ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Оптимальные условия окисления S02 в S03 на ванадиевом катализаторе из "Производство серной кислоты Издание 2" Для достижения заданной степени контактирования газовая смесь, содержащая ЗО , должна соприкасаться с ванадиевой контактной массой определенное время. Практическими расчетами для упрощения определяют не истинное, а фиктивное время соприкосновения, при вычислении которого в расчетную формулу вводят не величину свободного объема между частицами катализатора, а весь объем контактной массы. [c.201] На рис. 7-8 изображены кривые, построенные по уравнению (7-19) в координатах х—Хц. По этому графику можно проследить зависимость степени контактирования от времени соприкосновения. Так, для достижения 60% контактирования в изотермических условиях при 500 С фиктивное время должно составлять 0,3 сек, а при 600 °С—почти в 2 раза меньше. При ведении процесса в оптимальных температурных условиях (кривая А) фиктивное время соприкосновения еще более сокращается. Кривая В соответствует условиям, когда процесс начинается при 450 °С, проводится адиабатически до достижения оптимальной температуры и далее протекает в оптимальных температурных условиях. [c.202] Здесь Хн и Хк—степень контактирования в начале и конце участка, доли единицы. [c.203] По описанному методу расчета при разделении каждого слоя контактной массы на четыре-пять участков вычисленный объем контактной массы отличается примерно на 10% от найденного графическим методом. С увеличением количества участков точность расчета повышается. [c.204] Метод суммирования особенно удобен для тех случаев, когда по выходе из отдельных слоев контактной массь (отдельные стадии процесса контактирования) к газу добавляется кислород или воздух, вследствие чего состав контактируемого газа изменяется (например, при получении серной кислоты по методу мокрого катализа, стр. 278 сл.). [c.204] Для облегчения расчетов количества контактной массы составлены таблицы значений фиктивного времени соприкосновения, рассчитанных по уравнению (7-19) для изотермических условий процессов, проводимых при разных температурах (табл. 36 и 37). Пример такого расчета приведен на стр. 229. [c.204] Примечание. Для температур 390—430 °С время соприкосновения исчисляется от начальной степени контактирования с = 0,9, для температур 440—460 °С—от начальной степени л = 0,6. [c.205] При степени контактирования х менее 0,95 коэффициент а почти не зависит от нее и постоянен для любого содержания SOg в газе. При х более 0,95 для каждой концентрации газа величина а изменяется тем больше, чем выше степень контактирования. [c.205] Все приведенные расчетной рассуждения относятся к гранулированной контактной массе (размеры гранул 5—8 мм). [c.205] С увеличением степени контактирования уменьшается содержание SO2 в отходящих газах. Так, при х=0,99 в отходящих газах содержится около 0,07% SOg. В большинстве случаев такие газы можно отводить в атмосферу без предварительной очистки. [c.206] Очень важным показателем работы контактного аппарата является также гидравлическое сопротивление, большая часть которого создается контактной массой. [c.207] Объем контактной массы, как видно из рис. 7-П,- сильно зависит от концентрации 50 в газе. Например, при концентрации 9% SOg требуется в два с лишним раза больше контактной массы на 1 т сутки H SO , чем при 7% SOg во столько же возрастает высота слоя контактной массы при одинаковом диаметре контактного аппарата. Однако с повышением содержания SOg уменьшается общий объем газа и соответственно снижается его скорость в контактной массе. Это приводит к резкому падению гидравлического сопротивления, так как скорость газа входит в уравнение (7-23) в степени 1,7. [c.207] Производительность сернокислотной системы можно еще более повысить, если одновременно увеличить концентрацию SOg в газе и количество контактной массы, чтобы сохранить высокую степень контактирования. Однако количество контактной массы при этом настолько возрастает (см. рис. 7-П), что ее стоимость и затраты электроэнергии на преодоление дополнительного гидравлического сопротивления катализатора существенно повлияют на технико-экономические показатели работы всего завода. Поэтому возможности повышения производительности в данном отношении ограничены. При работе же на концентрированном сернистом газе и недостаточно высокой степени контактирования должна предусматриваться очистка отходящих газов от сернистого ангидрида, что связано с дополнительными капитальными затратами на строительство очистной установки и расходами на ее обслуживание. В контактных аппаратах с промежуточным теплообменом при повышении концентрации SOg с 7 до 9% температура максимального разогрева контактной массы повышается на 17 °С. Поэтому первый слой катализатора должен состоять из термически стойкой контактной массы. Таким образом, концентрацию сернистого ангидрида в газе следует устанавливать с учетом ряда факторов, влияющих на технико-экономические показатели работы сернокислотного завода. [c.209] С течением времени активность контактной массы и степень контактирования д снижаются, поэтому для сохранения заданной величины X при прочих равных условиях надо изменить температуру процесса и рассчитать новый оптимальный режим контактного аппарата. Проведение таких расчетов связано с большими трудностями, поэтому пользуются приближенными, но достаточно удовлетворительными для практических условий графическими методами расчета. [c.209] На рис. 7-14 приведена диаграмма х—т для первого слоя контактной массы (на,входе в слой х=0) и содержания в газе 7% ЗОз и 11% Оа. Если в первом слое работающего контактного аппарата при температуре газа на входе в контактную массу 440 °С степень контактирования х=Ь,5, то на рис. 7-14 находим 1=0,15 сек. Это показывает, что в соответствии с уравнением (7-8) активность контактной массы в слое обеспечивает время соприкосновения т=0,15 сек. рассчитанное для свежей контактной массы. [c.210] Если повысить температуру газа на входе в контактную масу до 485 °С, то из рис. 7-14 следует, что при т=0,15 сек степень койтактирования составит л =0,64. В рассмотренном примере температура 485 °С является оптимальной, так как при ней достигается наиболее высокая степень контактирования. [c.210] Нахождение оптимальной температуры на входе во второй и последующие слои контактной массы усложняется тем, что изменяется не только активность катализатора в этих слоях, но и степень контактирования на входе в них (в результате снижения активности контактной массы в предыдущих слоях). В связи с этим на диаграмму х—х наносят несколько серий кривых. Каждая из серий соответствует различной степени контактирования на входе газа в слой контактной массы. Если степень контактирования на входе в данный слой не соответствует началу одной из серий кривых, производится интерполяция. [c.210] Вернуться к основной статье