ФОРМЫ НАХОЖДЕНИЯ СЕРНИСТЫХ ГАЗОВ В АНОДНОМ ПРОСТРАНСТВЕ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 669.713.6

ФОРМЫ НАХОЖДЕНИЯ сернистых газов В АНОДНОМ ПРОСТРАНСТВЕ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА

Д. И. Цыпленкова1'3, В. П. Жереб1'2 , Е.А. Карелина2

1 Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660025, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 95 2Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31 3Красноярский государственный аграрный университет Российская Федерация, 660130, г. Красноярск, ул. Е. Стасовой, 44 E-mail: [email protected]

Обсуждаются формы нахождения соединений серы, присутствующей в анодном пространстве, выявление доминирующей ее формы на основе результатов термодинамического анализа.

Ключевые слова: коррозия, серосодержащие газы, анод, оксисульфид углерода.

FORMS OF FINDING SULFURIDE GASES IN THE ANODIC SPACE OF THE

ELECTROLYZER

D. I. Tsyplenkova1,3, V. P. Zhereb1,2, Е.А. Karelina2

'Siberian Federal University 95, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660025, Russian Federation

2Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation 3Krasnoyarsk State Agrarian University 44, E. Stasova st., Krasnoyarsk, 660130, Russian Federation E-mail: [email protected]

Existing sulfur compounds in the anode space, the identification of the dominant form of sulfur based on the results of thermodynamic analysis are discussed.

Keywords: corrosion, sulfur containing gases, anode, carbon oxysufide.

В составе химических сырьевых газов, продуцируемых из угля, нефти и природного газа, соединения серы оказывают значительное влияние на процессы коррозионного разрушения различных конструкционных материалов. Нефтяной или пековый кокс используется для изготовления анодов, в которых сера изначально присутствует в виде тиофенов (C4H4S) [1, 2]. Формы нахождения соединений серы, присутствующей в анодном пространстве, изучены недостаточно, что, в свою очередь, не позволяет представить полный механизм образования сернистого газа на аноде. Таким образом, целью данной работы является выявление доминирующей формы существования серы в анодном пространстве и путей ее перемещения.

Большую группу соединений, содержащихся в нефтях, средней и высококипящих фракциях нефтей и особенно в продуктах их термической переработки составляют тиофен и его производные [1, 2]. Тиофены являются источником серы для анодов, получаемых из

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2022. Том 2

нефтяных или пековых коксов. Схема процесса формирования анодов из нефтяного кокса показана на рис. 1.

Сырая нефть ' i

сог, со, so,, COS, КД CS, Рис. 1. Схема процесса получения анодов из нефтяного кокса

Получение анода сопровождается образованием в анодном пространстве SO2, COS и других сернистых газов [2, 3]. На рис. 2 показан состав сернистых газов при нормальной работе и при возникновении анодного эффекта. Состав газов на диаграмме представлен на основе термодинамических расчетов авторов статьи [4].

кто

До сгорания Лабораторная

„ | После

До сгорания

сгорания Промышленная ячейка

камера

Нормальная работа

камера Тип анодного газа

До сгорания Лабораторная

Анодный эффект

„ После

До сгорания

сгорания Промышленная ячейка

Рис. 2. Состав соединений серы, присутствующих в анодном газе по термодинамическим расчетам

авторов статьи [4]

Расчеты также показывают, что COS будет преобладающим сернистым газом, образующимся на аноде (несгоревший газ, как в лаборатории, так и в промышленной

ячейке). Однако по мере того, как газы покидают камеру, они «сгорают» за счет принудительной тяги воздуха в камере ячейки. Расчеты также показывают, что при нормальной работе предпочтение отдается газу SO2. При возникновении анодного эффекта преобладающими являются восстановленные газы COS, CS2 и H2S.

Аноды имеют пористую структуру, поэтому, помимо выявления наиболее стабильной и доминирующей формы существования серы в анодном пространстве, не менее важным является вопрос путей ее перемещения. Выполненный ранее экспериментальный анализ микроструктуры коксо-пековой композиции [3] после ее прокалки при 700 °С позволяет утверждать, что сера в аноде перемещается посредством диффузии через слой твердой анодной массы, в то время как некоторая часть серы в газовой фазе перемещается к поверхности анодных стальных конструкций по дефектам в анодной массе [3].

Исходя из вышеизложенных данных, следует заключить, что оксисульфид углерода COS является основной формой пребывания серы в анодном газе промышленной ячейки, небольшие количества H2S, S2 и CS2 также присутствуют в анодном газе.

Библиографические ссылки

1. Шеррюбле В.Г., Селезнев А. Н. Пековый кокс в углеродной промышленности. Челябинск: Издатель Татьяна Лурье. 2003. 296 с.

2. Твердохлебов В. П. и др. Нефтяной кокс для алюминиевой промышленности. Технология и свойства // Журнал Сибирского федерального университета. Химия. - 2010. -Т. 3. - №. 4. - С. 369-386.

3. Цыпленкова Д. И., Жереб В. П. Влияние COS на коррозию стали в серосодержащей среде //АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ АВИАЦИИ И КОСМОНАВТИКИ. - 2021. - С. 914-917.

4. Dorreen, M.M.R., D.L. Chin, J.K.C. Lee, MM. Hyland, and B.J. Welch. Sulfur and Fluorine Containing Anode Gases Produced During Normal Electrolysis and Approaching an Anode Effect. in Light Metals 1998. 1998: TMS. p 311-316.

© Цыпленкова Д. И., Жереб В. П., Карелина Е.А. 2022