Производство серной кислоты

реферат

8. Термодинамический анализ

Расчет теплового эффекта реакции окисления SO2 в SO3:

2SO2 + O2 = 2 SO3

кДж

Q=-?Н=196,6 кДж

Реакция экзотермическая - протекает с выделением тепла.

?S=

?G=?H-T?S=-196,6-298*17,66=-5459,28

Энергия Гиббса значительно меньше нуля. Это значит, что реакция термодинамически возможна.

Расчет теплового эффекта реакции конденсации SO3:

SO3 + H2O = H2SO4

кДж

Q=-?Н=174,26 кДж

Реакция экзотермическая- протекает с выделением тепла.

?S=Дж

?G=?H-T?S=-174,26-298*-288,07=-86019,12

Энергия Гиббса значительно меньше нуля. Это значит, что реакция термодинамически возможна.

Таблица 1

Значения термодинамических величин

2SO2 + O2 = 2 SO3

-196,6 кДж

?S

17,66

Q

196,6

?G

-5459,28

Таблица 2

Значения Кр для реакции окисления SO2 при различных температурах

Температура, 0С

Температура, К

Константа равновесия, Кр

400

673

539,4

450

723

158,0

500

773

55,5

550

823

22,2

600

873

9,8

Вывод: реакция окисления SO2 наиболее полно протекает при невысоких температурах. Из этого следует, реакцию окисления SO2 целесообразно проводить при невысоких температурах. Повышение давления, по принципу Ле-Шателье, влияет положительно.

9. Кинетика процесса окисления диоксида серы

Константа скорости реакции: определяется из уравнения Аррениуса.

К=К0(-Еа/RT)=9,3*105(-79000/430*8,31)=0,13

Еа- энергия активации (79000Дж/моль)

R- газовая постоянная (8,31)

Е- температура

К0 - предэкспоненциальный множитель (9,3*105сек)

Расчет равновесной степени превращения

Таблица 3

Значения равновесной степени превращения при разных температурах

T, 0C

T, K

Kp

xp %

100

373

8,78

99,99

200

473

5,9

98,82

300

573

4,04

94,47

400

673

2,72

86,54

500

773

1,74

79,23

Таблица 4

Значения равновесной степени при различном содержании О2 и SO2 в газовой смеси

Т, оС

Содержание О2

Содержание SO2

хр

400

4

12

98,57

6

12

93,29

8

12

86,57

Исходя из полученных данных таблиц 3 и 4, можно сделать следующий вывод: с точки зрения равновесной степени превращения, процесс окисления диоксида серы нужно вести при низком содержании SO2 в газовой смеси и при низких температурах.

Расчет времени контактирования газовой смеси в контактном аппарате

Для того, чтобы рассчитать время контактирования, разделим слой катализатора на 5 частей.

Таблица 5

Время контактирования газа на первом слое катализатора

№ слоя

a

b

t

?, сек

1

4

12

430

0,362

2

4

12

0,827

3

4

12

0,407

4

4

12

0,752

5

4

12

0,84

? = ??? =3,188 сек

Общее время контактирования на первом слое котализатора? =3,188 сек.

Таблица 5

Время контактирования газа на втором слое катализатора

№ слоя

a

b

t

?, сек

1

4

12

400

0,953

2

4

12

1,124

3

4

12

1,352

4

4

12

1,448

5

4

12

1,503

? = ??? =6,38 сек

Расчет увеличения температуры

Тк= Тн + ??х=787,26 К

Тн, Тк -начальная и конечная температуры, К

? -коэффициент повышения температуры газа при изменении степени превращения на 1 % в адиабатических условиях

?х - повышение степени превращения

Делись добром ;)