швидкості окислення, Па - 1? с - 1;
К про - пред'експонента; К о=0,225 [1];
Е - енергія активації, Дж/моль;
R - універсальна газова постійна, 8,326 Дж/моль? К ;
Т - абсолютна температура, К .
К =0,225? е - 59871/8,326? 729,24=1,17? 10-5 Па - 1? с - 1.
Реакція окислення SO2 в SO3 оборотна. Константа рівноваги Кр цієї реакції також залежить від температури і в інтервалі 390 - 650 оС може бути обчислена по емпіричному рівнянню:
lg K p =(30)
K p =,
K p =0,379.
Час контактування на першій ділянці першого шару визначаємо з рівняння:
, (31)
де - час контактування, с.;
х - ступінь перетворення, д. е.;
а - концентрація SO2 в газі, д. е.;
в - концентрація O2 в газі, д. е.;
К - константа швидкості реакції, Па - 1? с - 1;
Р - загальний тиск, Па.
(32)
.
с.
Для другої ділянки першого шару:
а =0,11; t н=456 оС; х =0,32;
в =0,10; Р =105 Па; х =0,2.
T к=456 + 302? 0,2=516,4 оС=789,4 К.
К =0,225? е - 59871/8,326? 789,4=2,48? 10-5 Па - 1? С - 1.
lg K p =;
K p =0,116.
.
с.
Для третьої ділянки першого шару:
а =0,11; t н=516,4 оС; х =0,52;
в =0,10; Р =105 Па; х =0,2.
T к=516,4 + 302? 0,2=576,8 оС=849,8 К.
К =0,225? е - 59871/8,326? 849,8=4,75? 10-5 Па - 1? С - 1.
lg K p =;
K p =0,042.
.
с.
Для четвертої ділянки першого шару:
а =0,11; t н=576 оС; х =0,6;
в =0,10; Р =105 Па; х =0,08.
T к=576 + 302? 0,08=600,16 оС=873,16 К.
К =0,225? е - 59871/8,326? 873,16=5,96? 10-5 Па - 1? С - 1.
lg K p =;
K p =0,029.
.
с.
Аналогічно виконуються розрахунки для інших верств катализаторной маси. Результати розрахунків часу контактування наведені в табліце11.
Таблиця 11 - Результати розрахунків часу контактування
Слойt н t до х х 1 шар ділянку 1 ділянка 2 ділянка 3 ділянка 4 +420456516576 +456516576600 0,12 0,32 0,52 0,60 0,12 0,2 0,2 0,08 0,094 0,083 0,073 0,0690,130 0,147 0,130 0,076 0,4832 шар ділянку 1 ділянка 2 ділянка 3 ділянка 4 +420435450455 +435450455459 0,67 0,75 0,85 0,90 0 , 07 0,08 0,10 0,05 0,053 0,052 0,050 0,0490,182 0,206 0,182 0,106 0,6763 шар ділянку 1 ділянка 2 ділянка 3412 412,5 413 412,5 413 413,8 0,92 0,94 0,96 0,02 0,02 0,02 0,046 0,045 0,0460,423 0,227 0,227 0,8774 шар ділянку 1 ділянка 2 ділянка 3410 410,2 410,4 410,2 410,4 411 0,97 0, 98 0,996 0,01 0,01 0,016 0,462 0,462 0,4620,563 0,330 0,423 1,316ІТОГО: 3,352
Зі збільшенням числа ділянок на кожному шарі загальний час контакту знижується.
Обсяг контактної маси
Обсяг контактної маси визначаємо, приймаючи значення коефіцієнтів запасу відповідно до конструкції контактного апарату:
V= k ? V? , (33)
де V - об'єм газу при нормальних умовах, м3/с;
- час контактування в шарі, с;
k - коефіцієнт запасу [1].
V1=4? 35,41? 0,483=68.41 м3;
V2=2? 35,41? 0,676=47,87 м3;
V3=1.3? 35,41? 0,877=40,37 м3;
V4=1,35? 35,41? 1,316=62,90 м3;
Всього: 219,55 м3.
Площа кожного шару контактної маси визначаємо з рівняння:
F=V/3 600 ?, (34)
де V - об'єм газу при нормальних умовах, м3/с;
- фіктивна швидкість газу при нормальних умовах, м3/с; приймаємо
=0,3 м3/с.
F1=F2=F3=F4=F5=м2.
Отже, внутрішній діаметр контактного апарату буде дорівнює:
D=(35)
D == 12,26 м2.
З практики хімічної технології виявлено, що ми технологічно не вміємо розподіляти газ в апаратах діаметром більше 8 метрів. Тому, приймаємо до установки дві контактних апарату, кожен площею по 60 м2, тоді отримаємо радіус кожного апарата 4,36 м, відповідно діаметр 8,7 м.
Висота шарів контактної маси складе:
h1=м;
h2=м;
h3=м;
h4=м;
Загальна висота шарів: 1,86 м
За практичним даними приймаємо простір над шарами 0,5 радіуса, під шарами? радіусу.
Простір над першим, друг...
