Методика расчета теплового баланса контактного аппарата

Расчет производят для каждого слоя катализатора.

На входе в КА: тепло, вносимое с газом (Q₁); тепло реакции окисления (Q₂).

На выходе: тепло, выходящее с газом (Q₃), потери тепла в окружающую среду (Q₄=0,05Q₂).

Уравнение теплового баланса имеет вид:

Цель расчета: определить температуру газа на выходе из слоя.

Приход тепла

1. Расчет Q₁

2. Расчет Q₂

удельная теплота окисления при средней температуре в слое (в справочнике)

- количество диоксида серы, окислившееся в триоксид серы.

3. Рассчитываем суммарный приход тепла

Расход тепла

1. Расчет Q₄

Q₄=0,05Q₂

2. Расчет Q₃

Задаем значение tк и рассчитываем значение средней теплоемкости.

Получаем выражение для нахождения Q₃ с неизвестной t.

3. Рассчитываем суммарный расход тепла

Исходя из условия теплового баланса, приравняв приходную и расходную статьи, находим значение t. Расчет повторяют до тех пор, пока заданное и расчетное t будут различаться на 0,5°С.

Аналогичный расчет повторить для всех слоев катализатора

 

51.Равновесие и кинетика процесса абсорбции триоксида серы. Послед. технолог. стадией пр-ва СК контактным методом является извлечение SO₃ из газовой смеси и превращение ее в СК. Абсорбция SO₃ происходит по р-ции: n SO₃+H₂SO₄=H₂SO₄*SO3+(n-1)SO₃, H₂SO₄*SO₃+H₂O=2 H₂SO₄, SO₃+mH₂O=H₂SO₄ + (m-1) H₂O. В завис-ти от колич-го соотнош-я Н2О и SO3 получают СК разл. конц-и при n меньше 1 образ-ся олеум, при n больше 1 водн. р-р H2SO4, n=1 100% H2SO4 или моногидрат. Газообр. SO3 наиб. полно абсорбируется СК с массовой долей 98,3 %. При мен. или б. конц СК ее способ-ть поглощ. SO3 ухудш-ся, кол-во абсорбир-ся SO3 опред по ф-ле: G=K*F*Δp, К коэф абсорбции, кг/(м2*ч*Па), F – поверхность насадки, м2, Δp – движ сила абсорбции, Па. Движ сила находится по ф-ле: Δp=(Р₁^’ – P₂^’’) – (P₂^’-P₁^’’)/(2,3 lg((Р₁^’ – P₂^’’)/ (P₂^’-P₁^’’))), Р₁^’ и Р₂^’ парц. Р абсорб газа в нач и конц пр-са, Па, P₁^’’ и P₂^’’ равновесное давление абсорбирующего газа над жид при вх и вых жид, Па.

Коэф. абс-и при поглощ-и SO₃ СК-й, м.б. опред. по ф-ле: К=К₀*ω^0,8, К₀- коэф. завис-й от конц. и Т к-ты,, ω фиктивн. скор-ть газа в абс-ре, без учета заполн-я его насадкой, м/с

После абсорбции газовая смесь вместе с поглощенным SO3 выводится в атмосферу. Для умен. потерь SO3 с отход-ми газами его поглощ-е д. б. наиб полным, полнота абсорбции зависит также от конц. примен-й для абс-и к-ты. Над СК с конц. менее 98,3 % равновесное Р SO3 близко к нулю, а равновесн. Р паров воды значит-е, поэт. с пов-ти СК происх-т испар-е мол-л воды, основ. кол-во мол-л SO3 движ-ся к пов-ти СК абсорб-ся ею, но часть мол-л встреч-ся с молек. воды, испар. с пов-ти СК и дифундир-ми в осн. поток газа, сталкиваясь эти мол-лы соед. с образ-ем паров СК, к-рые затем конденсир-ся в объеме с образ-ем мельч. капель или тумана СК. SO₃газ+Н₂Опар= H₂SO₄пар+ H2SO4туман. Чем ниже конц СК и выше ее Т, тем больше выдел из нее паров воды, больше образ-ся тумана и больше теряется SO3 над к-той конц. более 98,3% равновесн. Р SO₃больше 0, поэтому SO₃ абсорбируется СК неполн-ю, в этом случае отход-е газы также уносят в атм. часть SO₃, т.е при конц орош-й к-ты менее и более 98,3% от абсорбции SO3 сниж-ся,она тем ниже чем выше Т. При конц к-ты 98,3 % равновесн. Р паров воды и SO3 малы и близка к нулю но равновесные Р паров СК значительны поэтому происх-т испар-е паров СК с ее пов-ти, однако при Т ниже 80 при к-х на практике ведется пр-сс абсорбции. Равнов-е Р паров СК оч мало поэт. в производ-х усл. к-ты с конц 98,3 % облад-т наиб высок. абсорбц-й способ-ю по отнош-ю к SO3. Повыш Т сниж. ст абсорбции, т.к повыш Р паров воды над разбавл-й к-той и Р SO3 над конц. к-той, что приводит к образ-ю тумана и абс-р начинает газить.

Из графика видно, что наилучш абсорбционной способностью обладает обл 98,3% Ск, а при 60С. Для с-мы SO3-Н2SO4 принято считать, скорость массо пперадачи в газовой фазе,коэф масопередачи опред коэф диффузии для случая молекулярной дифузии, он обратно пропорционален давлению. В реал аппаратах ст турбулизации газовой фазы оч ведика и турбулентная диффузия преобладает над молекулярной. Поэтому значение коэф массопередачи с ростом общего давления падает не линейно не смотря на это с ростом р скорость абсорб увел за счет повыш движ силы.

Зависимость степени абсорбции от давления в тарельчатых и насадочных абсорберах.