【正文】 所示。 ? 因此催化劑的粒徑應(yīng)綜合考慮，既能保證反應(yīng)速率較快，又能保證氣體流動阻力較小。 ? 圖 27 溫度與平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系 （ 2）催化劑的粒徑 ? 催化劑的粒徑太小，氣流的阻力較大，但擴散速率較大，反應(yīng)速率較快。實際選用反應(yīng)溫度為 430～ 450℃ ，單程轉(zhuǎn)化率為 95%以上。 反應(yīng)溫度 ? 當溫度下降，反應(yīng)速率降低，動力學是不利的；但平衡常數(shù)增加，平衡轉(zhuǎn)化率也增加，熱力學是有利的。 2123322??????????????????SOSOSOSOOppkpppkr催化氧化反應(yīng)速率方程式 ? 為了便于計算，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)建立的反應(yīng)速率方程式為： ? ? SO*2 為 SO2的平衡濃度 *3222???????? ??SOSOSOO ccckcr 催化氧化的工藝條件 ? （ 1）反應(yīng)溫度 ? （ 2）催化劑的粒徑及用量 ? （ 3）最終轉(zhuǎn)化率 ? （ 4）反應(yīng)壓力 ? （ 5）原料氣組成 ? （ 6）空間速率 （ 1）反應(yīng)溫度 ? 由于 SO2催化氧化為可逆放熱反應(yīng)，因此溫度變化對動力學和熱力學的影響剛好相反?；瘜W動力學方程為： ? 式中， k1 ， k2為正逆反應(yīng)速率常數(shù)，對于釩催化劑， a = 。 （ 2）催化氧化反應(yīng)機理 ? a、 O2和 SO2分別從氣相主體向催化劑表面擴散； ? b、 O2被催化劑活性吸附，形成 O2； ? +V4+ → V5+ + O ? O +V4+ → V5+ + O2 ? c、 SO2和在催化劑表面發(fā)生反應(yīng) SO3； ? SO2 + 2V5+ + O2 → SO3 + 2 V4+ ? d、生成的 SO3在催化劑表面解吸； ? e、解吸后的向氣相主體擴散。 ? 引起釩催化劑中毒的物質(zhì)：三氧化二砷、二氧化硒、氟化氫、酸霧。載體，能吸附催化劑的多孔性物質(zhì)，本身沒有催化性能，但能把催化劑分散開。助催化劑，提高主催化劑催化性能的物質(zhì)。 （ 1）反應(yīng)催化劑 ? 生產(chǎn)對催化劑的要求：活性高，反應(yīng)活化能低，壽命長，不易破碎、老化和中毒，價格便宜，原料易得。 )(eeppexbpaxKKX???? 表 二氧化硫氧化的平衡轉(zhuǎn)化率 ? t / ℃ Kp p≈ MPa時的 xe / % SO2 7 O2 SO2 9 O2 400 440 450 138 500 550 600 700 800 900 1000 1100 反應(yīng)速率 ? （ 1）反應(yīng)催化劑 ? （ 2）催化氧化反應(yīng)機理 ? （ 3）催化氧化反應(yīng)速率方程式 反應(yīng)速率 ? 二氧化硫氧化反應(yīng)的活化能為 209 kJ / mol，要使這一反應(yīng)達到生產(chǎn)上的要求，反應(yīng)溫度要 1000℃ 以上，但此時平衡轉(zhuǎn)化率為 5%。反應(yīng)平衡常數(shù) Kp為： HSOOSO OV ???? ??? 322 223OSOSOppppK??平衡常數(shù)與平衡轉(zhuǎn)化率 ? 在 400～ 700℃ 的范圍內(nèi) ， 平衡常數(shù) Kp與平衡溫度 Te的關(guān)系為： ? og ??TeK p? 平衡常數(shù) Kp與平衡轉(zhuǎn)化率 xe的關(guān)系為： ? SO2 + + N2 → SO3 總計 ? 反應(yīng)前的摩爾分數(shù) ? a b c 0 a+b+c=1 ? 平衡時的摩爾分數(shù) ? a – axe b c axe 1 – axe ? 各組分分壓 axaxap e ??axaxbp e ??axaxp e ?? 將各組分分壓代入反應(yīng)平衡常數(shù) Kp的計算公式，求出平衡轉(zhuǎn)化率 xe為： ? 下表就是根據(jù)平衡轉(zhuǎn)化率的計算公式求出在不同溫度和不同原料氣組成條件下二氧化硫的平衡轉(zhuǎn)化率。 ? 酸洗法的特點是產(chǎn)生的廢酸具有一定的濃度，便于處理；但設(shè)備投資大。 ? 圖 26 “文、泡、電 ” 水洗流程 酸洗法 ? 酸洗法在爐氣回收熱量和旋風分離器除塵后，用 10～ 30%的硫酸洗滌爐氣，其流程為： ? 出爐氣體 → 旋風除塵 → 電除塵 ? → 空塔洗滌 → 填料塔洗滌 → 一級電除霧→ 增濕 → 二級電除霧 → 干燥 → 凈化的反應(yīng)器 酸洗法 ? 這個流程的第 2步是除塵，第 4步是降溫度和除去 As2O HF、 SeO2和 SO3等雜質(zhì)。從發(fā)展趨勢看，此法應(yīng)淘汰。氣體中的酸霧（帶電灰塵）則用電除霧器除去，如圖 25所示。 水洗法 ? 水洗法首先用廢熱鍋爐回收熱量，旋風分離器除塵（圖 23所示），然后在文氏管洗滌器內(nèi)用水淋洗爐氣（圖 24所示），使溫度迅速下降到 70℃ 以下。這些雜質(zhì)必須除去，否則會阻塞管道、引起催化劑中毒，我國規(guī)定的各項指標為：水分 100ppm；礦塵 2ppm；砷 5ppm；氟 10ppm；一級酸霧 35ppm；二級酸霧 5ppm。反應(yīng)過程中，由于顆粒強烈翻騰、沖撞，傳熱速率很快，反應(yīng)生成的熱量通過爐壁或冷卻水管帶走，生成水蒸氣，回收熱量。操作時，硫鐵礦從加料口 4進入爐膛，空氣從進口 1進入，經(jīng)風帽 2分成許多細流噴入爐膛與硫鐵礦反應(yīng)?？諝饬刻?，則 F