Реферат: Производство серной кислоты

Срок службы катализатора не менее 4 лет.

8. Термодинамический анализ

Расчет теплового эффекта реакции окисления SO2 в SO3:

2SO2 + O2 = 2 SO3

кДж

Q=-ΔН=196,6 кДж

Реакция экзотермическая – протекает с выделением тепла.

ΔS=

ΔG=ΔH-TΔS=-196,6-298*17,66=-5459,28

Энергия Гиббса значительно меньше нуля. Это значит, что реакция термодинамически возможна.

Расчет теплового эффекта реакции конденсации SO3:

SO3 + H2O = H2SO4

кДж

Q=-ΔН=174,26 кДж

Реакция экзотермическая- протекает с выделением тепла.

ΔS=Дж

ΔG=ΔH-TΔS=-174,26-298*-288,07=-86019,12

Энергия Гиббса значительно меньше нуля. Это значит, что реакция термодинамически возможна.

Таблица 1

Значения термодинамических величин

	2SO2 + O2 = 2 SO3
ΔН	-196,6 кДж
ΔS	17,66
Q	196,6
ΔG	-5459,28

Таблица 2

Значения Кр для реакции окисления SO2 при различных температурах

Температура, 0С	Температура, К	Константа равновесия, Кр
400	673	539,4
450	723	158,0
500	773	55,5
550	823	22,2
600	873	9,8

Вывод: реакция окисления SO2 наиболее полно протекает при невысоких температурах. Из этого следует, реакцию окисления SO2 целесообразно проводить при невысоких температурах. Повышение давления, по принципу Ле-Шателье, влияет положительно.

9. Кинетика процесса окисления диоксида серы

Константа скорости реакции: определяется из уравнения Аррениуса.

К=К0*е(-Еа/RT)=9,3*105*е(-79000/430*8,31)=0,13

Еа- энергия активации (79000Дж/моль)

R- газовая постоянная (8,31)

Е- температура

К0 – предэкспоненциальный множитель (9,3*105сек)

Расчет равновесной степени превращения

Таблица 3

Значения равновесной степени превращения при разных температурах

T, 0C	T, K	Kp	xp %
100	373	8,78	99,99
200	473	5,9	98,82
300	573	4,04	94,47
400	673	2,72	86,54
500	773	1,74	79,23

Таблица 4

Значения равновесной степени при различном содержании О2 и SO2 в газовой смеси

Т, оС	Содержание О2	Содержание SO2	хр
400	4	12	98,57
	6	12	93,29
	8	12	86,57

Исходя из полученных данных таблиц 3 и 4, можно сделать следующий вывод: с точки зрения равновесной степени превращения, процесс окисления диоксида серы нужно вести при низком содержании SO2 в газовой смеси и при низких температурах.

Расчет времени контактирования газовой смеси в контактном аппарате

Для того, чтобы рассчитать время контактирования, разделим слой катализатора на 5 частей.

Таблица 5

Время контактирования газа на первом слое катализатора

№ слоя	a	b	t	τ, сек
1	4	12	430	0,362
2	4	12		0,827
3	4	12		0,407
4	4	12		0,752
5	4	12		0,84

τ = ∑Δτ =3,188 сек

Общее время контактирования на первом слое котализатораτ =3,188 сек.

Таблица 5

Время контактирования газа на втором слое катализатора

№ слоя	a	b	t	τ, сек
1	4	12	400	0,953
2	4	12		1,124
3	4	12		1,352
4	4	12		1,448
5	4	12		1,503

τ = ∑Δτ =6,38 сек

Расчет увеличения температуры

Тк= Тн + λΔх=787,26 К

Тн, Тк –начальная и конечная температуры, К

 λ –коэффициент повышения температуры газа при изменении степени превращения на 1 % в адиабатических условиях

Δх – повышение степени превращения

10. Конденсация серной кислоты

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6