 390 350 320 3 28 23 1084 825 320 497 328 130 12 185 300 500 440 400 370 4 28 23 1265 955 360 497 328 130 12 260 400 600 565 515 482 4 32 25 1660 1248 500 497 328 130 12 490 и резиной. Такие вентили могут быть установлены в любом рабочем положении (рис. V-34). В коммуникациях сернокислотных производств применяются также фаолито- вые вентили с условным проходом 50 и 100 мм (рис. V-35). Герметичность их прове- ряют на воде под давлением не свыше 5 ат. В сернокислотной промышленности в качестве запорного органа на линиях воздуха и газа в основном применяются задвижки с параллельным или клиновым дисками и с выдвижными шпинделями. Задвижки с невыдвижными шпинделями
Z i L Рис. V-37. Задвижка клиновая, стальная, сварная, с выдвиж- ным шпинделем и электроприводом, фланцевая, марки 31нж914нж (размеры в мм): dy В D Dt Dt Н Hi h L Lt Вес, кгс 200 230 315 280 258 1140 770 170 460 468 135 250 250 370 335 312 1220 890 190 460 468 160 300 270 435 395 365 1485 1060 225 495 468 224 400 310 535 495 465 1750 1245 270 495 468 300 500 350 640 600 570 2265 1575 325 602 392 495 600 390 755 705 670 2950 1805 380 602 392 625 800 470 975 920 880 3290 2360 500 604 426 1049 1000 550 1175 1120 1080 3980 2835 600 604 462 1765 1200 630 1375 1320 1280 4670 3355 690 770 788 2800 1400 710 1575 1520 1480 5510 3930 790 770 788 3275 1600 790 1785 1730 1690 6210 4460 915 820 788 4775 19*
292 V. Трубы и арматура. Желоба не рекомендуется применять, так как они не дают возможности определять положе- ние дисков. Чугунные задвижки (рис. V-36) типа ЗОчЭОббк применяют для концен- трированной серной кислоты (после 1-й и 2-й сушильных башен, концентрация 93—95% H2SO4 при 50—60° С); моногидрата (98% H2SO4 при 60—80° С); олеума (свободной SO3 18—2О?6 при 60—80° С). Задвижки устанавливают на горизонталь- ном трубопроводе с вертикальным расположением привода. Применяются также задвижки типа ЗОнж 20бк для коррозионных сред при рабочей температуре до 200° С. Материал корпуса, крышки, клина, шпинделя и сальника кислотостойкая сталь. Задвижка с ручным приводом устанавливается в трубопроводе в любом рабо- чем положении. Учитывая незначительное давление газа в газоходах сернокислотного произ- водства (до 1 кгс/см2), рекомендуется преимущественно применять сварные задвижки с облегченным весом. К этому типу относятся задвижки типа 30с 914нж клиновые, двухдисковые, с выдвижным шпинделем, рассчитанным на температуру нейтрального газа до 200° С. Материал корпуса, крышки, диска и стойки — сталь 25Л-П, шпинделя — сталь 2Х13. Задвижки устанавливаются на горизонтальных трубопроводах вертикально вверх. Широкое применение в сернокислотном производстве получили сварные за- движки этого же типа, но из кислотоупорной стали марки 31нж 914нж (рис. V-37). Они применяются на трубопроводах нитрозных газов, влажного воздуха с примесью фтористых газов, паров и брызг фосфорной кислоты при рабочей температуре до 70° С. Материал корпуса, крышки, тяги, диска — сталь Х18Н9Т, шпинделя — сталь 2X13 или 1Х17Н2. Задвижки с электроприводом устанавливаются на трубопроводах вертикально. Техническая характеристика задвижек, применяемых в сернокислотном произ- водстве, приведена в табл. V-8. ЛИТЕРАТУРА 1. Глизманенко Д. Л., Кислород, Изд. «Металлургия», 1967. 2. К а с а т к и н А. Г., Основные процессы и аппараты химической технологии, Госхимиздат, 1961. 3. Справочник механика, Госхимиздат, 1950. 4. Плановский А. Н., Р а м м В. М., Каган С. 3., Процессы и аппараты химической технологии, Изд. «Химия», 1968. 5. Кислород, Справочник, Изд. «Металлургия», 1967. 6. Каталоги-справочники: Центробежные насосы типа «X», 1969; Погружные хими- ческие насосы, 1970; Химические насосы из неметаллических материалов, 1969, Изд. ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ. 7. Альбомы оборудования: Вентиляторы, 1967; Дымососы и дутьевые вентиляторы, 1969, Изд. Всесоюзного объединения «Союзсантехпроект». 8. Сборник технологических инструкций по защите от коррозии МСН 214-69/ММСС СССР 1970 г.
РАЗДЕЛ VI СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СЕРНОЙ КИСЛОТЫ И ПОДГОТОВКА КОЛЧЕДАНА И СЕРЫ К ОБЖИГУ М. А. ГУРФИНКЕЛЬ 1. Сырье для производства серной кислоты................ 294 Колчедан........................................... 294 Сера .............................................. 296 Отходящие газы................................... 297 Сероводород........................................ 297 2. Склады серосодержащего сырья........................ 298 3. Оборудование складов серосодержащего сырья.......... 303 Вспомогательное оборудование ...................... 310 Оборудование для хранения сырья ................... 314 Транспортное оборудование ......................... 321 4. Подготовка сырья к обжигу . ........................ 332 Дробление колчедана и серы......................... 332 Сушка колчедана ................................•’ 338 Литература.............................................. 346
1. СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СЕРНОЙ КИСЛОТЫ* В качестве сырья для получения серной кислоты используются серный колчедан, элементарная сера, отходящие газы печей цветной металлургии и газы, содержащие сероводород. Объем производства серной кислоты из различных видов серосодержащего сырья (%): Сырье 1965 г. 1970 Колчедан 46 47 Сера элементарная Отходящие газы печей цветной 26 20 металлургии 21 25 Газы, содержащие HaS, и др. . 7 8 В текущем пятилетии значительно возрастет потребление отбросных газов, содержащих SO2, и других серосодержащих производственных отходов. Колчедан Основной составной частью колчедана является двусернистое железо, содержа- щее 53,46% серы и 46,54% железа. Сернокислотная промышленность потребляет следующие виды колчедана: рядовой, флотационный и углистый. Рядовой колчедан добывается непосредственно из его залежей или (как это осуществляется в настоящее время в СССР) попутно при разработке комплексных сульфидных руд. Серный колчедан встречается в виде двух минералов: пирита, кристаллизу- ющегося в кубической системе (плотность 4,95—5,0 г/см3), и марказита, кристалли- зующегося в ромбической системе (плотность 4,55 г/см3). Практически в добываемом рядовом колчедане содержится от 25 до 52% серы и от 35 до 44% железа. Содержание других примесей в рядовом колчедане различных месторождений колеблется в больших пределах. К основным примесям относятся: сернистые соединения меди, цинка, свинца, мышьяка, никеля, кобальта, селена, теллура; углекислые и сернокислые соли кальция, магния и др.; тальк, кварц и часто в незначительных количествах серебро и золото. К серному колчедану по свойствам близки пирротины, в состав которых входят сернистые соединения железа типа FenSn+1. Содержание серы в пирротинах (напри- мер, карело-финских месторождений) колеблется от 32 до 40%. Температура воспламенения пирита около 400, марказита 380 и пирротина 420° С. Температура воспламенения колчедана зависит от его химического состава и размера частиц. Примесь кварца к пириту повышает температуру воспламенения: Содержание кварца в смеси, % 0 20 40 60 75 85 Температура воспламенения, °C 402 411 418 420 427 520 Рядовой колчедан для сжигания в механических печах дробится до кусков раз- мером не более 6 мм; рядовой колчедан, сжигаемый в печах кипящего слоя, должен иметь примерно следующий гранулометрический состав: Размер зерен, мм............ 0—0,5 0,5—1 1—3 3—6 Содержание фракции в ших- те, % ....................... 30 30 25 15 * Материал по сырью для производства серной кислоты написан М. К- Ма- линым.
1. Сырье для производства серной кислоты 295 Флотационный колчедан получается в виде отходов при обогащении руд цвет- ных металлов (меди, цинка и др.) и называется также флотационными хвостами. G целью повышения содержания серы флотационные хвосты могут подвергаться пере- флотации. Такой продукт называется флотационным концентратом. В табл. VI-1 дан состав пиритных концентратов, получаемых на ряде обогатительных фабрик СССР. Таблица VI-1. Состав товарных пиритных концентратов, выпускаемых различными обогатительными фабриками (по данным Уралмеханобра, 1967 г.) Фабрика S общ Fe Си Zn SiO2 А12О, As F Se Au Ag •/ 'о г/т Красно- уральская 42,8 37,4 0,29 0,93 8,5 3,47 0,12 0,0006 26 1,4 18,7 Средне- 45,3 40,25 0,26 0,52 8,0 1,6 0,19 0,004 40,0 0,90 7,3 урзльскяя Сибайская 44,5 40,00 0,20 0,70 5,8 1,59 0,20 43,7 1,50 14,5 Кирово- градская 41,4 36,6 0,53 0,50 10,6 6,87 0,07 — 280,0 1,05 19,9 Гайская 43,9 36,0 0,33 0,18 17,4 3,66 0,03 0,0007 26,0 1,2 8,2 Карабаш- ская 39,4 36,2 0,25 0,30 12,0 8,6 0,09 — 39,0 0,8 6,4 поступающего на серно- По средним’данным, состав флотационного колчедана, Кислотные заводы СССР, следующий: Компонент Содержание, % Компонент Содержание e/m s 40—45 Co 50—260 Fe 35—39 Se 90—60 SiO2 .... 14—18 Те 25—40 н2о .... 4—6 Ag .... 20—25 Zn 0,5—0,6 Cd . 5,5—8 Си .... 0,3—0,5 Au .... 5—1 Pb .... . 0,01—0,2 As . 0,07—0,09 В соответствии с ГОСТ 444—51 * флотационный колчедан выпускается четырех марок: Содержание, % КСФ-1 КСФ-2 КСФ-З КСФ-4 Сера (в пересчете на сухой кол- чедан), не менее 47 45 42 38 Свинец и цинк (в сумме), не бо- лее 1 1 1 1 Влага, не более 3,8 3,8 3,8 3,8 В период с 15 мая по 1 сентября разрешается отгружать флотационный серный колчедан с содержанием влаги не более 8%. По согласованию с потребителями пред- приятия свинцово-цинковой промышленности и Красноуральский медеплавильный * В настоящее время ГОСТ 444—51 пересматривается.
296 VI. Сырье и подготовка к обжигу завод могут отгружать флотационный колчедан, содержащий не менее 34?о серы и не более 1% цинка и свинца. Свободно насыпанный колчедан с влажностью до 3,5?о не смерзается. При пере- возках в железнодорожных вагонах вследствие уплотнения за счет вибраций и ударов флотационный колчедан начинает смерзаться при содержании в нем 2—2,5?о влаги. С увеличением количества влаги до 3,5% и более он превращается в прочный монолит. Физические свойства флотационных колчеданов зависят от их химического и гра- нулометрического состава, а также от влажности. Средний гранулометрический со- став флотационных колчеданов, поступающих на заводы СССР; Величина зерен, мм Содержание фракций, % Величина зерен, мм Содержание фракций, % 1,0 1,0 0,12 13,2 0,5 2,0 0,104 14,8 0,35 4,1 0,074 2,2 0,3 4,1 0,05 17,5 0,25 3,8 Менее 0,05 30,0 0,18 7,3 Ниже приведены данные о насыпной плотности и угле тационного колчедана при его различной влажности: естественного откоса фло- Содержание влаги, % . . . . 0,8 Насыпная плотность, кг/л . . 2,12 Угол естественного откоса, гра- дусы .........................Около 30 2,8 3,4 1,90 1,80 Около 45 4,0 8,2 1,80 1,85 Более 45 Углистый колчедан получается путем отбора от добываемого угля, а также при его обогащении. Необогащенный углистый колчедан содержит 30—40% серы и 12—15% угля; при обогащении содержание серы увеличивается до 40—48%, а угля понижается до 6—8%. Оптимальный гранулометрический состав углистого колчедана, обжигаемого в кипящем слое, такой же, как и рядового колчедана. Добавление к пириту до 10% огарка практически не меняет его температуру воспламенения. Примеси горючих органических веществ понижают температуру воспламенения колчедана. Сера * Для производства серной кислоты используется природная сера, выделяемая при переработке серных руд, а также газовая, получаемая из серосодержащих газов плавки медных колчеданов и сероводородных газов. В соответствии с ГОСТ 127—64 выпускают комовую, в чушках, чешуйчатую, гранулированную и молотую серу (табл. VI-2). По требованию потребителей поставщик гарантирует содержание битумов в про- дукте 1-го сорта не более 0,15% (без проведения определения). Технические требования к молотой сере аналогичны требованиям, приведенным в табл. VI-2, за исключением содержания влаги, которое должно быть не выше 0,5% для продукта всех сортов. Гранулометрический состав молотой серы (ГОСТ 127—64): Остаток иа сите, %, не более Размер ячеек сита в свету, мм 0,14 0,071 Класс А.......................... 0,1 4 Класс Б......................Не нормируется 4 Физические и химические свойства серы см. раздел II, стр. 38.
1. Сырье для производства серной кислоты 297 Т а б л и ц a VI-2. Технические требования, предъявляемые к сере Содержание*, % Природная сера Газовая сера высший сорт 1-й сорт 2-й сорт 1-й сорт 2-й сорт Сера, не менее 99,9 99,5 98,6 98,8 98,8 Зола, не более 0,05 0,2 0,5 0,1 0,5 Кислота в пересчете на H2SO4, не бо- лее 0,005 0,005 0,01 0,02 0,03 Органические вещества, не более . . . 0,06 0,3 0,8 Не опреде- Мышьяк, не более 0,0005 0,0005 0,003 ляется 0,01 I 0,05 Влага, не более 0,2 2,0 2,0 0,2 0,5 * Содержание серы, золы, органических веществ, кислот и мышьяка дано в пересчете на сухое_вещество. Отходящие газы Большое количество отходящих сернистых газов, полученных при обжиге медных и цинковых сернистых руд — газы обжиговых печей и ватержакетов, содер- жащие более 3% SO3, могут непосредственно перерабатываться в серную кислоту. Особенно благоприятны для этой цели газы из печей кислородной плавки медных и медно-цинковых концентратов, содержащие 7-0—90% SO2. Нормальная работа сернокислотного цеха на конверторных газах возможна лишь при условии строгой регламентации работы конверторов с тем, чтобы при зна- чительном изменении концентрации SO2 в газах после каждого конвертора, концен- трация SO2 была бы постоянной по конверторному отделению в целом. Содержание SO2 в газах отражательных печей и агломерационных установок слишком низко и для использования этих газов в производстве серной кислоты тре- буется или их предварительное концентрирование или разработка новых методов их переработки. Сероводород При очистке промышленных газов (коксового, генераторного и природного), а также газов нефтепереработки от серосодержащих примесей получают большие количества сероводорода, который может быть использован для получения серы с по- следующей переработкой ее в серную кислоту или непосредственно переработан в серную кислоту методом мокрого катализа. Газовые смеси, содержащие сероводород, могут быть богатыми и бедными по со- держанию HaS. В состав богатых газов входят 90—94% НгЗ, 1% СН4, 1% Н2 и 3— Примерный состав сероводородного газа низкой концентрации (в %): Компонент В газоходе На входе в печь После печи so2 — 3 H2s 5 3 — со2 95 54 55 N2 — 32 33 О2 — 9 4 Н2О . — 2 5
298 VI. Сырье и подготовка к обжигу 2. СКЛАДЫ СЕРОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ Аппаратурное оформление и схемы механизации работ в складах сырья и под- готовительных отделениях производства серной кислоты зависят от применяемого серосодержащего сырья и способа его обжига. На рис. VI-1 представлен закрытый склад флотационного колчедана на заводе с печами пылевидного обжига. На некоторых заводах колчедан после сушки подается ленточным конвейером в двухситовой конусный барабанный грохот (на рис. VI-1 не показан), а затем в мо- лотковую дробилку. Мелкая фракция и измельченные катыши поступают далее на конвейеры в печное отделение или на склад. Эксплуатируемые в настоящее время склады флотационного колчедана для об- жига в механических (полочных) печах оборудованы грейферными мостовыми кра- нами и имеют внутренние разгрузочные железнодорожные эстакады. Коэффициент использования объема склада не превышает 35—40%. В складах не механизированы такие трудоемкие работы, как открывание и закрывание люков полувагонов, зачистка вагонов и др. Закрытый склад флотационного колчедана на заводе с печами обжига в кипя- щем слое. На рис. VI-2 показана схема полной механизации трудоемких работ в складе колчедана и в отделении подготовки сырья. Полувагоны разгружают не на эстакадах, а в специальных разгрузочных пунктах бункерного типа. Производи- тельность пункта 160—180 т/ч при условии разгрузки несмерзшегося колчедана. Колчедан из приемного бункера 1 при помощи ленточного конвейера 6 подается в первичный штабель, размеры которого позволяют разгрузить железнодорожный состав (3000 т) без применения грейферного крана. На заводах большой производительности (240 тыс. т кислоты в год и более) конвейер 6 проходит вдоль всего склада (на рисунке не показан). На складе устанавливаются два грейферных крана (рабочий и резервный). Коэффициент использования объема склада 60—70%, что обеспечивает снижение капитальных затрат на 30—35% по сравнению со стоимостью строительства складов с разгрузкой вагонов на внутренних эстакадах. Для предохранения от зависания колчедана все бункеры снабжены электро- вибраторами, а разгрузочные бункеры внутренними вибрирующими стенками. В табл. VI-3 приведены сравнительные данные по разгрузочным устройствам в складах колчедана. При бункерной разгрузке полувагонов грузоподъемностью 63 т с несмерзшимся флотационным колчеданом продолжительность разгрузки сокращается в 5—6 раз сравнительно с ручной эстакадной разгрузкой. Стоимость разгрузки уменьшается в среднем на I — 1 руб. 30 коп. Продолжительность разгрузки полувагона со смерзшимся флотационным колче- даном сокращается в 10—13 раз, стоимость разгрузки уменьшается на 6—38 руб. (в среднем на 22 руб.) в зависимости от степени смерзания колчедана. Закрытый склад рядового колчедана на заводе с печами обжига в кипящем слое показан на рис. VI-3. Разгрузка полувагонов и штабелирование колчедана в складе проводятся так же, как описано выше. Некоторые сернокислотные заводы, производительностью 360 тыс. т кислоты (в одной системе) будут оборудованы закрытыми складами колчедана в виде круглых силосных башен диаметром 60 м и высотой штабеля колчедана 11,5 м. Емкость склада (месячный запас) 35 тыс. т. В верхней части закрытого склада расположен поворотный мостовой кран со встроенными в него верхними реверсивными, передвижными ленточными конвейерами. Сырье разгружается в центрально расположенный бункер с помощью грейфера, пере- двигающегося по нижней ферме крана. Из центрального бункера колчедан ленточ- ным конвейером подается в бункеры расположенного отдельно подготовительного отделения. Разгрузка полувагонов с колчеданом на заводах производительностью 720 тыс. т кислоты в год и более в некоторых случаях будет производиться вагоноопрокидыва- Рис. VM. Схема закрытого склада флотационного колчедана и сушильного отделения на заводе с печами пылевидного обжига: 1 _бункео с качающимся или пластинчатым питателем; 2, 3 — бункеры соответственно для влажного и сухого колчедана; 4 дробилки мо- лотковые; 5 — питатели дисковые (тарельчатые); 6— автоматические весы; 7—ленточный конвейер к сушилке; S-ленточный конвейер в печное отделение- 9 — дутьевые вентиляторы; 10 — вагонетка; 11 — тельфер; 12 — бункер для угля; 13 растопочная труба; 14 топка; 15 су- шильный барабан; 16 — циклон; 17 — вентилятор; 18 — циклон с выхлопной трубой; 19 — конвейер ленточный в склад.
03
2. Склады сырья 301 Т а б л и ц а VI-3. Трудоемкость и стоимость разгрузки полувагона (63 т) с флотационным колчеданом в складах различного типа Флотационный колчедан Эстакадная разгрузка* Бункерная разгрузка (см. рис. VI-2 и VI-3), механизированная с виброразгрузчиком ДП-бс (по типу С-656), накладным вибратором ЦНИИ МПС н люкоподъемникамн чистая эстакада заваленная эстакада чел.ч руб. чел.-ч руб. маши- но-ч ** руб. Сыпучий, мало слежав- шийся (влажность 3— 5%) 6 3,63 11,6 7,01 1,34 4 Сильно слежавшийся (влажность 6—8%) *** 10 6,05 13,4 8,1 2,0 6,08 Смерзшийся, степень смерзаемости, % 25 20 12,1 2,0—2,5 6,08—7,6 50 28 16,94 — — 2,7—3,3 8,2—9,7 75 40 24,2 — — 4,7 14,3 100 80—100 48,4—60,5 — — 6,0—7,3 18,24—22,2 * Количество рабочих, занятых на разгрузочных работах, составляет 4 человека; стоимость 1 ч ручной разгрузки 60,5 коп. ** Время открывания и закрывания люков не учитывается. *** При влажности более 8% продолжительность разгрузки увеличивается. телем роторного типа с предварительным разогревом смерзшегося колчедана в тепля- ках. Продолжительность всех операций, связанных с разгрузкой 50 полувагонов со смерзшимся до монолита колчеданом (грузоподъемность 63 т), будет составлять 14 ч (10 ч на размораживание и 4 ч на разгрузку; время на зачистку не учитывается). Для восстановления (до разгрузки) сыпучести смерзшегося в полувагонах кол- чедана строят высокотемпературные тепляки конвективного типа, состоящие из смежных камер, где устанавливаются полувагоны. Для разогрева колчедана исполь- зуются продукты сгорания газа или мазута, сжигаемых в топках и перемешиваемых с отработанными и охлажденными топочными газами (предусматривается рецирку- ляция продуктов сгорания). Тепляки рассчитаны на одновременную установку 30 или 50 полувагонов грузо- подъемностью 63 т, температура в тепляке — 130° С, продолжительность разогрева полувагона со смерзшимся до монолита колчеданом около 10 ч. По опытным данным расход тепла на 1 м3 объема тепляка 867 ккал/ч. Чтобы предотвратить возможный перегрев тормозного устройства, букс и стенок полувагонов предусмотрено водяное охлаждение. Расход воды при 20—25° С на один тепляк, вмещающий 30 полувагонов, до 380 м3/ч, напор воды до 55 м вод. ст. В открытых складах колчедана (рис. VI-4) работают бульдозеры, экскаваторы, передвижные стреловые краны, оборудованные грейферами, или фрезерные лопа- ты. На складах большой емкости применяются портальные краны или мостовые перегружатели в сочетании с бульдозерами и экскаваторами. Проектируются также открытые круглые склады, оборудованные специальными поворотными мостовыми кранами. Вместимость складов 200 или 380 тыс. т. Диаметры штабеля соответственно 120 и 90 м, высота 18 м. Закрытые склады серы (рис. VI-5) по устройству во многом сходны со складами колчедана. Для разгрузки железнодорожных платформ с комовой серой устанав-
s сч * >>3"&ф о. S СХ D? s S 4 OJ о о о ш л ч S ей я ч с к № ~ S S з О. I I о> * 2 о е; Ов'СОО CS я а> . --5 я °"и .. a s £ Я с # я х ч 5 j л о Ьй и S S а>г isfic ।
3. Оборудование складов 303 ливаются стационарные разгрузочные .машины типа Т-182А с возвратно-поступа- тельным движением скребка производительностью 100 т!ч *. При отсутствии специальных машин для разгрузки серы из крытых вагонов мо- жет также использоваться разгрузчик Т-182А. Сера выгружается через дверной проем; при этом внутри вагона сера перебрасывается вручную. Сера плавится в загрузочном бункере 5, в котором размещаются паровые змее- вики, и стекает в отстойник 7, куда шнеком (питателем) 9 добавляется инфузорная земля или другие адсорбенты. Отстойник имеет отсеки и снабжен вертикальными мешалками И (на некоторых заводах мешалки отсутствуют) для перемешивания адсорбента с серой и выделения паров керосина из расплавленной роздольской серы (керосин вносится при флотации). В крышке отстойника предусмотрена труба для удаления выделяющейся газовой смеси. Спуск шлама из отстойника производится через нижние бункеры (на рис. VI-5 не показаны). Расплавленная сера при 140° С отстаивается от золы и органических (смолистых) примесей в отстойнике 7 и затем погружными насосами 10 прокачивается через филь- тры печного отделения. Для рациональной механизации производства необходимо учитывать следующие особенности процессов хранения, плавления и фильтрования серы. Для нейтрализации кислых примесей в плавильный аппарат иногда добавляют известь. При плавлении серы, содержащей битум, следует избегать повышения тем- пературы более чем до 160° С, так как при этом образуются соединения, в состав ко- торых входят сера и углерод. Такие продукты, напоминающие по внешнему виду кокс, могут загрязнять плавильный аппарат и форсунки печи. Если сера содержит более 0,3% углерод содержащих примесей, то при нагревании до 177° С и выше протекает реакция с выделением сероводорода. Примеси углеводородов могут взаи- модействовать также с серой и сероводородом при высокой температуре с образова- нием продуктов, вызывающих сильное ценообразование. При обжиге серы в печах отражательного типа ее необходимо измельчить на куски размером до 25 мм, для чего серу подают грейфером в бункер и из него в зуб- чатую валковую дробилку с бронзовым венцом. После дробления сера ленточным конвейером подается в печное отделение. На некоторых предприятиях расплавленную серу перевозят в специальных цис- тернах и хранят в стальных сварных надземных резервуарах или железобетонных подземных баках, снабженных змеевиками для обогрева паром. Емкость баков рас- считывается на 7—15-дневный запас серы. Стенки и крышки баков имеют тепловую изоляцию. 3. ОБОРУДОВАНИЕ СКЛАДОВ СЕРОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ Для проведения маневровых операций с железнодорожными вагонами в складах применяют электрошпйли и маневровые лебедки. ' Электрошпиль используется в установках с небольшим грузооборотом и позво- ляет перемещать 10—15 груженых вагонов на расстояние до 100 м со скоростью 0,3 м/сек. Маневровые лебедки применяют при большом уклоне рельсового пути, а также при частых маневровых операциях. Так, маневровое устройство для тупиковых путей завода им. 15-летия ЛКСМУ обеспечивает передвижение 12 вагонов грузоподъем- ностью 63 т со скоростью 0,127 м/сек. Для механизации складских работ применяют грейферные краны (табл. VI-4). Для моторных грейферов (табл. VI-5) не требуются двухбарабанные лебедки; они снабжены специальными механизмами для раскрывания и закрывания грейфер- ных челюстей. Грейфер закрепляется на крюке любого крана или тельферной тележки. * Строятся также склады с внутренними разгрузочными железнодорожными эстакадами.
304 VI. Сырье и подготовка к обжигу Т а б л и ц a VI-4. Техническая характеристика мостовых грейферных кранов Показатель Грузоподъемность крана, т 2 5 10 15 Высота подъема груза, м Габариты, мм 14 16 (макс) 8; 12; 16; 20 23 ширина высота от головки рель- 3420 6300 6300 6950 са Скорость, м/мин 1000 1900 2300 3050 подъема груза .... 16 40,0 40 50 передвижения тележки 24,6 40,7 40 70 » крана Мощность двигателя, кет 57,7 74 100 100 для подъема груза . . . » передвижения те- 5+5 17,6 32+32 80 лежки для передвижения кра- 1 2 2,4 8,8 на 3,5 12,6 2X16 60 Емкость грейфера, л'3 . . . Вес, тс 0,35 1,5 1,5 3,1 грейфера 0,91 2,25 4,2 — крана 8,81; 9,555; 24,7; 27,7; 36,5; 41; 65; 70; 77; 10,59 29,7; 32,7; 38,5 44,5; 48; 52 84; 92 Пролет крана, м Расстояние от головки рель- са, мм 9; 11; 14 17; 20; 23; 26; 29 20; 23; 26; 29; 32 19,5; 22,5; 25,5; 28,5; 31,5 до низа фермы .... 285; 285; 300; 300; 350; 450; 150; 250; до низа грейфера (в от- 385 600; 900 550; 750; 850 350; 450; 650 крытом положении) Давление колеса на подкра- 2200 3000 3217 4400; 4600; 4700; 4900 новый рельс, тс .... 3,87; 4,15; 10,5; 11,5; 17,2; 18; 29,5; 30; 4,56 12; 13; 14 19; 20,4; 20,5 31,5; 33; 36 Примечание. Краны грузоподъемностью 2 и 5 т применяются для серы. Элек- тродвигатели должны быть во взрывобезопасном исполнении, подвод тока производится гибким кабелем; применение троллей ие допускается. Кабина краиа герметичная с венти- ляцией. Краиы грузоподъемностью 10 и 15 т применяются для колчедана. Грейфер тяжелого рудного типа; при разгрузке колчедана ои может снабжаться зубьями; кабина герметичная с вентиляцией.
3. Оборудование складов 305 Таблица VI-5. Примерные результаты подсчета времени одного рабочего цикла грейферного крана (Грузоподъемность 10 т, емкость грейфера 1,5 и3, длина пролета 20 .«) Операция Путь м Скорость м/сек Время, сек на разгон и тормо- жение на устано- вившееся движение всего Раскрытие челюстей и захват груза — 6 Подъем грейфера 10 0,67 2 15 17 Передвижение тележки 5 0,67 4 7,5 11,5 » крана 90 —1,7 5 —53 58 Опорожнение грейфера — — — — 3 Обратное движение крана 9,0 —1,7 5 —53 58 Опускание грейфера 10 0,67 2 15 17 Обратное движение тележки .... 5 0,67 4 7,5 11,5 Паузы — — — — 20 Продолжительность одного цикла 202,0 Ниже приведена техническая характеристика моторных грейферов: Показатель МГС-503 С электрогидравл! ческнм приводом Емкость, jh3 1,5 1,6 Насыпная плотность материала, т!мэ 1-1,6 До 2 Время замыкания, сек ....... 22 12 Электродвигатель переменного тока (напряжение 220/380 в) мощность, квпг 9,5 7 число оборотов в 1 мин .... 900 — Габариты, мм длина 1545 2760 ширина в закрытом виде 1880 — в открытом виде 2320 1834 высота в закрытом виде 2495 — в открытом виде 3065 — Вес, кгс без зубьев 2300 2300 с зубьями . 2530 — * Применяется с краном грузоподъемностью 5 т. / Экскаваторы с грейфером. Одноковшовый экскаватор с грейфером применяется Для механизации работ в открытых складах колчедана на разгрузочных площадках . и для погрузки сырья в полувагоны. Для разгрузки платформ служат экскаваторы пс разгрузочным скребком или стругом. t 20 ...........................................................
306 VI. Сырье и подготовка к обжигу Техническая характеристика экскаваторов с грейфером: Э-652 Э-801 Э-1251 Емкость грейфера, .и3 ... 0,5 0,75 1,5 Длина стрелы, н 10 11—14 12,5 Радиус выгрузки, м 4—8 10,9—11,3 12,3 Высота выгрузки, .ч 5,8—7,6 7,3—10 8,4 Скорость передвижения, км/ч Наибольший преодолеваемый подъем пути, 1,6—3,0 1,53—3,06 1,49 градусы 22 20 20 Вес с грейфером, тс 19,3 26,8 38,9 Среднее удельное давление на грунт, кгс, см2 0,65 0,85 0,85 Краны железнодорожные с грейфером применяются для механизации погрузочно- разгрузочных работ на открытых складах колчедана: КДВ-15 ПЖ-25 Грузоподъемность, m ... . 15 25 Длина стрелы, м ............. 14; 18 15 Емкость грейфера, м3 ... 1,5 2,5 Мостовые перегружатели. Ниже приведена их техническая характеристика: Грузоподъемность, т ........................... 30 40 Средняя производительность, т/ч ............... 500 700 Пролет (расстояние между опорами), м........... 76,2 76,2 Высота подъема грейфера, м..................... 17—30 Наибольший рабочий выход грейфера на консоли, Л1 у жесткой опоры ............................... 21 21 у гибкой опоры............................. 25,5 25,5 Емкость рудного грейфера, м3................... 5,8 7,3 Дтя работы перегружателей используется электродвигатель переменного тока напряжением 220, 380 и 500 в. Портальные краны (рис. VI-6) применяются так же, как и мостовые перегру- жатели. Техническая характеристика портальных кранов: КППГ-15-30-10,5 КПМ-15-30-10,5 Грузоподъемность, т 15 15 Радиус вылета стрелы, .и 8 -30 8—30 Колея портала, м Скорость, м/мин 10,5 10,5 подъема 57 20 изменение радиуса вылета стрелы 42 22 передвижения 33 33 Скорость поворота, обороты в 1 мин 1,5 1,1 Вес (общий), тс Радиус закругления подкранового пу- 205 196 ти, м Мощность электродвигателей, кет 150 150 при подъеме 160 60 » повороте » изменении радиуса вылета 60 45 стрелы 16 7,5 » передвижении 11 11 Примечание. Обозначение типа краиа: КП — кран портальный; ПГ — перегрузочный грейферный; М — монтажный. Поворотные ходовые тележки краиа обеспечивают работу крана на перпендикулярных подкра- новых путях, наибольший уклон пути 3 : 1000-
Лак; =30000- Рис. VI-7. Разгрузочная машина Т-182А: - — скребок; 2 - приводной механизм; 3 — станина; 4 - обойма; 5 — штанга- 6 - поликн 7 — подъемный механизм. 20*
308 VI. Сырье и подготовка к обжигу Погрузочно-разгрузочные машины. Разгрузочная машина типа Т-182А (рис. VI-7) использовалась для выгрузки с платформ колчедана, серы и других сы- пучих материалов, а также для выгрузки серы из крытых вагонов: Производительность машины, т]ч ...............175 Наибольшие размеры кусков, мм ..............200 Максимальный ход скребка, мм продольный.............................. 4258 вертикальный............................... 558 Мощность электродвигателя, кет продольного хода ..........................14 вертикального хода ...................... 1,1 Вес машины, кгс ............................. 3400 Для очистки платформ на скребке укрепляют двусторонние щетки. Установкой управляет оператор с пульта управления, расположенного в кабине. 7 Рис. VI-8. Разгрузочная машина Т-183: 1 — ходовая часть с приводом; 2 — конвейер ленточный с приводом; 3 — скребковая рама с приводом и механизмом подъема; 4 — поворотная рама с механизмом вращения. Разгрузочная машина типа Т-183 (рис. VI-8). Применялась для разгрузки плат- фор м: Производительность машины, т!ч ................200 Наибольшие размеры кусков колчедана и серы, мм 120 Дальность отбрасывания груза от оси разгружае- мой платформы, м..............................15,5 Общая мощность двигателей, кет ...............47,8 Для разгрузки смерзшегося или слежавшегося груза передняя часть скребковой стрелы снабжается рыхлителем. Управление разгрузчиком производится из кабины машиниста. Роторная погрузочная машина типа РПМ-2 применяется на открытых складах для погрузки колчедана в вагонетки, железнодорожные вагоны и транспортные устройства. Теоретическая производительность РПМ-2 равна 150 л«3/ч; наибольший размер кусков колчедана 180 мм. Фрезерная шаровая лопата аналогична описанной выше, но отличается устрой- ством питателя, изготовленного в виде фрезерной головки (рис. VI-9).
3. Оборудование складов 309 Техническая характеристика фрезерной шаровой лопаты (вес равен 10 тс): Производительность, м3/ч при флотационном колчедане.......... 90 » кусковом » ......... 30 Наибольшие размеры кусков колчедана, мм 120—180 Вылет поворотного транспортера, м.......... 7 Высота разгрузки, м ............. 3,2 Габариты, м длина .................................. 13,5 ширина................................... 2,7 Рис. VI-9. Фрезерная шаровая лопата: а — общий вид машины; б — фрезерная грловка; 1 — фрезерная головка; 2— тру- ба; 3 — ленточный конвейер; 4 — ленточ- ный отвальный конвейер. На некоторых сернокислотных заводах применялись передвижные скреперные по- грузчики; техническая характеристика такого погрузчика приведена ниже: Наибольшая длина скрепперирования, м • • • 50—60 Производительность при этой длине, т/ч .... 25 Тяговое усилие, кгс , рабочего каната ............................ 3300—6600 хвостового каната ........................ 1750—3500 Скорость передвижения, м/мин.................. 12,4; 21 Мощность электродвигателя привода конвейера типа АО63-4, кет................................ 14 Количество электродвигателей привода гусениц типа АО63-4 2 Габариты, мм длина......................................... 7700 ширина........................................ 2585 высота ....................................... 2500 Высота разгрузки, мм.......................... 980—2750 Вес машины, кгс ................................. 17 600
310 VI. Сырье и подготовка к обжигу Разгрузчик на тракторе С-80. Применяется для разгрузки платформы и как бульдозер при переоборудовании, производительность разгрузчика 400 т1ч. Вагоноопрокидыватель роторный стационарный предназначен для разгрузки сыпучих грузов из полувагонов грузоподъемностью 60—93 т. Применение экономи- чески целесообразно при грузообороте свыше 700 и более тыс. т колчедана в год. Ниже приведена характеристика вагоноопрокидывателя: Производительность, вагон!ч ................... 30 Время разгрузки 1 вагона, сек.................. 50 Рабочий угол поворота ротора, градусы 170—175 Максимальный вес разгружаемого вагона, тс 150 Габариты, мм ширина ........................................ 8 950 длина .................................... 17 020 Вес, кгс..................................... 133 486 Для работы вагоноопрокидывателя используются электродвигатели переменного тока напряжением 380 в. Бульдозеры применяются для штабелирования, распределения и разравнивания колчедана на открытых складах. Техническая характеристика бульдозеров с поворотным отвалом: Д-259А Д-290 Тип базового трактора ....................С-100 (С-80) Т-140 Отвал, мм длина........................................ 4150 4590 высота ................................... 1000 1270 Наибольший подъем над опорной поверх- ностью гусениц, мм.......................... 1100 1250 Угол резания ножей, градусы............. 48—57 49—57 Габариты, мм длина...................................... 6 350 6 885 ширина ч................................. 3 680 4 590 высота .................................. 3 050 2 800 Вес, тс...................................... 14 000 18 930 Примечание. Бульдозер Д-290 используется для перемещения колчедана на сравнительно большие расстояния. Вспомогательное оборудование Люкоподъемник подвесной электрический передвижной (рис. VI-10) предназ- начается для механизации операций закрывания люков при разгрузке железнодо- рожных полувагонов типа «гондола». На 160 пог. м фронта разгрузки требуется 4 лю- коподъемника, по 2 с каждой стороны пути, что обеспечивает одновременное обслу- живание 10 полувагонов. Продолжительность подъема люков полувагона грузоподъемностью 63 т составляет 56 чел.-сек. В зимний период трудоемкость работы возрастает на 20— 30%. Применяются также напольные пневматические люкоподъемники. Виброразгрузчик ДП-бс (аналогичен типу С-656) ВНИИстройдормаша (рис. VI-11) предназначен для механизированной выгрузки смерзшегося или слежавшегося фло- тационного колчедана из полувагонов методом виброобрушения в открытые люки. Колебания — вертикально-направленные. Эксплуатируется на многих сернокис- лотных заводах. Виброразгрузчик состоит из плиты 1 двухвального электромеханического виб- ратора, пригруза подвески, рабочих органов — штырей 2 — и электрооборудования.
Рис. VI-10. Люкоподъемник: 1 — электрическая таль (грузоподъем- ность 0,5 т); 2 — ограничитель пере- грузки; 3 — палец; 4 — хомут; 5 — кос- тыль; 6 — проволока; 7 — канат; 8 — коуш; 9 — серьга. Рис. VI-11. Виброразгруз- чик С-156 Вниистройдор- маша: 1 —плита вибратора; 2 — штыри.
312 VI. Сырье и подготовка к обжигу Техническая характеристика: Частота колебаний в 1 мин................... 1450 Амплитуда колебаний, мм .................. 3 Возмущающая сила, кгс ....................20 000 Мощность двух электродвигателей, кет ... 40 Общий вес (с направляющей рамой), кгс . . 6300 Производительность виброразгрузчика смерзшегося колчедана из полувагона типа «гондола» (63 т) зависит от степени смерзания: Степень смерзания флота- Продолжительность разгрузки ционного колчедана, % машина-ч 25 2—2,5 50 2,7—3,3 75 4,7 100 6,0—7,3 Примечание. Количество рабочих 4 человека. Вибратор ЦНИИ-МПС для очистки полувагонов от остатков колчедана, серы и других сыпучих грузов. Характеристика вибратора: Рабочая возмущающая сила, кгс ............ 8500 Направленность колебаний ................. Вертикальная Постоянная частота колебаний за 1 мин . . . 1600 Электродвигатель типа АО-72-6 мощность, кет................................ 14 число оборотов в 1 мин..................... 1000 Вес, кгс дебаланса на один вал........................ 29 вибратора ............................. 4000 Эксцентриситет рабочий, мм ............... 52 Вибраторы (изготовитель — завод «Красный Маяк», г. Ярославль). Т а б л и ц a VI-6. Характеристика электровибраторов Показатель С-412А С-433А С-357 Электродвигатель характеристика тока мощность, кет скорость вращения ротора, обороты в 1 мин Габариты, в мм длина ширина высота Частота колебаний в 1 мин Вес, кгс Перемер 0,6 2800 335 220 235 2800 20,5 н ы й, т р е 0,6 2800 395 220 235 2800 24 х ф а з н ы й 0,4 2800 338 220 235 2800 21
3. Оборудование складов 313 Агрегат для рыхления смерзшегося или слежавшегося колчедана, спроектиро- ванный Всесоюзным научно-исследовательским институтом железнодорожного транс- порта, представляет собой самоходный портал, перемещающийся по подкрановому пути вдоль фронта выгрузки. Рабочим органом служит электровибромолот, упруго соединенный с траверсой. К траверсе жестко прикреплены рыхлящие стальные клинья. Агрегат для рыхления еще не освоен. Техническая характеристика агрегата: Производительность (в зависимости от груза и степени его смерзания), т!ч ..............60—120 Скорость перемещения, м/мин тележки..................................... 14 электровибромолота ......................... 10 портала ................................... 10 Вибромолот вес ударной части, кгс..................... 650 частота ударов в 1 мин ................... 1440 Общая мощность электродвигателей, кет . . 36,6 Количество симметричных клиньев для разрых- ления ....................................... 3 Габариты портала, мм высота....................................... 10 500 пролет................................... 10 000 Вес агрегата, тс............................ 22 Самоходный портал подается к выгружаемому полувагону, электровибромолот опускается до соприкосновения стальных клиньев с поверхностью смерзшегося груза и включается в работу. При этом электровибромолот сообщает клиньям направленные вниз виброударные импульсы: клинья погружаются в смерзшийся груз и рыхлят его. Рыхление возможно при закрытых и открытых люках полувагона. Электромагнитные шкивы типа ЭШ устанавливаются на разгрузочной станции вместо ведущего барабана ленточного конвейера. Ферромагнитные предметы, по- падая на электромагнитный шкив, извлекаются им из потока сбрасываемого мате- риала и направляются в специальный приемник. Для питания обмотки возбуждения электромагнитных шкивов постоянным током предусматриваются преобразователи тока. Электромагнитные сепараторы предназначены для извлечения ферромагнитных предметов из сыпучих материалов, перемещаемых ленточными конвейерами со ско- ростью не более 2 м/сек. Характеристика таких сепараторов подвесного типа: Ширина ленты конвейера, мм Предельная толщина слоя ма- ЭП1-650 650 ЭШ-800 800 ЭШ- 1000 1000 ЭП2-1200 1200 териала, мм Расстояние от полосных нако- — — 100 100 нечников до ленты конвейе- ра, мм — — 120 130 Вес, кгс 1637 1637 1669 3401 Для дистанционного включения и отключения сепараторов служит пусковое Устройство.
314 VI. Сырье и подготовка к обжигу Оборудование для хранения сырья Бункеры. Рядовой и флотационный колчедан, сера и серная руда хранятся в бункерах с квадратными (или прямоугольными) сечениями верхней части и выпуск- ного отверстия (рис. VI-12, а, б, в), а также в щелевых бункерах, сочетающихся с пла- стинчатым питателем (рис. VI-12, д). Весьма экономичны по расходу металла и тре- буемой высоте конические бункеры. Для хранения влажного флотационного колче- дана применяют также бункеры в форме усеченного конуса, обращенного широким основанием вниз, и со ступенчатым расширением в нижней части сечения (рис. VI-12, г). Вид спреда. Рис. VI-12. Типы бункеров: а — с центральным выпускным отверстием и четырьмя наклон- ными стенками; б — с тремя на-' клоииыми и одной вертикальной стенкой; в—с двумя наклонными и двумя вертикальными стен- ками; г—в форме усеченного конуса, обращенного широким основанием вниз; 1 — бункер; 2—тарельчатый (дисковый) питатель; д — щелевой с пластинчатым питателем; 1 — бункер; 2 — пластинчатый питатель; 3 — вертикальный реечный затвор. Размеры сторон квадратных отверстий в бункерах выбирают в зависимости от типа сырья: Минимальные Сырье размеры отверстий, мм Рядовой колчедан, сера, куски размером до 50 мм........................ 300 » 100 » 450 » 150 » 600 » 300 » 800 Флотационный колчедан сухой (до 3% влаги).................... 300 влажный (3—6% влаги) .................... 500 Колчедан рядовой недробленый, сера кусковая................................. 800 Примечание. Площадь прямоугольных отверстий должна быть иа 15 — 20% больше квадратных. Отношение боль- шей стороны к меньшей А/В > 2. Размеры выпускных отверстий проверяют на пропускную способность по урав- нению: V = ЗбОО/'и где V — пропускная способность бункера, мЧч\ F — площадь выпускного отверстия с учетом величины наибольшего размера аг типичных кусков колчедана, м2; v — скорость истечения колчедана через отверстие, м/сек.
3. Оборудование складов 315 Для круглого отверстия F л (D —дх)а где D — диаметр отверстия. Для прямоугольного отверстия со сторонами Л и В F = (Л - 01) (В - й1) Скорость истечения колчедана (в м/сек) через отверстие равна f = X /3,2g/? где g — ускорение свободного падения, м/сек?-, R — гидравлический радиус выпускного отверстия, м\ X— коэффициент истечения, значения которого приведены ниже: Флотационный колчедан влажный ............................... 0,2—0,25 сухой............................... 0,4—0,5 Рядовой колчедан дробленый, сортирован- ный, размер кусков до 6 мм..........0,55—0,56 Рядовой колчедан, сера недробленые ...........................0,25—0,3 дробленые, размер кусков до 25 мм 0,3—0,5 Меньшие значения X относятся к грузам, содержащим мелкие (порошкообразные и пылевидные) фракции (обычно и = 0,5—2 м/сек). Гидравлический радиус: для квадратного отверстия для прямоугольного отверстия (Л — QX)(B — ах) 2 (Л + В — 2ах) для круглого отверстия Угол наклона (в градусах) к горизонту ребер стенок прямоугольного бункера или образующей конуса круглого бункера а = 50ч-60. Если бункеры имеют вид, показанный на рис. VI-12, б, в, возможность образова- ния сводов при хранении влажного флотационного колчедана минимальна. Конусно- ступенчатый бункер (см. рис. VI-12, г) устанавливается вместе с тарельчатым пита- телем, а бункер, приведенный на рис. VI-12, д, — вместе с пластинчатым или ленточ- ным питателем. Устанавливают также бункеры со ступенчатыми стенками. Для рядового колчедана и серы следует применять бункеры, изображенные на рис. VI-12, г, д. Однако наиболее распространены бункеры, показанные на рис. VI-12, а, так как они ниже бункеров, изображенных на рис. VI-12, бив. Для умень- шения сводообразования в бункере, изготовленном по схеме на рис. VI-12, а, в его нижней части устанавливают поперечную перегородку. Лучший способ разрушения сводов колчедана заключается в установке внутри бункеров стальных вибрирующих стенок или наружных электро- и пневмовибраторов (иногда ручных вибраторов). При установке вибратора на стальных стенках бункеров пусковые приспособления блокируются с затвором таким образом, чтобы вибратор кратковременно включался в действие только при наличиисвода. Для борьбы с за- висанием колчедана в бункер через специальную форсунку можно подавать сжатый воздух.
316 VI. Сырье и подготовка к обжигу Бункер-плавилка. Для плавления кусковой серы применяются бункерные пла- вилки. Сера загружается в бункер с помощью грейферного крана. Производительность плавилки 100 т!сутки, поверхность нагревательных элементов (змеевиков) 30 .и2, расход пара 250—300 кг/ч, давление пара 6 ат, температура расплавленной серы 140° С. Пересыпные трубы для колчедана и серы изготовляются путем сварки стальных листов. Для предохранения от износа стенки пересыпных труб футеруют съемными стальными листами, покрывают резиной, винипластом и деревом; применяется также ряд угольников, приваренных по длине труб в поперечном направлении на расстоя- нии 0,5—0,7 м Друг от друга. Чтобы избежать задержки влажного флотационного колчедана в пересыпных трубах, на них устанавливают вибраторы (стр. 312). • Рис. VI-13. Схемы пересыпных труб: а — труба квадратного (прямоугольного) сечения; б — труба круглого сечения. Угол наклона пересыпных труб к горизонту при перемещении колчедана и серы равен 50—60°. Действительный угол наклона а к горизонту пересыпных труб, ра- ботающих с наклоном в двух плоскостях (рис. VI-13), определяют по уравнению: ctg а — Vctg2 ах 4- ctg2 а3 где ах и а2 — углы наклона пересыпных труб в проекциях ctgax = blc, ctga2 = = ale. Размеры пересыпных труб выбирают в зависимости от размера кусков; Максимальный размер кусков рядового колчедана Минимальная ширина трубы мм Высота трубы мм или серы, ММ 25 200 150 50 400 250 100 500 300 150 600 350 250 800 450 400 1000 600 Площадь поперечного сечения пересыпной трубы (в м2) проверяют в зависимости от пропускной способности трубы по уравнению: 3600фримин где Q — производительность (пропускная способность) пересыпной трубы, т/ч; Ф — коэффициент заполнения трубы (ф = 0,35—0,5); ^мин — минимальная скорость движения сыпучего груза на данном участке трубы, м!сек\ р — насыпная плотность груза, т/м3.
3. Оборудование складов 317 Ориентировочно -’мин = ] 2gH (1 — f ctg а) 4-1'5 При начальной скорости г'о — 0 (самотек) -’мин = (1 — /ctg а) где g— ускорение силы тяжести, g = 9,81 м/сек-\ Н — расстояние (высота) от начала пересыпной трубы до данного сечения, л<; а — угол наклона пересыпной трубы к горизонту, градусы; / — коэффициент трения скольжения сыпучего груза о поверхность пересыпной трубы. Для рядового колчедана и кусковой серы / = 1,0; для флотационного колчедана f = 0,78 (при стальной трубе). Чтобы сырье (колчедан, сера) перемещалось по сталь- ной пересыпной трубе, необходимо соблюдать условие tga >;/. Наибольшая скорость движения в пересыпной трубе колчедана и серы v = 1 — — 1,5 м/сек. Затворы. Конструкция горизонтального затвора выбирается в зависимости от физических свойств (хрупкость, размер) груза и его давления на дно бункера. Среднее давление (в кгс/мг) на дно бункера (горизонтальный затвор): о = 5,6К0уЯ где у — насыпной вес груза, кгс/м3\ R — гидравлический радиус выпускного отверстия бункера, м; Ко—коэффициент, учитывающий особенности эксплуатации бункеров. Для бункеров, опорожняемых полностью при каждом открывании затвора, Ко берется равным 2. Для бункеров, опорожняемых полностью не при каждом открыва- нии затвора, Ко & 1,5, для неразгружаемых полностью бункеров Ко~ 1- Полное вертикальное усилие (в кгс) на дно бункера (горизонтальный затвор): = GF .где F— площадь выпускного отверстия бункера, м2. Плоские (шиберные) затворы, одно- и двухреечные, применяются в бункерах для сухого флотационного колчедана, огарка, а также кускового колчедана и серы (размеры кусков до 200 мм) при условии, что отверстие в бункере остается открытым До полного его опоражнивания. Затворы снабжаются электрическим или пневмати- ческим приводом. По расположению различают затворы горизонтальные и вертикальные. Дисковый затвор (задвижка) применяется в пересыпных трубах и бункерах, в га- зоходах, на выходе огарка из печей кипящего слоя, котлов-утилизаторов, циклонов и сухих электрофильтров печных отделений сернокислотных заводов. Ниже приведены размеры дискового затвора (рис. VI-14): Диаметр D. мм Диаметр d, мм Н, мм Вес, кгс 200 170 230 83 300 250 270 134 400 300 350 165 Секторные затворы устанавливаются в бункерах, используемых для хранения флотационного и кускового колчедана, а также серы (куски до 75 мм). Такие затворы пригодны для перекрывания горизонтальных или слегка наклонных отверстий бун-
318 VI. Сырье и подготовка к обжигу керов и пересыпных труб. Секторные затворы открываются и закрываются вручную или с помощью пневматического привода. Челюстные затворы применяются при больших выпускных отверстиях бункеров для крупнокускового, а иногда и для флотационного колчедана, а также для серы. Затворы часто снабжаются пневматическими или электромеханическим приводом. Питатели. Ленточный питатель № применяется для флотационного и дроб- леного колчедана и серы кусками раз- мером до 50 мм. Питатель устанавли- вается горизонтально или наклонно под углом до 10° к горизонту. Производительность ленточного питателя (в щ/ч): Q = 3600b /iyp(p где b — расстояние между бортами желоба, м; h — высота бортов, .и; v — скорость ленты, м/сек; р — насыпная плотность груза, т/м3; <р — коэффициент заполнения же- лоба, <р = 0,75—0,8. Рис. VI-14. Дисковый затвор (задвижка): / — чугунная задвижка; 2 — рукоятка; 3 — пружина; 4 — корпус задвижки. Ниже приведена техническая характеристика ленточных питателей: Ширина ленты, мм..................... Расстояние между центрами, мм . . . Скорость ленты, м/сек ............... Производительность при высоте слоя 0,1 м, м3/ч ......................... Электродвигатель типа ................ мощность, квт.................... число оборотов, обороты в 1 мин Вес питателя без ленты и электродвига- теля, кгс............................ 400 865 0,05—0,43 500 1500 0,05—0,43 800 2000 0,035—0,2 5,4—46,5 7,2—62 17,6—176 АО-42-6 АО-42-6 МА-142-2/8 1,7 1,7 4,0 1000 1000 750 391 471 1280 Пластинчатый питатель служит для подачи колчедана к печам кипящего слоя и дробилкам. Он устанавливается горизонтально или наклонно под углом до 14° к горизонту. Такие питатели способны выдерживать большую нагрузку на настил, создаваемую при больших размерах выпускных отверстий бункеров. Производительность питателя с желобчатой (лотковой) лентой (полотном) опре- деляется так же, как производительность ленточных питателей (табл. V1-7).
3. Оборудование складов 310 Таблица VI-7. Техническая характеристика пластинчатых питателей Ширина полотна мм Скорость полотна м'сек Диаметр выпускного отверстия бункера, мм Длина питателя мм 125 | 160 | 200 | 250 | 320 | 400 производительность, .ч’.ч 500 0,1 0,16 16 25 20 32 25 46 32 50 — — 2000—10 000 800 0,1 26 34 42 53 68 2000—10 000 0,16 42 54 67 85 109 1200 0,1 50 63 80 100 125 2000—10 000 0,16 80 100 125 160 200 Примечание. Длина питателя . звездочек) может быть любой, но должна (расстояние между осями приводной и натяжной быть кратна 0,2 м. Питатели выпускаются в двух исполнениях, 1-е исполнение для работы в легком режиме и 2-е исполнение для работы в тяжелом режиме. Питатель в 1-м исполнении применяется в том случае, когда давление материала в загрузочном бункере на по- лотно питателя не превышает 1500 кгс, а во 2-м исполнении — при давлении груза от 1500 до 3000 кгс. Максимально допустимая нагрузка на 1 пог. м полотна в пластинчатых питателях составляет 1500 кгс', допускаемый угол наклона питателя к горизонту для колчедана и серы равен 20°. Цепной питатель служит для равномерной подачи колчедана кусками размером от 150 до 800 мм в щековые или конусные дробилки крупного дробления. Производительность цепного питателя до 100 м3/ч при числе оборотов барабана 11 об/мин. Мощность электродвигателя 7 кет, вес питателя с приводом 4075 кгс. Качающийся (лотковый) питатель служит для равномерной подачи колчедана или серы. Устанавливается обычно перед молотковой и валковой дробилками. Его про- изводительность (в т/ч) определяется по уравнению: Q = 60B/iSnqpp где В — расстояние между бортами (ширина лотка), м\ h — расстояние от нижней кромки регулировочной задвижки до плоскости лотка (по нормали к плоскости), м\ . S — ход лотка, м (обычно S = 0,05—0,075 Л0; п — число ходов в 1 мин (20—60); Ф — коэффициент подачи; ф = 0,65—0,7; р — насыпная плотность, т/м3. Наибольший допустимый размер кусков груза зависит от ширины лотка В; при В = 750 мм куски могут быть размером до 350 мм\ при В = 1000 мм до 375 мм. Ниже приведена техническая характеристика лотковых питателей, рекомендуе- мых для подачи дробленого рядового и флотационного колчедана и серы: Л-З(КТ-З) Л-4 (К.Т-4) Размеры лотка, мм ширина................... рабочая ширина . . . Длина ............... Высота бортов корпуса, мм 460 400 1500 275 700 620 1460 500
320 VI. Сырье и подготовка к обжигу Производительность (в m/ч) в зависимости от хода лотка, равного 2R (R — величина эксцентриситета в .м.м) при р = 2,2 т.'м3 27? = 50 ............................. 12,2 50 27? = 40 ............................... 9,76 40 27? = 30 ............................... 7,32 30 27? = 20 ............................... 4,88 20 Наибольший размер кусков руды, ,м.ч ... 50 200 Число ходов лотка, обороты в 1 мин . . 23 23 Наибольший ход подвижного лотка, .м.ч . . 50 50 Габариты, .и.и длина...................................... 2670 2742 ширина.................................. 690 892 высота ................................. 542 774 Вес питателя (с приводом), кгс .............. 423 558 Тарельчатый (дисковый) питатель служит для равномерной подачи сухого (влажность до 4%) флотационного или дробленого кускового колчедана. При работе на сухом флотационном колчедане питатель заключается в герметичный кожух. Питатели этого типа легко регулируются по производительности и отличаются точностью дозировки. Производительность питателей регулируется изменением числа оборотов диска, положением скребка и поднятием или опусканием манжеты. Основные параметры питателей приведены в ГОСТ 7202—66, техническая харак- теристика дана в табл. VI-8 и VI-9. Таблица VI-8. Техническая характеристика применяемых тарельчатых питателей Показатель Диаметр тарели (диска), мм 1300 1600 2000 Производительность, м3/ч ....... До 15 До 28 25—35 Число оборотов тарели (диска) в 1 мин 5 4 4 Электродвигатель А-42-4 А-52-6 А-52-6 мощность, кет 2,8 4,5 4,5 число оборотов в 1 мин 1500 980 980 Общий вес, кгс 1335 2565 3200 Таблица VI-9. Техническая характеристика тарельчатых питателей Показатель СМ-179 СМ-274 СМ-276 СМ-187 Диаметр тарели, мм 750 1000 1000 1250 Производительность, м3/ч 3 10 10 15 Высота подъема манжеты, мм 130 — —• : Число оборотов тарели (диска) в 1 мин 4,19 7 7 7 Электродвигатель АО-31-4 АО-41-6 АО-41-6 АО-42-6 мощность, кет 0,6 — — 1,7 число оборотов в 1 мин 1410 930 930 930 Габариты, мм длина 1065 1945 1950 2090 ширина 766 1480 1500 1860 высота 835 1065 1446 1400 Вес питателя с приводом, кгс .... 238 790 825 952
3. Оборудование складов 321 О тарельчатых питателях со спиральным ножом и конусно-ступенчатым бунке- ром, используемых для рав