Методика расчета материального баланса контактного аппаратаРасчет материального баланса пятислойного контактного аппарата производится отдельно для каждого слоя катализатора. На входе в КА: газ, состоящий из 12% SO2, 9% - О2, 79% - N2, объемом 141838 м3/ч с температурой 405°С. На выходе: газ, состоящий из SO3, SO2,O2,N2. Цель расчета: 1) рассчитать равновесную степень превращения SO2 в SO3 для каждого слоя катализатора и общую степень превращения в КА; 2) определить расход и состав газа на выходе из каждого слоя катализатора. Расчет 1. Определяем константу равновесия для температуры в интервале 400-650°С с шагом 25°С при помощи математического пакета MahtCad, дополнительно для температур 440 и 610°С c помощью формулы:
2. Заполняем таблицу «Состав газа, поступающий на 1 слой катализатора»
3. Определяем равновесную степень превращения по формуле:
4. Результаты расчета заносим в таблицу «Степень контактирования» 5. Строим график «x-t» 6. Определяем оптимальную температуру для каждой Xp по формуле:
Данные заносим в таблицу и строим аналогичный график 7. На полученный график наносим точку, соответствующую начальным условиям t=405°C, x=0. Определяем увеличение температуры при окислении диоксида серы. Введем обозначение: Q – тепло, выделяющееся при окислении SO2, кДж/ч; mi – масса каждого газа, присутствующего в смеси, кг/ч; mSO2 – масса SO2, поступающего на окисление, кг/ч; q – удельная теплота окисления SO2, кДж/кг; tн, tк – температуры до и после окисления, °С; х – степень контактирования; Сi – средняя теплоемкость газов в смеси, кДж/(кг*К). Принимаем, что q, mi, Ci – не зависят от температуры. Их значения берем при средней температуре в аппарате (500°С) и степени контактирования х=0,5.
Удельные теплоты окисления приведены в тетради в таблице и являются справочным материалом. Находим из вышеуказанного уравнения tк. Для газовой смеси данного состава при сохранении приведенных выше допущений, степень контактирования 0,5, температура повышается примерно на 179°С. На графике «x-t» строим адиабаты для всех 5 слоев КА. На основании полученных данных выбираем оптимальные координаты процесса для каждого слоя: tн, tк, х. Расчет материального баланса производится для каждого слоя катализатора по типовым формулам. 1. Количество SO2, окислившееся в SO3:
2. Количество SO2 в газе, уходящем из слоя
3. Количество SO3, образовавшееся в слое
4. Количество O2, пошедшее на образование SO3
5. Количество О2, оставшееся в газе
Результаты расчета сводим в таблицу материального баланса. Аналогичный расчет проводим для последующих слоев катализатора. Для 4 и 5 слоев учитывается абсорбция.
|
- количество диоксида серы, поступающего на окисление; 
- степень контактирования.
молярные массы
количество O2, поступающего на слой
