Данные для расчета:

1. Общая производительность по серной кислоте в пересчете на моногидрат – 127 т/час;

2. полнота абсорбции серного ангидрида – 99,8 %;

3. состав исходного газа:

SО2 – 6,82 % (об.), О2 – 10,4 % (об.), СО2 – 0,4 % (об.), N2 – 82,38 % (об.);

температура 520 оС;

степень достижения равновесия – α = 0,650

1. Рассчитаем равновесную степень превращения SО2 в SО3. Рассмотрим расчет равновесия по известным значениям Кр для реакции окисления диоксида серы:

SО2 + 0,5О2 + СО2 +N2 <=> SО3 + СО2 +N2

а b т п

где а, b, т, п – количество (моль) компонентов исходной смеси SО2, О2, СО2 и N2 (а + b+ т + п = 1).

Количество каждого компонента (моль) при достижении равновесной степени превращения хА,е составит

SО2 О2 СО2 N2 SО3

а – а · хА,е b – 0,5а · хА,е т п а · хА,е

Общее число равновесной смеси:

а – а · хА,е + b – 0,5а · хА,е+ т + п + а · хА,е = 1 – 0,5а · хА,е

Константа равновесия

может быть рассчитано по уравнению (стр.433, [1]):

При температуре 520оС (793 К) константа равновесия равна:

Состояние равновесия реакции можно характеризовать значениями равновесной степени превращения

Обозначив общее давление через р, выразим равновесные давления компонентов:

Тогда

отсюда

(6)

Подставляя исходные данные в уравнение (6), получим (р = 0,1 МПа):

Откуда методом итераций находим и, следовательно, в равновесной смеси содержится:

SО3 – 6,38 % (об.), SО2 – 0,688 % (об.), О2 – 7,54 % (об.), СО2 – 0,412 % (об.), N2 – 84,98 % (об.);

2. Практическая степень превращения равна:

3. Суммарное уравнение окисления оксида серы (IV) в оксид серы (VI) и абсорбции оксида серы (VI) с образованием серной кислоты:

SО2 + 0,5О2 + Н2О Н2SО4

64 г/моль 98 г/моль

Исходя из уравнения реакции для получения 127 кг/ч серной кислоты необходимо оксида серы (IV):

кг

С учетом рассчитанной степени превращения и заданной полноты абсорбции, практически необходимо оксида серы (IV):

кг

моль

4. Пересчитаем объемный состав газа в массовый.

Общее количество моль газовой смеси равно

моль

Количество компонентов исходной смеси равно:

моль

кг

моль

кг

моль

кг

Количество компонентов полученного газа:

моль

кг

моль

кг

Общее количество моль газовой смеси равно

моль

моль

кг