1. Определяем расходы СК на ступенях вихревой колонны

[Li, (i=1-5)]

Li=Li+1*, кг/час

Количество слабой H2SO4, поступающей в колонну (из материального баланса) составляет:

L6= 7654.9 кг, температура кислоты t6=150 ОС, концентрация C6=70%, =1,494 т/м3

Количество серной кислоты, поступающей из пятой на четвертую ступень:

L5==7654.9*0.7/0.75=7143 кг/ч (4687,5 м3 /ч)

X5=0,75; t5=165 ОС, =1,524 т/м3

Количество СК, поступающей из четвертой на третью ступень:

L4==7143*0.75/0.8=6696.6 кг/ч (4273.49 м3 /ч)

X4=0,8; t4=180 ОС, =1,567 т/м3

Количество СК, поступающей из третьей на вторую ступень:

L3==6696,6*0.8/0,84=6377,7 кг/ч (4059,6 м3 /ч)

X3=0,84; t3=200 ОС, =1,571 т/м3

Количество СК, поступающей из второй на первую ступень:

L2==6377,7*0.84/0,88=6087,8 кг/ч (3848 м3 /ч)

X2=0,88; t2=220 ОС, =1,582 т/м3

Количество продукционной СК, выходящей из первой ступени:

L1 ==6087,8*0.88/0,92=5823,1 кг/ч (3653,14 м3 /ч)

X1=0,92; t1=250 ОС, =1,594 т/м3

По уравнению и табличным значениям (таблица №19 ) определяем равновесные концентрации паров серной кислоты на ступенях колонны:

, Па

Рассчитываем значения пересыщения паров H2SO4 на ступенях колонны:

S=yi-1/yi; i = 2-5

По уравнению [5]

Рассчитываем значения критического пересыщения паров H2SO4 на ступенях колонны Sкр-Sкр5

Определяем соотношения Si/ Sкрi на ступенях колонны. При

Si/Sкрi 1 происходит образование тумана H2SO4, а при Si/Sкрi <1 – туман не образуется.

Для ступеней колонны, в которых Si/Sкрi 1 из графоаналитического определения числа ступеней концентратора определяем концентрации и температуры серной кислоты, позволяющие достичь Si/Sкрi <1. Значения концентраций (хi) и температур (ti) СК на ступенях колонны в режиме ее работы без образования тумана представлены в таблице 19.

Количество СК, поступающей на ступень из нижележащей ступени в виде брызгоуноса, необходимое для получения концентрации (хi), при котором соблюдается условие безтуманной работы ступеней: Si/Sкрi <1. определяется по выражению:

1. Для второй ступени:

кг/ч

Для третьей ступени:

кг/ч

Для четвертой ступени:

кг/ч

2. Определяем относительный брызгоунос серной кислоты со ступени:

С первой ступени:

кг/ч

Со второй ступени:

кг/ч

С третьей ступени:

кг/ч

Расход топочных газов, поступающих при t=900 ОС на первую ступень составляет G1=8934 м3 /ч (состав газа после топки).

4.2. Гидродинамический расчет

4.2.1. Расчет первой по ходу газового потока ступеней контакта фаз [5]

1. Односопловое вихревое контактное устройство

2. Вторая ступень контакта фаз

3. Вертикальный канал входа топочных газов

4. Горизонтальный канал

1. Площадь отверстия входа топочных газов:

d=0.35 м; S1=0.785*0.352=0.096 м2

2. Площадь сечения горизонтального канала входа газов:

S2=a*b=0.4*0.38=0.152 м2

3. Площадь сечения односоплового вихревого контактного устройства (Dко=0,7 м)

S3=0.785*0.72=0.39 м2

4. Определяем скорость газового потока в первой ступени колонны:

м/сек

м/сек

м/сек

5. Гидравлическое сопротивление орошаемой первой ступени вихревой колонны определяется по формуле:

= -5601,32 + 287,77Z1 +266.7Z2 + 147.52Z3 +2128.38Z4 –7.81Z1Z2 - 33.4Z1Z3 - 69.37Z1Z4 - 72.93Z2Z3 - 68.03Z2Z4 - 103.58Z3Z4 + 3.72Z1Z2Z3 +2.71Z1Z2Z4 + 15.46 Z1Z3Z4 + 31.52 Z2Z3Z4 - 1.5Z1Z2Z3 Z4, Па

где Z1 - Wщ, м/с

Z2 - , м3 /м2 час

Z3 – б/Дк.д, м/м

Z4 – н/ Дк.д, м/м

Для первой ступени:

Z1- Wщ= W2=16,33м/с

Z2 – плотность орошения ступени:

м3 /ч, где

Sкол – площадь сечения колонны (Двн=1мм)

Sкол=0,785 м2

Z3=б/Дко; б – зазор между контактной обечайкой первой ступени и тарелкой второй ступени

б= 0,21 м

Дк.о=0,7м; Z3=б/ Дк.о=0,21/0,7=0,3м/м

Z4= н/ Дк.о;

Н – высота контактной зоны односоплового ВКУ;

Н= 21 м

Z4 = н/ Дк.в =2,1/0,7=3м/м

Гидравлическое сопротивление первой ступени вихревой колонны равно:

=3302.94 Па.

6. Уравнение, описывающее изменение относительного брызгоуноса жидкости с первой ступени от режимных и конструктивных параметров имеет вид:

E*102=-71+Z1 + Z2 + 110Z3 + 38 Z4 -2Z1Z3 - 2Z2Z3-58Z3 Z4+Z2Z3 Z4 кг/кг

Определим значение относительного брызгоуноса с первой ступени при заданных конструктивных и режимных параметрах:

E1=0,61 кг/кг

4.2.2. Расчет гидродинамических характеристик второй и последующих по ходу газа ступеней вихревой колонны [5]

1. Тарелка

2. Контактная обечайка

3. Завихритель

4. Вышележащая ступень

1. Площадь отверстия проходов газа тарелки

(d=0.4 мм); S1=0.785*d2=13 м2

2. Площадь сечения прохода газов завихрителя:

S2=b*h*n = 0,04*0,3*8=0,096 м2