【正文】 C時(shí)， X T =。 C 由 X ? t e 平衡曲線查得： .8176。 2 反應(yīng)為絕熱操作，故 ?H = 0 ，即 ?H 1 + ?H 2 + ?H 3 = 0 進(jìn)口物料帶入的焓： H 1 = (nO2 C pO2 + n N 2 C pN 2 + n SO2 C pSO2 )?t = + + ） 0 ? 410） （ （ = ? 反應(yīng)生成焓： H 2 = H R ?n SO3 ν so3 = 10 3 = ? 1 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 2 的平均熱容分別為 kJ/(kmol C SO2 + O2 ??→ SO3 t 2 ?H 1 ?H 3 ↓ ↑ 1 H 0176。 C ) 表 9 熱量衡算結(jié)果 第一換 熱器 10866 第二換熱器 11217 第三換熱器 29443 第四換熱器 46024 名稱 交換熱量 kJ/h 傳熱溫差 ℃ KA 值 kJ/(h﹒℃ ) 根據(jù)以上計(jì)算可知，通過熱量衡算計(jì)算出的熱量進(jìn)行換熱流程的組合只有一種組合方式，即Ⅲ Ⅰ－ⅣⅡ組合，僅有一種組合方式，不具有對比性，因此我們對各段操作參數(shù)重新進(jìn)行調(diào)整，然后 進(jìn)行熱量衡算如下： 各段操作參數(shù)的確定 轉(zhuǎn)化器一段床層操作參數(shù)的確定 由前面的計(jì)算可知， 0℃時(shí)的反應(yīng)熱為 ? kJ mol 假設(shè)一段出口轉(zhuǎn)化率為 72%，以 1 小時(shí)進(jìn)料量為基準(zhǔn)，對一段床層做物料衡算： 進(jìn)一段氣體量及組成： 總氣體量： n總 = n SO2 = % = nO2 = % = n N 2 = % = 出一段氣體量及組成： n SO2 = (1 ? ) = kmol 化工學(xué)院化學(xué)工程系 31 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) n SO3 = = nO2 = ? = n N 2 = n總 = kmol 一段進(jìn)口溫度取 410℃，對第一段作熱量衡算：由文獻(xiàn) [3]查得 0～ 410℃時(shí) SO2＼ O2＼N2 的平均熱容 分別為 kJ/(kmol C ) ?t m 第四換熱器 熱流體： ? 142 ℃ ?→ 冷流體： 354 ← ?? 60 ℃ 30 化工學(xué)院化學(xué)工程系 76 .8 82 t m = 82 ? = ℃ 82 ln 由前面的計(jì)算可知： 換熱量 Q = / h , 則 KA = Q = = 46024kJ /(h ? 176。 C ) ?t m 第二換熱器 熱流體： ? ?→ 448 ℃ 冷流體： 422 ← ?? 349 ℃ 85 . 2 99 t m = 99 ? = ℃ 99 ln 由前面的計(jì)算可知： 換熱量 Q = / h , 則 KA = Q = = 11217 kJ /(h ? 176。 C 422176。 C Ⅱ 448176。 C Ⅳ 60176。 C 142176。 C 自主機(jī)來 191176。 C 176。 C 460176。 C 317176。 C 176。 C 176。 C Ⅰ 312176。 C 410176。℃ )： 0～ 140℃ 0～ ℃ SO2： SO2： SO3： O2： N2： N2： SO3： O2： Q 熱 = ∑ ni C pi ?t 1 ? ∑ ni C pi ?t 2 = ( + + + ) ( 0) ( + + + )t = 根據(jù)熱量平衡 : Q 冷 = Q熱 即 = ? 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 C p kJ/(kmol℃ )： 0～ 349℃ SO2： SO3： O2： N2： Q 冷 = ∑ ni C pi ?t 1 ? ∑ ni C pi ?t 2 = ? ( + + + )t = 根據(jù)熱量平衡 : Q 冷 = Q熱 ,解得 :t=349℃ 故冷流體進(jìn)第二換熱器的為 349℃ 化工學(xué)院化學(xué)工程系 27 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) 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 C p kJ/(kmol ? ( + + + )t 043 = 根據(jù)熱量平衡 : Q 冷 = Q熱 故去一吸的溫度為 191℃ . ,解得 :t=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 C p kJ/(kmol℃ )： 0～ 180℃ 0～ 455℃ SO2： SO2： SO3： SO3： O2： O2： N2： N2： Q 熱 = ∑ ni C pi ?t 1 ? ∑ ni C pi ?t 2 = ( + + + ) (455 0) ( + + + )t = 根據(jù)熱量平衡 : Q 冷 = Q熱 即 = ? 26 化工學(xué)院化學(xué)工程系 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 C p kJ/(kmol℃ )： 0～ 312℃ SO2： O2： N2： Q 冷 = ∑ ni C pi ?t 1 ? ∑ ni C pi ?t 2 = ? ( + + )t = 根據(jù)熱量平衡 : Q 冷 = Q熱 ,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 C p 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： 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 C p kJ/(kmol根據(jù)經(jīng)驗(yàn)本設(shè)計(jì)考慮的熱損失為 45℃。 根據(jù)組合方式對換熱器進(jìn)行熱量衡算 在確定換熱流程時(shí) ,必須有考慮熱損失?！?)： 0～ 180℃ 0～ 455℃ SO2： SO2： SO3： SO3： O2： O2： N2： N2： Q 3換 = ∑ ni C pi ?t 1 ? ∑ ni C pi ?t 2 = ( + + + ) (455 0) ( + + + ) (180 0) = = kJ 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 C p kJ/(kmol℃ )： 0～ 477℃ 0～ ℃ SO2： SO2： SO3： SO3： O2： O2： N2： N2： Q1換 = ∑ ni C pi ?t 1 ? ∑ ni C pi ?t 2 = ( + + + ) ( 0) ( + + + ) (477 0) = = kJ 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 C p kJ/(kmol℃ )： 0～ 40℃ 0～ 418℃ SO2： SO2： O2： O2： N2： N2： Q1需 = ∑ ni C Pi ?t 1 ? ∑ ni C pi ?t 2 = ( + + ) (418 0) ( + + ) (40 0) = = 22 化工學(xué)院化學(xué)工程系 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 C p kJ/(kmol C 由 X T ? t e 平衡曲線查得： .5176。 2 進(jìn)口物料的焓： = ( + + + ) (0 ? 415) = ? 反應(yīng)的焓： H 1 = ∑ ni C pi ?t H 2 = H R ?n SO3 ν so3 10 3 ( ? ) = = ? 1 四段出口溫度設(shè)為 435℃，由文獻(xiàn) [3]查得 0~435℃時(shí) SO2 、 SO3 、 O2 、 N2 的平均熱容分別為 kJ/(kmol C SO2 + O2 ??→ SO3 t 2 ?H 1 ?H 3 ↓ ↑ 1 H 0176。 C時(shí)， X T = 460 則 R = X = = X T λ = t 2 ? t1 ? 446 = = 240 X 2 ? X 1 ? 19 化工學(xué)院化學(xué)工程系 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) 轉(zhuǎn)化器四段床層操作參數(shù)的確定 對四段床層做物料衡算： 根據(jù)總轉(zhuǎn)化率和一轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)化率來求二轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)化率 由公式： X 即 f = X 1 + (1 ? X 1 ) X 2 = + (1 ? ) X 2 X 2 = , 二轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)化率取 總轉(zhuǎn)化率為： = + (1 ? ) = 進(jìn)四段氣體量： X f = X 1 + (1 ? X 1 )X 2 n SO2 = n SO3 = (1 ? ) = nO2 = n N 2 = n總 = 出四段氣體量： n SO2 = (1 ? ) = n SO3 = + = nO2 = ? = n N 2 = n總 = 四段進(jìn)口溫度取 415℃，對第四段作熱量衡算： 由文獻(xiàn) [3]查得 0~415℃時(shí) SO SOO N2 的平均熱容分別為 kJ/(kmol SO O N ℃ )： 、 、 、 出口物料的焓： = ( + + + )t = ? 又 H 3 = ∑ ni C pi ?t H 1 + ?H 2 + ?H 3 = 0 解得： t = 176。 C SO2 + O2 ???→ SO3 C ?2 0176。℃ )： 、 、 O 、 設(shè)以下反應(yīng)途徑： 1 ?H 446176。 C時(shí)， X T = % 460 由于 R , 取 R = ，則 X 2 = RX T = = 對第三段作物料衡算：以 1h 的進(jìn)料量為計(jì)算基準(zhǔn) 進(jìn)口物料量： n SO2 = nO2 = n總 = 出口物料量： n SO3 = n N