Курсовая работа / Расчет ХТС производства серной кислоты - 2005 / катализатор9

Расчет контактного аппарата окисления SO₂ в SO₃.

Расчет ведем, используя программу лабораторного практикума кафедры ОХТ, ЭВМ.

Подготовка к расчету:

Необходимо вычислить содержание SO₂ и O₂ перед входом в контактный аппарат в объемных процентах.

Перед КА газовая смесь состоит из SO_2, O₂ и N₂ (см. расчет материального баланса):

• N_практ(SO₂)=20,740кмоль, тогда V(SO₂)=20,740*22,4=464,576м³

• V(N₂)=3912,728м³

• N(O₂)=43,433-20,740=25,693кмоль, тогда V(O₂)=25,693*22,4=575,5232м³

Тогда объемные проценты будут равны

φ(SO₂)=464,576/(464,576+575,5232+3912,728)=9,38об.%

φ(SO₂)=575,5232/(464,576+575,5232+3912,728)=11,62об.%

Суммарный объемный расход газовой смеси составляет V₀=464,576+575,5232+3912,728=4952,83м³/ч=1,376м³/с

1.Расчет равновесной степени превращения диоксида серы.

Исходные данные:

• Исходные концентрации SO₂ и O₂ в поступающей газовой смеси (объемные доли) – 0,094 и 0,116

• Давление в аппарате – 1,2ата

• Интервал температур 693-973К

• Шаг по температуре 20К

Результаты расчета:

T, к	Xравн	Кр
693	0,9877	270,66
713	0,9807	171,35
733	0,9707	111,22
753	0,9566	73,87
773	0,9377	50,11
793	0,9130	34,66
813	0,8818	24,42
833	0,8438	17,49
853	0,7992	12,73
873	0,7487	9,40
893	0,6935	7,03
913	0,6351	5,33
933	0,5753	4,09
953	0,5159	3,17
973	0,4584	2,49

2.Расчет значений для линии оптимальных температур.

Это оптимальная температурная последовательность, позволяющая при данной степени превращения достигнуть максимальной скорости переработки реагентов.

Исходные данные:

• Исходные концентрации SO₂ и O₂ в поступающей газовой смеси (объемные доли) – 0,094 и 0,116

• Давление в аппарате – 1,2ата

• Интервал степеней превращения 0,1-0,99

• Шаг 0,1 для интервала (0,1-0,8) и 0,01 для интервала (0,8-0,99)

Результаты расчета:

x	Tопт, К
0,1	793
0,2	793
0,3	793
0,4	793
0,5	793
0,6	793
0,7	793
0,8	793
0,83	793
0,84	791,7
0,85	787,3
0,86	782,7
0,87	777,9
0,88	772,9
0,89	767,6
0,90	761,9
0,91	755,9
0,92	749,3
0,93	742,0
0,94	733,9
0,95	724,7
0,96	713,8
0,97	700,5
0,98	693,0
0,99	665,7

3.Оптимизация многослойного реактора с вводом холодного газа после первого слоя.

Исходные данные:

• Исходные концентрации SO₂ и O₂ в поступающей газовой смеси (объемные доли) – 0,094 и 0,116

• Давление в аппарате – 1,2ата

• Величина адиабатического разогрева ∆T_ад=262,8 (стр.154 [2])

• Число слоев катализатора n=5

• степень превращения на входе в реактор x_н=0

• Температура на входе в реактор Т_н=693К

• Степень превращения после реактора x_к=0,985

• Температура холодного газа Т_х.г.=473К

Результаты расчета:

Слой	xн	xк	Тн	Тк	Тау	V
1	0	0,6082	693	852,8	0,320	0,713
2	0,4337	0,7833	743,8	835,7	0,435	1
3	0,7833	0,9185	738,2	773,7	0,684	1
4	0,9185	0,9678	708,0	720,9	1,154	1
5	0,9678	0,9850	687,1	691,6	1,719	1

4,312

4.Оптимальный режим действующего реактора с вводом холодного газа после первого слоя.

Исходные данные:

• Исходные концентрации SO₂ и O₂ в поступающей газовой смеси (объемные доли) – 0,094 и 0,116

• Давление в аппарате – 1,2ата

• Величина адиабатического разогрева ∆T_ад=262,8 (стр.154 [2])

• степень превращения на входе в реактор x_н=0

• Температура холодного газа Т_х.г.=473К

• Число слоев катализатора n=5

• Времена контакта в слоях в расчете на первоначальный объем газа (по данным предыдущего расчета):

1	2	3	4	5
0,320	0,435	0,684	1,154	1,719

Результаты расчета:

Слой	xн	xк	Тн	Тк	Тау	V
1	0	0,5693	750,4	900,0	0,320	0,647
2	0,3686	0,7590	749,4	852,1	0,435	1
3	0,7590	0,9130	738,4	778,9	0,684	1
4	0,9130	0,9665	709,4	723,5	1,154	1
5	0,9665	0,9848	688,5	693,3	1,719	1

4,312

5.Расчет объема катализатора на каждом слое.

V_кат=V₀* Т_ау=1,376* Т_ау

Слой	1	2	3	4	5
Тау	0,320	0,435	0,684	1,154	1,719
Vкат	0,440	0,598	0,941	1,588	2,365