ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет количества тепла, которое должно отводиться вдоль слоя катализатора из "Катализ в производстве серной кислоты" ОТ единицы объема катализатора на данной стадии превращения ( необходимый теплоотвод ), ккал м . [c.245] На рис. 48 показано изменение теплоотвода, необходимого для соблюдения оптимального температурного режима процесса контактного окисления двуокиси серы на разных стадиях контактирования (для газовой смеси, содержащей 7% двуокиси серы и 11% кислорода). [c.246] В большинстве случаев отвод тепла от катализатора осуществляется путем теплообмена с более холодным газом. [c.246] однако, свойства самого катализатора ограничивают возможности осуществления оптимального температурного режима, Так, на первых стадиях контактирования реализация оптимального режима лимитируется определенной, предельной температурой, выше которой возможна термическая порча катали-,затора. В некоторых случаях верхний температурный предел определяется возможностью возникновения нежелательных побочных или последующ,их реакций. С другой стороны, скорость реакции вначале настолько велика, что отклонения от оптимального температурного режима при небольших степенях превращения не сказываются заметным образом на общем количестве катализатора. Поэтому иногда рационально начинать процесс контактирования при температурах ниже оптимальных, используя теплоту реакции для повышения температуры газа, и только по достижении оптимальной температурной кривой производить отвод тепла с интенсивностью, определяемой уравнением (УП, 23). [c.247] Выше были сформулированы в общем виде оптимальные температурные условия проведения контактных экзотермических реакций и дана общая методика расчета необходимых количеств катализатора. В данном разделе эти общие методы применены к процессу контактного окисления двуокиси серы и, в сочетании с изложенными в предыдущих главах кинетическими закономерностями, использованы для численных расчетов оптимальных температур и построения диаграмм I—х и х—Расчеты проведены для газовых смесей, получаемых при сжигании сернистого колчедана, углистого колчедана, серы, а также смесей стопроцентной двуокиси серы с воздухом. Для каждого вида сернистого сырья рассмотрено несколько составов газовых смесей, различающихся разбавлением избыточным воздухом. Проведены также расчеты оптимального состава газа для указанных видов сырья. [c.247] Для наиболее распространенного 7%-ного газа, получаемого обжигом сернистого колчедана, расчеты проведены как для ванадиевого катализатора, так и для платинированного силикагеля и окиси железа, в остальных же случаях только для ванадиевого катализатора. [c.247] Равновесные степени превращения рассчитаны по уравнению (I, 15) (стр. 20), значения констант равновесия взяты из табл. 2 (стр. 19). [c.247] Общее давление газовой смеси принято равным 760 Л4Ж рт, ст. [c.247] При расчете состава газа, получаемого обжигом колчеданов,, учитывалось, что 7% от выгорающей серы в обжиговых печах окисляется до трехокиси серы и при последующей промывке газа удаляется. Это приводит к некоторому увеличению расхода кислорода на один объем двуокиси серы в газовой смеси, поступающей в контактное отделение. [c.248] Состав газовой смеси, полученной обжигом углистых колчеданов, зависит не только от степени разбавления избыточным, воздухом, но и от соотношения количеств углерода и серы, содержащихся в обжигаемой шихте. Расчеты равновесных степеней превращения (табл. 27) проведены для углистых колчеданов, содержащих 5% углерода и 45% серы ([С] [5] = 0,1 И) и 10% углерода и 45% серы ([С] [31 =0,222). Данные для промежуточных составов могут быть получены путем интерполяции. Доля (от исходного количества) серы, окисляемой в печах до трехокиси серы, удаляемой при последующей промывке, принята такой же, как и для сернистого колчедана (7%)- Предполагается, что весь углерод, содержащийся в шихте, сгорает до двуокиси углерода. При обжиге углистого колчедана в присутствии водяного пара углерод может выгорать не полностью . Приведенные в табл. 27 данные о равновесных степенях превращения могут быть использованы и для этих случаев, если вычислять отношение [С] [5] по количеству (в %) действительно выгорающих углерода и серы в колчедане. [c.248] При расчетах состава газа, получаемого сжиганием серы, не учитывалась возможность образования в печах трехокиси серы. Основанием для этого служило, во-первых, то, что при сжигании серы образуется значительно меньше трехокиси серы, чем при обжиге колчедана, и во-вторых, то, что газы, получаемые сжиганием серы, подвергаются обычно контактированию без мокрой очистки, т. е. трехокись серы, образовавшаяся в печах, не удаляется. [c.248] Для газовых смесей, получаемых смешением двуокиси серы с воздухом, благодаря повышенному содержанию кислорода, оптимальная концентрация двуокиси серы значительно выше, чем для газа, получаемого обжигом с воздухом серы или колчеданов. Соответственно этому равновесные степени превращения рассчитаны для более концентрированных газовых смесей (от 12 до 20% ЗОз). [c.248] Результаты расчетов равновесных степеней превращения для всех видов сырья приведены в табл. 27. [c.248] Кривые построенные для каждой степени превращения, обладают резко выраженным максимумом. Ординаты, отвечающие этим максимумам, и дают значения оптимальных температур для соответствующих степеней превращения. Результаты графического определения оптимальных температур для газовой смеси, содержащей 7% двуокиси серы, 11% кислорода и 82% азота, представлены на диаграмме рис. 45 (стр. 236). Кроме кривой оптимальных температур, на этой диаграмме нанесены кривые, отвечающие температурам, при которых скорость реакции составляет соответственно 0,9 0,8 0,7 и 0,5 от максимально возможного значения на данной стадии контактирования. [c.250] Здесь оптимальные температуры определяются по соответствующим значениям х . При выводе этой зависимости не было учтено, что с энергией активации надо сопоставлять теплоту реакции, отнесенную к числу молекул двуокиси серьг, окисляемых при превращении одного активного комплекса, т. е. к двум молекулам двуокиси серы в случае ванадиевых катализаторов. В результате были получены неверные значения оптимальных температур, отличающиеся от истинных на 20—30°. [c.251] Проще и точнее всего производить определение оптимальных температур аналитическим путем, пользуясь уравнением (УП, 10) (см. стр. 239). [c.251] Из этого уравнения видно, что соотношение между оптимальной р равновесной температурами определяется двумя- величинами, зависящими от свойств катализатора энергией активации прямой реакции и молекулярностью реакции по двуокиси серы V,, т. е. числом молекул двуокиси серы, окисляемых при превращении одного активного комплекса. [c.251] При постоянной молекулярности VI оптимальные температуры с ростом приближаются к равновесным. [c.251] Увеличение молекулярности при постоянной Е также приводит к сближению оптимальной и равновесной температур. [c.251] При пользовании уравнением (УП, 10) надо, однако, иметь в виду, что оптимальная температура соответствует максимуму скорости реакции, вычисленной по времени соприкосновения газа с катализатором при 0° константы же скорости реакций, с помощью которых вычисляются значения кажущейся энергии активации, обычно рассчитываются по времени соприкосновения при действительной температуре газа. [c.251] Вернуться к основной статье