2.3.9.Технологические расчеты
На основании полученных данных рассчитать для трех температур, указанных преподавателем: X -степень превращения, вычисленную по точной формуле; W - объемную скорость; - время контактирования исходных веществ в реакционной зоне; I - интенсивность работы катализатора; - расходные коэффициенты по сырью. Данные свести в табл.2.3.7.
Таблица 2.3.7
Показатели процесса окисления оксида серы (IV)
Т, 0К |
A %об. |
B',% об. |
X, % |
W, м3/(м3ч) |
, сек |
I, кг/(чм3) |
стех |
практ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Исходные данные для расчета могут быть заданы преподавателем. Расчет материального баланса и технологические расчеты в этом случае выполняются по тем же требованиям аналогичным образом. Расчет степени превращения при этом выполняется по формуле (2.3.8) (см. Приложение ).
2.3.10. Задание
1. Провести опыт при заданных преподавателем условиях и записать экспериментальные данные в соответствующие таблицы.
2. Рассчитать степень превращения оксида серы (IV) в оксид серы (VI).
3. Построить графические зависимости от температуры равновесной (табл. 2.3.1) и практической степени превращения оксида серы (IV).
4. Рассчитать материальный баланс и основные технологические показатели процесса.
Приложение Определение степени превращения so2 в so3 (степени контактирования)
При
расчете точной степени превращения SO2
в SO3
необходимо
учитывать изменение числа молей при
протекании реакции. Если содержание
SO2
в газовой смеси до и после контактирования
в мольных долях равно соответственно
а
и b,
а степень превращения х,
то число молей SO3,
образовавшегося из 1 моля газовой смеси,
поступающей на контактирование, равно
ах,
а число молей непрореагировавшего SO2
а(1-х).
При этом в соответствии со стехиометрией
реакции число молей прореагировавшего
кислорода составит
.
Количество газовой смеси, остающейся
после контактирования, в молях:
Следовательно мольная доля SO2 в газовой смеси после контактирования
(2.3.7)
Из уравнения 2.3.7 выразим степень превращения SO2 (в долях единицы)
(2.3.8)
Поскольку в реальных условиях исходная концентрация SO2 не превышает 10%, величина изменения числа молей не превышает 0,05 и для приблизительных расчетов ею можно пренебречь. В этом случае уравнение (2.3.7) преобразуется к обычному виду (см. гл.I), характерному для процессов при постоянном объеме:
(2.3.9)
Выбор той или иной формулы для расчета определяется методом анализа: для хроматографического метода – удобнее уравнение 2.3.8, для йодометрического – уравнение 2.3.11.
При расчете степени превращения на основе экспериментально полученных результатов по количеству вытекающей воды при анализе газовой смеси после контактирования процент SO2 определяется не по отношению ко всей газовой смеси, а к газовой смеси без SO3. Тогда условное содержание SO2 в газе после контактирования B΄:
,
(2.3.10)
где ах- мольная доля SO3 в газе после контактирования.
Тогда
(2.3.11)