Описание схемы

Исходная сера поступает в плавитель, где плавясь нагревается до температуры 120⁰С и уже в виде жидкости поступает в печь циклонного типа 1 и нагревается до температуры 1300⁰С, затем в котел-утилизатор 2, поступает сверху в пятислойный контактный аппарат 7 с температурой 440⁰С и концентрацией SO₂ 10%.

В трех верхних слоях катализатора происходит окисление диоксида серы примерно на 60 % в каждом и адиабатическое повышение температуры. Охлаждением газа в теплообменниках между полками достигается ступенчатое приближение к оптимальной кривой. На выходе из третьего слоя достигается степень превращения SO₂ в SO₃ на 93 – 95 %, при этом адиабата приближается к равновесной кривой и скорость реакции сильно уменьшается

Воздух осушается в сушильной башне 9, орошаемый 98%-ной кислотой. После подогрева в теплообменниках 8б и 8в в межтрубном пространстве направляется в печь 1.

Газ после первого слоя теплообменника 8а по трубам снова возвращается в контактный аппарат. После 2-го слоя газ поступает в теплообменник 8г по трубам и снова возвращается в контактный аппарат 7. После 3-го слоя газ поступает на абсорбцию по трубам теплообменников 8д, 8б, 8в в первый моногидратный абсорбер 10. После абсорбции газ выходит сверху и через теплообменники 8д, 8б, 8в направляется на 4-й слой контактного аппарата 7, где содержащийся в газе диоксид серы (около 0,5 %) окисляется на 90 – 95 %. Перед 4-ым слоем вводится дополнительное количество воздуха. После 5-го слоя (где селективность процесса составляет 99,5 % и выше) газ используется для подогрева воды в экономайзере 3 и уже оттуда направляется во второй моногидратный абсорбер 11, где происходит окончательное поглощение и выдача 93% H₂SO₄.

Расчет материального баланса хтс Структурная блок-схема

O₂+N₂ H₂O

011 03

S SO₂+O₂+N₂ SO₃+ SO₂+O₂+N₂ H₂SO₄+H₂O

1 2 3

012 12 23 301

10 302

S SO₃+ SO₂+O₂+N₂

1 - (серная печь) сжигание серы

S + O2= SO2

2 – (контактный аппарат) контактное окисление

2SO2+ O2 = 2SO3

3 – (абсорбер) абсорбция SO3

SO3 + H2O = H2SO4

Составление системы уравнений материального баланса.

1. По 1-му блоку: по сере

2. По 2-му блоку

3. 

4. 

5. По 3-му блоку

6. 

7. 

Исходные данные для расчета

Показатель	Условные обозначения	Единица измерения	Значение
Степень превращения серы в SO2.	КS	%	95,0
Степень превращения SO2 в SO3.	КSO2	%	99,7
Степень абсорбции SO3	КSO3	%	99,9
Содержание SO2 в газе, поступающем в контактный аппарат.		% (по объему)	9,0
Содержание H2SO4 в целевом продукте		% (по массе)	92,8
Базис расчета, количество H2SO4 в продукте		кг	5000

Перепишу систему уравнений с учетом данных и обозначив неизвестные за Хi:

Х1 ∙ 0,95 / 32 = Х2 ∙ 0,09

Х3= Х2∙ 0,09 ∙ 0,997

Х4 = Х2 ∙ (1-0,997) ∙ 0,09

Х5 = Х2 ∙ (0,21 – 0,09) – 0,5 ∙ Х2 ∙ 0,09 ∙ 0,997

98 ∙ 0,999 ∙ Х3 = 5000 ∙ 0,928

Х6 = Х3 ∙ 0,999 ∙ 18 + 5000 ∙ (1 – 0,928)

Х7 = Х3 ∙ 80 ∙ (1 – 0,999) + Х4 ∙ 64 + Х5 ∙ 32 + 0,79 ∙ Х2 ∙ 28

Решение системы уравнений:

Х3 = 5000 ∙ 0,928 / 98 ∙ 0,999 = 47,4

Х2= 47,4 / 0,09 ∙ 0,997 = 528,3

Х1 = 528,3 ∙ 0,09 ∙ 32 / 0,95 = 1601,6

Х4 = 528,3 ∙ (1-0,997) ∙ 0,09 = 0,14

Х5 = 528,3 ∙ (0,21 – 0,09) – 0,5 ∙ 528,3 ∙ 0,09 ∙ 0,997 = 39,7

Х6 = 47,4 ∙ 0,999 ∙ 18 + 5000 ∙ (1 – 0,928) = 1212,3

Х7 = 47,4 ∙ 80 ∙ (1 – 0,999) + 0,14 ∙ 64 + 39,7 ∙ 32 + 0,79 ∙ 528,3 ∙ 28 = 12969,1