【文章內(nèi)容簡介】 轉(zhuǎn)化率的關(guān)系 XT∕％ T適 ∕℃ 確定操作線 進(jìn)氣組成： SO2 占 8%， O2 占 10%， N2 占 82% 所選取 釩催化劑的起燃溫度為 360℃ 確定 轉(zhuǎn)化器一段進(jìn)口溫度 360℃ 氣體經(jīng)每層觸媒后溫度升高，計算式是： ? ?00t t x x?? ? ? (《 化工工藝工程設(shè)計 》 鄒蘭，閻傳智 編 ) 公式（ ） 8 表 3 二氧化硫的濃度與 λ 值的關(guān)系 SO2 濃度， % λ SO2 濃度， % λ SO2 濃度， % λ 2 59 6 173 10 278 3 88 7 200 11 303 4 117 8 226 12 328 5 145 9 252 13 506 由上表 查 得 ，濃度為 8%的 SO2 對應(yīng)的 λ 值為 226。 操作線溫度的確定： 已知 催化劑的起燃溫度為 360℃，使用的溫度為 400580℃，考慮到 應(yīng)使 操作線盡量與最適溫度曲線靠近，且 出口溫度在催化劑的使用溫度范圍內(nèi)，取原料氣的進(jìn)口溫度為 360℃，四段操作線的斜率根據(jù)原料氣中 SO2 的濃度查 表得 1/226?？紤]到原料氣的預(yù)熱過程是依次經(jīng)過第一、第二、第三、第四換熱器，對應(yīng)于第四、第一、第二、第三段反應(yīng)器的冷卻，所以如果考慮每個換熱器的換熱面積相當(dāng)，則出口氣體冷卻降溫的溫差應(yīng)為第一段大于第二段，第二段大于第三段，按照這個原則，分別取第一段的降溫的溫差為 65，第二段的降溫的溫差為 50，第三段的降溫的溫差為 40，并且每一段轉(zhuǎn)化器的出口溫度和轉(zhuǎn)化率對應(yīng)的點(diǎn)都在平衡曲線和最佳溫度曲線之間，由此估算得 到四段反應(yīng)器的操作曲線。 各段進(jìn)口溫度及轉(zhuǎn)化率 表 4 一次轉(zhuǎn)化分段轉(zhuǎn)化率和溫度 段數(shù) 一 二 三 四 轉(zhuǎn)化率 ∕％ 進(jìn)口溫度 ∕℃ 360 480 450 420 由圖 2 以及表 4 的數(shù)據(jù)可得： 轉(zhuǎn)化器第一段操作線 方程： t=360+226() 9 第二段操作線方程 ： t=480+226() 第三段操作線方程 ； t=450+213() 第四段操作線方程 ； t=420+213() 01300 350 400 450 500 550 600 650 700 750TXT 圖 2 四段反應(yīng)過程的 XT 關(guān)系圖 轉(zhuǎn)化工序物料衡算 本設(shè)計為 12 萬噸 /年硫酸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)工藝設(shè)計 （以每小時計算） ，由 SO2 =120200/(300 24 98 )= 可得實(shí)際進(jìn)氣總量為 為方便計算，本設(shè)計 假設(shè)進(jìn)氣總量為 1000kmol， 故在最后的 計算結(jié)果上需乘于系數(shù) 10 進(jìn)一段氣體量及成分 以 1000kmol的進(jìn)氣總量為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計算 ， 已知 SO2 占 8%， O2 占 10%， N2 占 82% 2 1 0 0 0 0 .1 1 0 0O k m o l? ? ? 2() 1 0 0 3 2 3 2 0 0Om k g? ? ? 2 3() 1 0 0 2 2 .4 2 2 4 0OVm? ? ? 2 1 0 0 0 0 .0 8 8 0S O k m o l? ? ? 2() 8 0 6 4 5 1 2 0SOm k g? ? ? 2 3() 8 0 2 2 .4 1 7 9 2SO ? ? ? 2 1 0 0 0 0 .8 2 8 2 0N k m o l? ? ? 2() 8 2 0 2 8 2 2 9 6 0Nm k g? ? ? 2 3() 8 2 0 2 2 .4 1 8 3 6 8NVm? ? ? 出一段氣體量及成分 2 8 0 (1 0 .8 1 8 6 ) 1 4 .5 1 2S O k m o l? ? ? ? 3 8 0 0 . 8 8 6 6 5 . 4 8 8S O k m o l? ? ? 2 110 0 65 .4 88 67 .2 562O k m ol? ? ? ? 2 820N kmol? 出二段氣體量及成分 2 8 0 (1 0 .9 0 7 1 ) 7 .4 3 2S O k m o l? ? ? ? 3 8 0 0 . 9 0 7 1 7 2 . 5 6 8S O k m o l? ? ? o 2=100 21 = 2 820N kmol? 出三段氣體量及成分 2 8 0 (1 0 .9 5 1 3 ) 3 .8 9 6S O k m o l? ? ? ? 3 8 0 0 . 9 5 1 3 7 6 . 1 0 4S O k m o l? ? ? 2 110 0 76 .1 04 61 .9 482O k m ol? ? ? ? 2 820N kmol? 出四段氣體量及成分 2 8 0 (1 0 .9 7 7 9 ) 1 .7 6 8S O k m o l? ? ? ? 3 8 0 0 . 9 7 7 9 7 8 . 2 3 2S O k m o l? ? ? 2 11 0 0 7 8 .2 3 2 6 0 .8 8 42O k m o l? ? ? ? 2 820N kmol? 由以上計算匯總 轉(zhuǎn)化器物料 衡算結(jié)果于表 5 11 表 5 轉(zhuǎn)化器物料衡算結(jié)果 （ Kmol ） （ Kg ） （ 3m標(biāo) ） V（％） 進(jìn)一段 SO2 8 O2 10 N2 82 ∑ 2174 100 出一段（進(jìn)二段） SO2 SO3 O2 N2 ∑ 471031 100 出二段（進(jìn)三段） SO2 SO3 O2 N2 ∑ 100 出三段（進(jìn)四段） SO2 SO3 O2 N2 ∑ 100 出四段 SO2 SO3 O2 N2 ∑ 100 12 轉(zhuǎn)化器各段的 熱量衡算 氣體的摩爾熱熔量可按下式求出 212 6 2 8 3221( 2 5 . 7 4 5 . 8 1 0 3 8 . 1 1 0 0 . 8 6 1 1 0 )TTPSOT T T d TC TT? ? ?? ? ? ? ? ?? ?? 212 6 2 8 3321( 1 5 . 0 9 1 5 . 2 1 0 1 2 0 . 7 1 0 3 . 6 2 1 0 )TTPSOT T T d TC TT? ? ?? ? ? ? ? ?? ?? 212 6 2221( 2 5 .7 4 1 .3 0 1 0 3 .8 6 1 0 )TTPOT T d TC TT??? ? ? ?? ?? 2122 6 221( 2 7 .1 8 0 .5 9 1 1 0 0 .3 3 8 1 0 )TTPNT T d TC TT??? ? ? ?? ?? 轉(zhuǎn)化一段反應(yīng)熱量和出口溫度 (1)進(jìn)轉(zhuǎn)化器第一段氣體帶入熱量（以每小時氣量計算） 。 已知 進(jìn)一段觸媒層氣體溫度為 360℃ ， 所以可得 各 組分 氣體的平均摩爾熱容： SO2 的平均摩爾熱容： 2 7 3 3 6 0 2 6 2 8 32732( 2 5 . 7 4 5 . 8 1 0 3 8 . 1 1 0 0 . 8 6 1 1 0 )4 4 . 7 1 / ( )360P SOT T T d TC k J m o l K? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?? O2 的平均摩爾熱容： 2 7 3 3 6 0 2 6 22732( 2 5 . 7 4 1 . 3 0 1 0 3 . 8 6 1 0 )3 0 . 8 0 / ( )360P OT T d TC k J m o l K? ??? ? ? ?? ? ?? N2 的平均摩爾熱容： 22 7 0 3 6 0 2 6 2270( 2 7 . 1 8 0 . 5 9 1 1 0 0 . 3 3 8 1 0 )2 9 . 7 8 / ( )360P NT T d TC k J m o l K? ??? ? ? ?? ? ?? 故 進(jìn)一段氣體每升高 1℃ 所需熱量 為 ： 13 SO2 所需熱量 ： 8 0 4 4 .7 1 3 5 7 6 .8 6 5 kJ?? O2 所需熱量 ： 1 0 0 3 0 .8 0 3 0 7 9 .5 2 1kJ?? N2 所需熱量 ： 8 2 0 2 9 .7 8 2 4 4 2 3 .0 6 kJ?? ∑所需總熱量 ： 帶入熱量 = 3 1 0 9 7 .4 4 3 6 0 1 1 1 8 8 6 0 0 kJ?? (2)已知 出 一段氣體溫度 545℃ ， 所以可得 各組分 氣體的平均摩爾熱容： SO2 的平均摩爾熱容：2 7 3 5 4 5 2 6 2 8 32732( 2 5 . 7 4 5 . 8 1 0 3 8 . 1 1 0 0 . 8 6 1 1 0 )4 6 . 8 4 / ( )545P SOT T T d TC k J m o l K? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?? SO3 的平均摩爾熱容： 2 7 3 5 4 5 2 6 2 8 32733( 1 5 . 0 9 1 5 . 2 1 0 1 2 0 . 7 1 0 3 . 6 2 1 0 )6 6 . 4 4 / ( )545P SOT T T d TC k J m o l K? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?? O2 的平均摩爾熱容： 2 7 3 5 4 5 2 6 22732( 2 5 . 7 4 1 . 3 0 1 0 3 . 8 6 1 0 )3 1 . 5 9 / ( )545P OT T d TC k J m o l K? ??? ? ? ?? ? ?? N2 的平均摩爾熱容： 22 7 0 5 4 5 2 6 2270( 2 7 . 1 8 0 . 5 9 1 1 0 0 . 3 3 8 1 0 )3 0 . 2 9 / ( )545P NT T d TC k J m o l K? ??? ? ? ??