книги из ГПНТБ / Амелин А.Г. Производство серной кислоты из сероводорода по методу мокрого катализа

Возможность использования вычислительных устройств для автоматического поддержания оптимального температурного ре­ жима .подтверждается следующими соображениями. В кон­ тактных аппаратах с промежуточным теплообменом процесс протекает в адиабатических условиях, поэтому повышение тем­ пературы газа на каждой полке контактного аппарата, про­ порциональное степени контактирования на этой полке, может быть использовано для определения степени контактирования. Кроме того, зная температуру газа на входе в каждый слой контактной массы, повышение температуры в слое и степень кон­ тактирования перед входом в данный слой (состав газа), можно определить активность контактной массы, т. е. константу скорости реакции kc в уравнении (III, 23). Поскольку все остальные пока­

ного устройства определяются степень контактирования на каж­ дом слое, константа скорости реакции, оптимальная темпера­ тура газа на входе в контактную массу.

Затем в результате воздействия на соответствующие клапаны контактного отделения устанавливается оптимальный темпера­ турный режим.

■В случае значительного снижения активности контактной массы, когда при соблюдении оптимального температурного режима на всех полках контактного аппарата общая степень контактирования становится ниже установленного предела и в отходящих газах содержится сернистого ангидрида больше, чем допускается по санитарным нормам, вычислительное устрой­ ство дает соответствующий сигнал или останавливает процесс. Таким образом, применение вычислительного устройства исклю­

при создании цехов-автоматов.

Скорость процесса окисления сернистого ангидрида на ванадие­ вом катализаторе определяется уравнением (III, 22). С пониже­ нием активности контактной массы энергия активации Е [в урав­ нении (III, 23)1 практически не изменяется14. Снижение константы скорости реакции, определяемой уравнением (III, 23), объясняет­ ся уменьшением коэффициента k0. Определение его необходимо для нахождения константы скорости реакции и оптимальных условий процесса.

Поскольку количество контактной массы, загруженной в каждый слой контактного аппарата, известно, а производитель­ ность аппарата должна оставаться неизменной, фиктивное время соприкосновения ■ является величиной постоянной. Поэтому

171

из уравнений (III, 22) и (III, 23) следует:

*Е

При адиабатическом процессе (который протекает в контакт­ ных аппаратах с промежуточным теплообменом) зависимость

Для заданного состава газовой смеси при постоянном давле­ нии и заданной температуре Т0 на входе газа в контактную мас­ су равновесная степень контактирования при движении газа по контактной массе зависит только от температуры:

Т, если произвести указанные преобразования). Решив это урав­ нение, можно определить значение /г0. Далее по известным зна­ чениям к0, т и х0 требуется определить величину Т, при которой достигается максимальная степень контактирования х. Для этого вначале необходимо решить уравнение (III, 22), затем исследовать найденную зависимость

x = f(T 0) (VI, 6)

на максимум обычным приемом и определить таким путем темпе­ ратуру газа Т0 (на входе в слой контактной массы), при которой достигается максимальная степень контактирования. Степень контактирования на входе в первый слой контактной массы рав­

172

на нулю, на входе во второй и последующие слои контактной массы равна сумме степеней контактирования в предыдущих слоях.

Обычно температура газа на входе в контактную массу и на выходе из нее измеряется непрерывно для каждого слоя контакт­ ной массы, поэтому нетрудно определить повышение температуры газа в каждом слое и таким путем установить степень контакти­ рования до и после каждого слоя. Следовательно, при исполь­ зовании вычислительного устройства дополнительных измерений параметров технологического процесса в промышленных контакт­ ных аппаратах не требуется. Но так как температура газа по сечению слоя контактной массы неодинакова, необходимо уста­ новить несколько последовательно соединенных термопар или смесительные устройства после каждого слоя контактной мас­ сы и измерять температуру газа после смешения.

Таким образом, в присутствии катализатора, расположен­ ного на полках контактного аппарата, поддержание оптимальных условий процесса с помощью вычислительного устройства (при

температура газа на входе в контактную массу; для этого иссле­

ляемый соответствующему регулятору, который поддерживает оптимальную температуру.

Для поддержания оптимальных условий процесса окисления сернистого ангидрида на катализаторе может быть использован другой прием. Из уравнения (VI, 2) следует, что увеличение степени контактирования на слое контактной массы пропорцио­ нально повышению температуры:

Поэтому для достижения оптимальных условий процесса необ­ ходимо поддерживать максимальную разность температур газа на выходе из слоя контактной массы и на входе в него:

В этом случае импульс, характеризующий разность темпера­ тур газа [уравнение (VI, 7)], используется вычислительным устрой­ ством для воздействия на регулятор температуры газа на входе

вслой, что обеспечивает поддержание максимальной разности. Преимущества и недостатки описанных методов поддержания

оптимальных условий процесса могут быть выявлены опытным путем.

173