【正文】 條件下，低溫催化劑 S107 的活性相同的條件下比其它型號(hào)的低溫催化劑更容易達(dá)到熱平衡 [7]，對(duì)于低溫 催化劑要優(yōu)先考慮 S107。在設(shè)計(jì)反應(yīng)器時(shí)，所選擇的操作溫度應(yīng)處于催化劑的活性溫度范圍內(nèi)，并在盡量高的反應(yīng)速率下進(jìn)行轉(zhuǎn)化，以減少催化劑的用 量，而且使轉(zhuǎn)化率盡可能的高。 E1,E2 正、逆反應(yīng)活化能， J/mol。依次交替使用第一類條件式（確定各段進(jìn)口點(diǎn)）和第二類條件式（確定各段出口轉(zhuǎn)化率），直至第四段為止。應(yīng)燮堂 提出了平衡轉(zhuǎn)化率的對(duì)比率 R的概念 ［ 10］ ，即 R=X/XT，用實(shí)際轉(zhuǎn)化率和平衡轉(zhuǎn)化率的比值來判斷達(dá)到 要求轉(zhuǎn)化率的難易?！?)： 、 、 設(shè)以下反應(yīng)途徑： 青海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè) 計(jì)： 西寧地區(qū)年產(chǎn) 3 萬噸 100%硫酸轉(zhuǎn)化工序工藝初步設(shè)計(jì) 16 化工學(xué)院化學(xué)工程系 CSOOSOCHHtSOOSOCHH??? ????????? ??????021021410322313222 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 反應(yīng)為絕熱操作，故 0??H ，即 0321 ?????? HHH 進(jìn)口物料帶入的焓： kJtCnCnCnH pSOSOpNNpOO)( 2222221???????????????）（）（ 反應(yīng)生成焓： kJso nHH SOR 061 332 3 ?????????? ? 根據(jù)催化劑的活性溫度范圍 ， 假設(shè)出口溫度為 580℃ ， 由 文獻(xiàn) [3]查得 0~580℃時(shí) SO SO O N2 的平均熱容分別為 kJ/(kmol℃ )： 、 、 、 設(shè)以下反應(yīng)途徑： CSOOSOCHHtSOOSOCHH??? ????????? ??????021021446322313222 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 進(jìn)口物料的焓： ? ?kJtpCnH ii)4460(1????????????????反應(yīng)的焓： ? ? kJso nHH SOR 32 3 ??????????? ? 三段出口溫度為 460℃ ， 由 文獻(xiàn) [3]查得 0~460℃ 時(shí) SO SO O N2的平均熱容分別為 kJ/(kmol℃ )： 0～ 40℃ SO2： O2： N2： 0～ 418℃ SO2： O2： N2： J66096030. 9726 1 0 4 4 5 .5 1 0)( 4 0452). 2 .7 5 (0)( 4 1 86940).( 4 2 .7 5Q 21i1ktCntCn piiPi??????????????????? ??需 進(jìn)一段 進(jìn)二段 進(jìn)三段 物 質(zhì)的量kmol 百分含量 % 物質(zhì)的量kmol 百分含量 % 物質(zhì)的量 kmol 百分含量 % SO2 SO3 O2 N2 ∑ 100 100 100 出三段 進(jìn)四段 出四段 物質(zhì)的量kmol 百分含量 % 物質(zhì)的量kmol 百分含量 % 物質(zhì)的量 kmol 百分含量 % SO2 SO3 86866868686 O2 N2 ∑ 100 100 100 化工學(xué)院化學(xué)工程系 23 由一吸來的氣體中各組分的量 ： SO2： SO3 ： kmol O2： N2： 由一吸來氣體的溫度為 60℃，四段進(jìn)口溫度為 422℃（計(jì)入熱損失 12℃ ）， 由 文獻(xiàn) [3]查 得 各溫度下的平均熱容 pC kJ/(kmol℃ )： 0～ 180℃ SO2： SO3： O2： N2： 0～ 455℃ SO2： SO3： O2： N2： kJ 0)( 1 8 0) (0)( 4 5 5)( 3 . 0 3 5 3Q 213??????????????????????? ?? tCntCn piipii換 第四換熱器的計(jì)算 進(jìn)出口氣體中 各組分的量： SO2： SO3 ： kmol O2： N2： 四段出口氣體的溫度為 ℃，去二吸的溫度為 140℃（計(jì)入熱損失 5℃ ）， 由 文獻(xiàn) [3]查 得 各溫度下的平 均熱容 pC kJ/(kmol根據(jù)經(jīng)驗(yàn)本設(shè)計(jì)考慮的熱損失為 45℃?！?)： 0～ 312℃ SO2： O2： N2： 1 5 8 4 6 .7 9 4 7 0 6 4 7 6)( 4 2 . 7 7 0 6 4 7 6Q 21???????????? ??ttCntCn piipii冷 根據(jù)熱量平衡 : 熱冷 ? ,解得 :t=312℃ 故冷流體進(jìn)第一換熱器的為 312℃ 第三換熱器 冷流體進(jìn)口溫度為 40℃ ,出口溫度為 317℃ , 由 文獻(xiàn) [3]查 得 各溫 度下的平均熱容 pC kJ/(kmoltCntCn piipii熱根據(jù)熱量平衡 : 熱冷 ? ,解得 :t=191℃ 故去一吸的溫 度為 191℃ . 第二換熱器 由上面的計(jì)算可知熱流體的熱量 為： Q 熱 = 冷流體的出口溫度為 422℃，設(shè)進(jìn)口溫度為 340℃ , 由文獻(xiàn) [3]查 各溫度下的平均熱容 pC kJ/(kmol℃ )： 0～ 140℃ SO2： SO3： O2： N2： 0～ ℃ SO2： SO3： O2： N2： 1 3 1 8 5 . 7 5 4 ) . 1 5 2 (0)( 4 3 0 . 5)( 0 . 1 5 2Q 21i????????????????????? ?? tCntCn piipi熱根據(jù)熱量平衡 : 熱冷 ? 即 t7 5 3 1 8 59 9 8 7 0 6 5 70 6 0 0 3 7 4 7 ?? 解得 : t=142℃ 設(shè)去一吸的溫度為 142℃ , 由文獻(xiàn) [3]查得 該溫度下的平均熱容 pC kJ/(kmolC自一吸來142 176。C410 176。C446 176。C 176。C去一吸418 176。C 176。℃ )： 、 、 、 設(shè)計(jì)以下反應(yīng)途徑： 青海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè) 計(jì)： 西寧地區(qū)年產(chǎn) 3 萬噸 100%硫酸轉(zhuǎn)化工序工藝初步設(shè)計(jì) 34 ?！?)： 、 、 設(shè)以下反應(yīng)途徑： CSOOSOCHHtSOOSOCHH??? ????????? ??????021021410322313222 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 反應(yīng)為絕熱操作，故 0??H ，即 0321 ?????? HHH 進(jìn)口物料帶入的焓： kJtCnCnCnH pSOSOpNNpOO)( 2222221???????????????）（）（ 反應(yīng)生成焓： kJso nHH SOR 061 332 3 ?????????? ? 根據(jù)催化劑的活性溫度范圍 ,假設(shè)出口溫度為 580℃ , 由文獻(xiàn) [3]查得 查得 0~580℃時(shí) SO SO O N2的平均熱容分別為 kJ/(kmolC317 176。C448 176。C415 176。C475 176。CⅢⅡⅣⅠ477 176。C40 176?！?)： 0～ 349℃ SO2： SO3： O2： N2： )( 3 . 0 3 5 Q 21?????????????? ??ttCntCn piipii冷根據(jù)熱量平衡 : 熱冷 ? ,解得 :t=349℃ 故冷流體進(jìn)第二換熱器的為 349℃ 青海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè) 計(jì)： 西寧地區(qū)年產(chǎn) 3 萬噸 100%硫酸轉(zhuǎn)化工序工藝初步設(shè)計(jì) 28 化工學(xué)院化學(xué)工程系 第四換熱器 冷流體進(jìn)口溫度為 60℃ ,出口溫度為 354℃ (計(jì)入熱損失 5℃ ), 由文獻(xiàn) [3]查得 各溫 度下的平均熱容 pC kJ/(kmol℃ )： 0～ 180℃ SO2： SO3： O2： N2： 0～ 455℃ SO2： SO3： O2： N2： 5t1 5 4 7 4 . 2 2 9 9 4 4 ) . 0 3 5 3 (0)( 4 5 5805).( 3 . 0 3 5 3Q 21i????????????????????? ?? tCntCn piipi熱 根據(jù)熱量平 衡 : 熱冷 ? 即 5 4 7 3 7 7 4 7 4 1 5 9 3 7 ?? 化工學(xué)院化學(xué)工程系 27 解得 :t=191℃ 設(shè)去一吸的溫度為 191℃ , 由文獻(xiàn) [3]查得 該溫度下的平均熱容 pC kJ/(kmol 第一換熱器 由上面的計(jì)算可知熱流體的熱量 為： Q 熱 = 由一吸來的氣體中 各組分的量： SO2： SO3 ： kmol O2： N2： 冷流體的出口溫度為 418℃，設(shè)進(jìn)口溫度為 300℃ , 由 文獻(xiàn) [3]查 得 0～ 418℃時(shí)的平均熱容 pC kJ/(kmol 根據(jù)組合方式對(duì)換熱器進(jìn)行熱量衡算 在確定換熱流程時(shí) ,必須有考慮熱損失?！?)： 0～ 477℃ SO2： SO3： O2： N2： 0～ ℃ SO2： SO3： O2： N2： kJ 0)( 4 7 7) (0)( 5 7 7 . 8)( 1 1 . 9 7Q 211??????????????????????? ?? tCntCn piipii換 第二換熱器的計(jì)算 進(jìn)出口氣體中 各組分的量： SO2： SO3 ： kmol O2： N2： 換熱器進(jìn)口氣體的溫度為 ℃ ,出口溫度為 448℃（計(jì)入熱損失 5℃ ）， 由 文獻(xiàn) [3]查 得 各溫度下的平均熱容 pC kJ/(kmol℃ )： 、 、 、 設(shè)計(jì)以下反應(yīng)途徑： 化工學(xué)院化學(xué)工程系 21 CSOOSOCHHtSOOSOCHH??? ????????? ??????021021415322313222 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 進(jìn)口物料的焓： ? ?kJtpCnH ii)4150(1????????????????反應(yīng)的焓： ? ? kJso nHH SOR 3323 ??????????? ? 四段出口溫度設(shè)為 435℃ ， 由 文獻(xiàn) [3]查得 0~435℃ 時(shí) SO SO O N2 的平均熱容分別 為kJ/(kmol℃ )： 、 、 、 設(shè)計(jì)以下反應(yīng)途徑： CSOOSOCHHtSOOSOCHH??? ????????? ??????021021475322313222 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 進(jìn)口物料所帶入的焓： ? ? ? ?? ?kJtpCnH ii1?????????????????????? ? ? kJso nHH SOR 284 51 3323 ??????????? ? 出口溫度為 510℃