Материальный расчет 2-ого слоя

Во второй слой поступают газы из первого слоя и охлаждающий их воздух (в кг/ч)

m_SO₃=31725 кг; m_SO2=518 кг

Из расчета на 2467 кг O₂ необходимо дополнительно ввести 1248 кг кислорода. В нашем случае на 13941 кг будет введено 9799 кг О₂.

m_О2=13941+9799=23740 кг

Из расчета на 21145 кг N₂ необходимо дополнительно ввести 5739 кг азота. В нашем случае будет введено 36036,5 кг N₂.

m_N₂=132774,5+36036,5=168811 кг

Степень контактирования, достигаемая во втором слое 0,912. Следовательно Изменение SO2 составит:

m_SO_2,прих*0,912=518*0,912=472,4 кг

Расчет расхода веществ:

m_SO₂= m_SO_2,прих- m_SO_2,изм=518-472,4=45,6 кг;

Изменение SO3 составит: m_SO_3,изм*f_SO_3/_SO2=472,4*1,2497=590,4 кг;

m_SO₃= m_SO_3,прих+ m_SO_3,изм=31725+590,4=32315,4 кг;

Изменение О₂ составит: m_O_2,изм= m_SO_3,изм- m_SO_2,изм=590,4-472,4=118 кг;

m_O₂= m_O_2,прих- m_O_2,изм=23740-118=23622 кг

Таблица 11 - Материальный баланс 2-ого слоя

Приход			Расход
Статья	кг/ч	м³/ч	Статья	кг/ч	м³/ч	об.%	масс.%
SО₃ SО₂ О₂ N₂	31725 518 13941 132774,5	8883 181,3 9758,7 106219,6	SО₃ SО₂ О₂ N₂	32315,4 45,6 23622 168811	9048,3 15,96 16535,4 135048,8	5,63 0,01 10,3 84,06	14,37 0,02 10,51 75,1
Всего	178958,5	125042,6	Итого	224794	160648,5	100	100
Воздух О₂ N₂	9799 36036,5	6859,3 28829,2	Потери		82,64
Итого	224794	160731,1

Материальный расчет 3-ого слоя

В третий слой поступают газы из второго слоя и охлаждающий их воздух (в кг/ч)

m_SO₃=32315,4 кг; m_SO₂=45,6 кг

С учетом ввода воздуха: m_О2= m_O_2,прих+ m_O_2,изм= 23622+4984=28606 кг

С учетом ввода воздуха: m_N₂= m_N_2,прих+ m_N_2,изм=168811+17475=186286 кг

Степень контактирования, достигаемая в третьем слое 0,958. Следовательно:

Изменение SO2 составит: m_SO_2,прих·0,958=45,6·0,958=43,68 кг

Расчет расхода веществ:

m_SO₂= m_SO_2,прих- m_SO_2,изм=45,6-43,68=1,92 кг;

Изменение SO3 составит: m_SO_3,изм·f_SO_3/_SO2=1,92·1,2497=2,39 кг;

m_SO₃= m_SO_3,прих+ m_SO_3,изм=32315,4+2,39=32317,8 кг;

Изменение О₂ составит: m_O_2,изм= m_SO_3,изм- m_SO_2,изм=2,39-1,92=0,47 кг;

m_O₂= m_O_2,прих- m_O_2,изм=28606-0,47=28605,53 кг

Таблица 12 - Материальный баланс 3-ого слоя

Приход			Расход
Статья	кг/ч	м³/ч	Статья	кг/ч	м³/ч	об.%	масс.%
SО₃ SО₂ О₂ N₂	32315,4 45,6 23622 168811	9048,3 15,96 16535,4 135048,8	SО₃ SО₂ О₂ N₂	32317,8 1,92 28605,53 186286	9048,9 0,672 20024,5 149028,8	5,08 0,00037 11,24 83,7	13,07 0,00078 11,57 75,36
Всего	224794	160648,5	Итого	247211,25	178102,9	100	100
Воздух О₂ N₂	4984 17475	3488,8 13980	Потери	41,75
Итого	247253	178117,3

Материальный расчет 4-ого слоя

В четвертый слой поступают газы из третьего слоя и охлаждающий их воздух (в кг/ч)

m_SO₃=32317,8 кг; m_SO₂=1,92 кг

С учетом ввода воздуха: m_О2= m_O_2,прих+ m_O_2,изм= 28605,53+5262,2=33867,75 кг

С учетом ввода воздуха: m_N₂= m_N_2,прих+ m_N_2,изм=186286+18266,3=204552,3 кг

Степень контактирования, достигаемая в четвертом слое 0,982.Следовательно:

Изменение SO2 составит: m_SO_2,прих·0,982=1,92·0,982=1,885 кг

Расчет расхода веществ:

m_SO₂= m_SO_2,прих- m_SO_2,изм=1,92-1,885=0,035 кг;

Изменение SO3 составит: m_SO_3,изм·f_SO_3/_SO2=0,035·1,2497=0,0437 кг;

m_SO₃= m_SO_3,прих+ m_SO_3,изм=32317,8+0,0437=32317,8437 кг;

Изменение О₂ составит: m_O_2,изм= m_SO_3,изм- m_SO_2,изм=0,0437-0,035=0,0087 кг;

m_O₂= m_O_2,прих- m_O_2,изм=33868,67-0,0087=33868,6613 кг

Таблица 13 - Материальный баланс 4-ого слоя

Приход			Расход
Статья	кг/ч	м³/ч	Статья	кг/ч	м³/ч	об.%	масс.%
SО₃ SО₂ О₂ N₂	32317,8 1,92 28605,53 186286	9048,9 0,672 20024,5 149028,8	SО₃ SО₂ О₂ N₂	32317,84 0,035 33868,66 204552,3	9049,0 0,01225 23708 163641,84	4,6 6*10^-5 12,07 83,33	11,94 1,3*10^-5 12,51 75,55
Всего	247212,2	178102,9	Итого	270738,8	196398,8	100	100
Воздух О₂ N₂	5262,2 18266,3	3683,54 14613,04	Потери	1,865
Итого	270740,7	196399,5

Тепловой баланс

Тепловой баланс 1-ого слоя

С=1,38-теплоемкость газа; теплота реакции q=94275кДж/кмоль; Х – степень превращения

- Приход теплоты:

1)За счет входящего газа Q₁=VCT_вх

Q₁=22000·1,38·t_вх=22000·1,38·460=13965600 кДж/ч

2) За счет окисления SО₂

Q_р=94275·0,07·22000·0,83/22,4=6481406,25 кДж/ч

-Расход теплоты:

1) За счет уноса газа из слоя (изменением обьема газа пренебрегаем)

Q₂=22000·1,38·t_вых=22000·1,38·600=18216000 кДж/ч

2) За счет теплопотерь (теплопотери составляют 2% от теплоты реакции)

Q_пот=Q_р·0,02=6481406·0,02=129628,12 кДж/ч

3) Теплота, отводимая из слоя с помощью водяных холодильников

Q_x=(Q₁+Q_p)-(Q₂+Q_пот)=(1396560+6481406)-(18216000+129628)=2101378 кДж/ч

Результаты расчетов тепловых балансов представлены на таблицах 14-17 [6].

Таблица 14 - Тепловой баланс 1-ого слоя

Приход		Расход
Статья	кДж/ч	Статья	кДж/ч
Q₁ Q_р	13965600 6481406,25	Q₂ Q_пот Q_x	18216000 129628 2101378
Всего	20447006,25	Всего	20447006

Тепловой баланс 2-ого слоя

Начальная температура 470ºС; Конечная температура 500ºС; всего 160731м³/ч;

Х₂=0,912

- Приход теплоты:

1) Q₁=160731·1,38·t_вх=160731·1,38·470=104250126,6 кДж/ч

2) Q_р=94275·0,07·160731·0,912/22,4=43185808 кДж/ч

-Расход теплоты:

₁₎Q₂=160731·1,38·t_вых=22000·1,38·500=110904390 кДж/ч

2) Q_пот=Q_р·0,02=43185808·0,02=863716 кДж/ч

3)Q_x=(Q₁+Q_p)-(Q₂+Q_пот)=35667828 кДж/ч

Таблица 15 - Тепловой баланс 2-ого слоя

Приход		Расход
Статья	кДж/ч	Статья	кДж/ч
Q₁ Q_р	104250126 43185808	Q₂ Q_пот Q_x	110904390 863716 35667828
Всего	147435934	Всего	147435934

Тепловой баланс 3-ого слоя

Начальная температура 460ºС; Конечная температура 466ºС; всего 178117,3 м³/ч; Х₃=0,958

- Приход теплоты:

1) Q₁=178117,3·1,38·t_вх=178117,3·1,38·460=113068862 кДж/ч

2) Q_р=94275·0,07·178117,3·0,958/22,4=50271075 кДж/ч

-Расход теплоты:

₁₎Q₂=178117,3·1,38·t_вых=178177,3·1,38·466=114543673 кДж/ч

2) Q_пот=Q_р·0,02=50271075·0,02=1005421,5 кДж/ч

3)Q_x=(Q₁+Q_p)-(Q₂+Q_пот)=47790842,5 кДж/ч

Таблица 16 - Тепловой баланс 3-ого слоя

Приход		Расход
Статья	кДж/ч	Статья	кДж/ч
Q₁ Q_р	113068862 50271075	Q₂ Q_пот Q_x	114543673 1005421,5 47790842,5
Всего	163339937	Всего	163339937

Тепловой баланс 4-ого слоя

Начальная температура 430ºС; Конечная температура 433ºС; всего 196399,5м³/ч; Х₂=0,982

- Приход теплоты:

1) Q₁=196399,5·1,38·t_вх=196399,5·1,38·430=116543463 кДж/ч

2) Q_р=94275·0,07·196399,5·0,982/22,4=56819633 кДж/ч

-Расход теплоты:

₁₎Q₂=196399,5·1,38·t_вых=196399,5·1,38·433=117356557 кДж/ч

2) Q_пот=Q_р·0,02=56819633·0,02=113693 кДж/ч

3)Q_x=(Q₁+Q_p)-(Q₂+Q_пот)=54870146 кДж/ч

Таблица 17 - Тепловой баланс 4-ого слоя

Приход		Расход
Статья	кДж/ч	Статья	кДж/ч
Q₁ Q_р	116543463 56819633	Q₂ Q_пот Q_x	117356557 1136393 54870146
Всего	173363096	Всего	173363096