Факторы, определяющие параметры технологии (часть 1)

Сущность метода заключается в создании в серном пласте управляемого очага горения серы, параметры которого поддерживаются на уровне, достаточном для получения кондиционного для производства серной кислоты сернистого газа.
Процесс горения серы и обжига серных руд достаточно хорошо описан в трудах многих исследователей (Гугель Б.М, Цейтлин А.О., Власов А.С., Второв М.Н. и др.). Однако в пластовых условиях этот процесс весьма осложнен и зависит от целого ряда физико-геологических факторов: от структуры и текстуры серных руд, минералогического и химического состава вмещающих пород, от содержания серы в руде, мощности, пористости и проницаемости пласта, от распределения пор и трещин пласта по размерам, от обводненности пласта, от давления, темпа нагнетания и состава окислителя и др.
Феноменологически происходящие при подземном сжигании серы процессы можно описать следующим образом.
При нагреве серных руд до температуры 114-119°С происходит плавление серы, вязкость которой снижается с температурой. В этот период сера из крупных пор руды сравнительно легко стекает к подошве пласта. При 160°С вязкость серы резко увеличивается и сера приобретает красноватый оттенок. При дальнейшем повышении температуры вязкость серы снова уменьшается. При температуре 180°С начинается дегидратация гипса во вмещающих породах, приводящая к появлению в газах сжигания паров воды:

Сера легко летуча, испарение ее отдельных модификаций заметно уже при 200°С и значительно усиливается при температуре свыше 300°С, достигая максимума при 444,6°С (температура кипения серы при атмосферном давлении). Окисление серы происходит в паровой фазе по многоступенчатому механизму. Суммарную реакцию можно упрощенно выразить как

Пламя серы имеет фиолетовый цвет. Наряду с образованием сернистого ангидрида (SO2) при избытке кислорода и при температуре не свыше 900°С может происходить и образование серного ангидрида (SО3) в количестве нескольких процентов от объема сернистого ангидрида.
Реакция окисления паров серы описывается уравнением второго порядка:

где cs и сo - концентрация серных паров и кислорода (объемные доли), Т - температура в К, а и b - эмпирические константы (при 630-850°С a = 3,49; b = 2510 К, а при 850-1500°С a = 2,92; b = 1875 К).

---