图3.1 两次转化流程图
3.1.1 进一段气体量及成分
2500011100?22.4????64036m3/h 气体量V=980.9920.999592500011???257.29kmol=16466.4kg=5761.3m3/h 其中SO2=980.9920.99958.1?231.56kmol?7401.0kg=5186.9m3/h O2=257.29?982.9?2369.9kmol?66357.2kg=53085.76m3/h N2=257.29?93.1.2 出一段气体量及成分
SO2=257.29(1－0.62)=97.77kmol=6257.29kg=2190.0m3/h SO3=257.29?0.62?159.52kmol?12761.6kg=3573.2m3/h
159.52?151.8kmol?4857.6kg=3400.32m3/h O2=231.56－2N2=2369.9kmol=66357.2kg=53085.76m3/h
3.1.3 出二段气体量及成分
SO2=257.29??1?0.8??51.46kmol?3293.31kg=1152.66m3/h SO3=257.29?0.8?205.8kmol=16466.6kg=4609.9m3/h
205.8?127.66kmol?4085.12kg=2859.58m3/h O2=231.56?2N2=2369.9kmol=6635.7kg=53085.75m3/h
3.1.4 出三段气体量及成分
SO2=257.29??1?0.92??20.58kmol=1317.3kg=461.1m3/h SO3=257.29?0.92?236.71kmol=18936.5kg=5302.2m3/h
236.71?113.2kmol=3622.56kg=2840m3/h O2=231.56?2
17
N2=2654.27kmol=74319.67kg=2535.8m3/h
3.1.5 出四段气体量及成分
转化气体经第一吸收塔，只将SO3全部吸收，SO2 、O2、N2含量不变。所以：
SO2=257.29 ??1?0.992??2.06kmol=131.7kg=46.12m3/h
SO3=257.29?(0.992?0.92)?18.52kmol=1482.00kg=414.96m3/h
18.52?103.94kmol=3326.08kg=2328.26m3/h O2=113.2?2N2=2369.9kmol=66357.2kg=53085.76m3/h 各段气体量及成分如表3.2所示。 3.2 热量衡算（1kcal=4.186kJ） 3.2.1 一段反应热量和出口温度
进入转化器第一段气体带入热量（以每小时气量计算）
进一段触媒层气体温度为430℃，进入第一段气体每升高1℃所需热量的计算：
Q(SO2)=257.29×10.96=2818.04kcal=11796.3kJ Q(O2)=231.56×7.407=1715.16kcal=7179.7kJ Q(N2)=2369.9×7.101=16613.00kcal=69542.0kJ
Q总= Q(SO2)+ Q(O2)+ Q(N2)=21146.2kcal=88518.0kJ 10.96，7.407，7.101，为SO2，O2，N2的平均摩尔热容 带入热量Q1入=430×25039.98=10767192.36kJ/h
进一段 SO2 O2 N2 ∑
出一段（二段进）
SO2 SO3 O2 N2 ∑
出二段（三段进）
SO2 SO3 O2 N2 ∑ 出三段
SO2 SO3 O2 N2 ∑
进四段（二次）
表3.2 转化器的物料平衡
kmol 257.29 231.56 2369.9 2858.75
97.77 159.52 151.8 2369.9 2778.99
51.46 205.8 127.66 2369.9 2754.82
20.58 236.71 113.2 2369.9 2740.39
18
kg
16466.4 7401.0 66257.2 90224.6 6257.29 12761.6 4857.6 66357.2 90233.69 3293.31 16466.6 4085.12 66357.2 90202.23 1317.3 18936.5 3622.56 66357.2 90233.56
V% 9.0 8.1 82.9 100
3.52 5.74 5.46 85.28 100
1.87 7.47 4.67 85.99 100
0.75 8.64 4.13 86.48 100
SO2 O2 N2 ∑
出四段（二次）
SO2 SO3 O2 N2 ∑
20.58 113.2 2369.9 2503.68
2.06 18.52 103.94 2369.9 2494.42
1317.3 3622.56 66357.2 71297.06 131.7 1482.00 3326.08 66357.2 71296.98 0.82 4.52 94.66 100
0.08 0.74 4.17 95.01 100
出转化器第一段气体温度出第一段气体每升高1℃所需热量算： Q(SO2)=97.77×11.307=1105.48kcal=4627.56kJ Q(SO3)=159.52×16.025=2556.31kcal=10700.70kJ Q(O2)=151.8×7.547=1145.6kcal=479563kJ Q(N2)=2369.9×7.21=17086.98kcal=71526.10kJ
Q总= Q(SO2)+ Q(SO3)+ Q(O2)+ Q(N2)=21894.37kcal=91649.98kJ 预计反应后温度t1=430+0.62×252=586.2℃
430?586.2?508.12℃ 反应时平均温度t1m=
2 摩尔反应热Q=24205－2.21×（273＋508.12）=22478.72cal/mol
=94096.13J/mol
总反应热Q=159.52×22478.72=3585813.39kcal=15010214.85kJ
一段出口温度：t1=
=
气体带入热量+反应热
出口气体平均热容9092866?3585813.39=579.1℃
21894.37一段出口气体带走热量： Q1出=21894.37×579.1=12679029.67kcal/h=53074418.19kJ/h 3.2.2 二段反应热量和出口温度
进入转化器第二段气体带入热量（以每小时气量计算） 进入二段触媒层气体温度为480℃，
进入第二段气体每升高1℃所需热量的计算： Q(SO2)=97.77×11.074=1082.70kcal=4532.20kJ Q(SO3)=159.52×15.48=2469.37kcal=10336.78kJ Q(O2)=151.8×7.452=1131.21kcal=4735.26kJ Q(N2)=2369.9×7.136=16911.61kcal=70791.98kJ
Q总= Q(SO2)+ Q(SO3)+ Q(O2)+ Q(N2)=21594.89kcal=90396.22kJ 带入热量Q2入=480×21594.89=10365547.2kcal/h
=43390180.58kJ/h
预计反应后温度t2=480+(0.8－0.62)×252=525.36℃
480?525.4反应时平均温度t2m==502.7℃
2 摩尔反应热Q=24205－2.21×（273＋502.7）=22490.7cal/mol
19
=94146.1J/mol
0～525℃热焓为： Q(SO2)=51.46×11.174=575.01kcal=2407.01kJ Q(SO3)=205.8×15.725=3236.20kcal=13546.75kJ Q(O2)=127.6×7.493=965.56kcal=4004.14kJ Q(N2)=2369.9×7.167=16985.07kcal=71099.52kJ
Q总= Q(SO2)+ Q(SO3)+ Q(O2)+ Q(N2)=21752.84kcal=91057.4kJ 其反应热量Q2=(205.8-159.52)×22490.7=1040869.60cal/h
=4357180.13kJ/h
所以第二段出口温度: 10365547.2?1040869.60t2==524.36℃
21752.84二段出口气体带走的热量：
Ｑ２出=11406416.8kcal/h = 47747260.72kJ/h 3.2.3 三段反应热量和出口温度
进第三段触媒层气体温度为440℃。 进第三段气体每升高1℃所需热量为： Q(SO2)=51.46×10.98=565.03kcal=2365.22kJ Q(SO3)=205.8×15.24=3136.39kcal=13128.94kJ Q(O2)=127.66×7.416=946.73kcal=3963.00kJ Q(N2)=2369.9×7.108=16845.25kcal=70514.22kJ
Q总= Q(SO2)+ Q(SO3)+ Q(O2)+ Q(N2)=21493.4kcal=89971.38kJ 带入热量Q3入=440×21493.4=9457096kcal/h
=39587403.86kJ/h
预计反应后温度t3=440+(0.92－0.8)×252=470.24℃
440?470.24?455.12℃ 反应时平均温度t3m=
2摩尔反应热Q=24205－2.21×(273+455.12)=22595.85cal/mol
=94586.23kJ/mol
0～470℃的热焓: Q(SO2)=20.58×11.05=227.41kcal=951.93kJ Q(SO3)=236.71×15.42=3650.07kcal=15279.18kJ Q(O2)=113.2×7.44=842.21kcal=3525.48kJ Q(N2)=2369.9×7.13=16897.39kcal=70732.46kJ
Q总= Q(SO2)+ Q(SO3)+ Q(O2)+ Q(N2)=21617.08kcal=90489.1kJ 其反应热量Q3=(236.71-205.8)×22596.12=698446.07kcal/h
=2923695.25kJ/h
9457096?698446.07三段出口温度t3==469.79℃
21617.08三段出口气体带走的热量 Q3出=469.79×21617.08=10155542.07kcal/h
20
