Промышленность \ Общая химическая технология

Расчет четырехслойного аппарата с промежуточными теплообменниками, страница 5

Степень превращения в четвертом слое х=0,98. Слой мал, делить его не будем. В начале 4-го слоя температура равна 429°C, в конце 431°C.

В начале 4-го слоя степень превращении х=0,970, в конце слоя х=0,98.

При температуре 429°C к=0,72, К_р=215,1.

При температуре 431°C к=0,51, К_р=213,7.

Рассчитываем значения dx/dτ.

В начале 4-го слоя:

В конце 4-го слоя:

Соответственно в начале 4-го слоя и в конце 4-го слоя.

Среднее значение в 4-м слое:

Тогда

Определяем расход катализатора для каждого слоя.

Для первого слоя катализатора:

Для второго слоя катализатора:

Для третьего слоя катализатора:

Для четвертого слоя катализатора:

Расчет гидравлического сопротивления

Выполняется по формуле

где γ -плотность газа при средней температуре в слое

ω –фиктивная скорость газа, при считая как живое сечение аппарата (принимается в пределах 0,45 )

H-высота сечения аппарата, м

a – мольная доля SO₂ в исходном газе (0,075).

b – мольная доля O₂ в исходном газе (0,105).

675-коэффициент

Внутренний диаметр аппарата принимается исходя из заданной фиктивной скорости газа.

Расход газа при нормальных условиях составит

168450 =46,79

и =1атм

При средней температуре в 1-ом слое:

ω = 0,45

Диаметр (Внутренний) контактного аппарата:

Наружный диаметр больше внутреннего у может быть принят 20 м

Применительно к 1-му слою (объем катализатора равен 122,904) высота слоя катализатора , м:

Плотность газовой смеси, .

Гидравлическое сопротивление 1-го слоя

мм.водн.ст

При средней температуре во 2-ом слое:

ω = 0,45

Диаметр (Внутренний) контактного аппарата:

Наружный диаметр больше внутреннего у может быть принят 20м

Применительно ко 2-му слою (объем катализатора равен 89,316) высота слоя катализатора , м:

Плотность газовой смеси, .

Гидравлическое сопротивление 2-го слоя

мм.водн.ст

При средней температуре в 3-ом слое:

ω = 0,45

Диаметр (Внутренний) контактного аппарата:

Наружный диаметр больше внутреннего у может быть принят 20м

Применительно к 3-му слою (объем катализатора равен 88,171) высота слоя катализатора , м:

Плотность газовой смеси, .

Гидравлическое сопротивление 3-го слоя

мм.водн.ст

При средней температуре в 4-ом слое:

ω = 0,45

Диаметр (Внутренний) контактного аппарата:

Наружный диаметр больше внутреннего и может быть принят 20м Применительно к 4-му слою (объем катализатора равен 95,863) высота слоя катализатора , м:

Плотность газовой смеси, .

Гидравлическое сопротивление 4-го слоя

мм.водн.ст

Расчет материального баланса контактного аппарата

Исходными данными являются расход газа, его состав и степени превращения SO₂ в SO₃ по слоям катализатора.

Превращение сернистого ангидрида SO₂ в серный SO₃ происходит по реакции SO₂+ 0,5O₂= SO₃

График построен для 4х слоев катализатора с промежуточными теплообменниками между слоями для исходного газа, содержащего 7,5% SO₂ и 10,5% O₂. Параметры процесса приведены в таблице 1.

Расчет целесообразно проводить применительно к часовому расходу газа. Расход газа при н.у. составляет: 168450

Тогда расход SO₂:

расход O₂:

расход N₂:

Очевидно, что в ходе процесса количество сернистого ангидрида и кислорода уменьшается, а количество азота остается неизменным. Серный ангидрид первоначально отсутствует, а потом появляется, причем его количество от слоя к слою растет

I слой SO₂ + 0,5O₂ = SO₃

64 16 80

y₁z₁