2.2. Розрахунок першого ступеня контактного апарату

Приймаємо контактний апарат, що працює за принципом подвійний контакт – подвійна абсорбція (ДКДА|).

Рівняння реакції отримання сірчаної кислоти

,

.

Маса три оксида азоту необхідна для отримання сірчаної кислоти:

Об'єм три оксида сірі, який поступає на перший ступінь контактного апарату:

Об'єм двоокису сірки:

Загальний об'єм потоку, який поступає з печі випалення колчедану:

Об'єм кисню:

	нм3/ч	кг/ч	φ,%	ω,%
SO2	3428,57	9795,92	7,90	15,79
O2	4764,38	6806,25	10,35	10,97
N2	36333,95	45417,44	81,75	73,23
Сума	44526,90	62019,61	100,00	100,00

Визначаємо константу рівноваги, яка залежить від температури. Ця залежність може бути виражена в системі СІ рівнянням

Звідси витікає, що, і рівноважний ступінь перетворення при даному складі газу також залежить від температури. Оскільки в рівнянні рівноважного ступеня перетворення цей ступінь входить і у вираз для правої частини, то знайти рівноважний ступінь перетворення можна тільки шляхом послідовних наближень. Визначаємо константи рівноваги для температур від 400 до. 650 °C, зводячи розрахунок в таблицю, де lg К, розрахований по приведеній вище формулі.

Температура °С	Абсолютна температура, K	Lg Kp	КР|
400 425 435 440 450 475 500 525 550 575 600 610 625 650	673 698 708 713 723 748 773 798 823 848 873 883 898 923	0,1435 1,8824 1,0858 1,7346 1,6394 1,4127 1,2006 1,0018 2,8150 2,6393 2,4736 2,4100 2,3172 2,1692	1,392 0,7628 0,6589 0,5428 0,4359 0,2586 0,1587 0,1004 0,0653 0,0436 0,0298 0,0257 0,0208 0,0148

Визначаємо рівноважний ступінь перетворення Хр по формулі

Розрахунок зводимо в таблицю

температура, °С		Кр	Прийнятий ступінь контакту, Хр			Одержаний ступінь контактуюван-ня, Хр
450	0,4359			0,97	0,96
475	0,2586			0,96	0.938
500	0,1587			0,95	0.904
525	0,1004			0,92	0.861
550	0,0653			0,87	0.809
575	0,0436			0,80	0.751
600	0,0298			0,73	0.685
610	0,0257			0,70	0.657
625	0,0208			0,65	0,62
650	0,0148			0,57	0.546

Об'ємні концентрації SO2 і O2 узяті з таблиці складу газу, що поступає в контактний апарат.

Одержані дані по рівноважній кривій перетворення наносимо на графік X —t. Оптимальна температура для кожного ступеня контакту

Xp	Topt	t opt
0,849	772	499
0,792	795	522
0,725	820	547
0,696	829	556
0,61	857	584
0,574	868	595