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SO2、CO转化率及SO3、CO2吸收率的计算


CO转化率及 转化率及SO SO2、CO转化率及SO3、CO2吸收率的计算
王举良

(烟台鹏晖铜业有限公司,山东 烟台 264002)

[摘

要] 推荐硫酸生产中SO2转化率和SO3吸收率新的计算公式,不仅适用计算SO2转化率及SO3吸收率,也适用于CO

转化率及CO2吸收率,及SO

2、SO3、CO、CO2、O2、N2同时存在的情况下,计算SO2和CO转化率及SO3和CO2吸收率。 [关键词] 硫酸;SO2;转化率;SO3;吸收率;计算公式

转化率、 吸收率的计算 计算公式 1 原来SO2转化率、SO3吸收率的计算公式
SO2转化率和SO3吸收率是硫酸生产的两项重要工艺指标,在原化工部化肥司组织编写的《硫酸生 产分析规程》(1988年修订版)中,SO2转化率的计算公式为:

X =

a?b × 100 a (1 ? 0 . 015 b )
c (1 ? 0 .015 a ) × 100 a?b
*

( 1 )

SO3吸收率的计算公式为:

Y = 100 ?

( 2 )

式中: a —转化器进口气体中SO2浓度 ,%; b—吸收塔出口气体中SO2浓度,%; C—吸收塔出口气体中SO3浓度,%; X—SO2转化率,%; Y—SO3吸收率,%。 *本文中气体浓度是指气体摩尔分率,因为所涉及到的气体不是理想气体,气体摩尔分率与气体 体积分率是有差异的。但是,目前工业控制分析上是测试气体体积分率,所以,可以用气体体积分 率代替气体摩尔分率进行计算。 在(1)式推导中,转化器进口气体中SO3浓度和吸收后剩余气体中SO3浓度很低,已忽略不计; 在(2)式推导中,把转化器进口气体中SO3浓度忽略不计,并且采用了近似计算。正常生产时,SO3 吸收率一般在99.95%以上,未被吸收的SO3浓度很小,完全可以略去,因此,(1)、(2)式长期以 来广泛应用于生产控制分析。

转化率、 2 SO2 转化率、SO3 吸收率新的计算公式
近年来,随着环保要求日益严格,特别是 GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》于 1997 年 1 月 1 日实施以后, 对于新建厂, 当转化器进口气体中 SO2 浓度达到 8.0%时, 转化率必须达到 99.63%, 吸收率必须达到 99.99%,排放的 SO2 和 SO3 才能达标。因此,如生产不正常时,就不能按(1)、 (2) 式的计算方法检测某一段或几段的转化率及吸收率,笔者在总结多年生产经验的基础上,归纳出一 种新的计算方法,现推荐如下:

X 1=

a ? b1 ? 0 . 01 ac 1 × 100 a (1 ? 0 . 015 b 1 ? 0 . 01 c 1 )

(3)

1

Y 1=

1 .5 ( a ? b 1 ) ? c 1 × 100 ? 50 a ? b 1 ? 0 . 01 ac 1 b 2 (1 ? 0 . 015 b 1 ? 0 . 01 c 1 ) × 100 b 1 (1 ? 0 . 015 b 2 ? 0 . 01 c 2 )

(4)

X 2= 100 ?

(5)

Y 2=

b 1 ? b 2 + c 1 ? c 2 + 0 . 005 b 1 c 2 ? 0 . 005 b 2 c 1 × 100 b 1 ? b 2 + c 1 ? 0 . 01 b 1 c 2 ? 0 . 005 b 2 c 1 ? 0 . 01 c 1 c 2 a ? b 2 ? 0 . 01 ac 2 × 100 a (1 ? 0 . 015 b 2 ? 0 . 01 c 2 ) 1 .5 ( a ? b 2 ) ? c 2 × 100 ? 50 a ? b 2 ? 0 . 01 ac 2

(6)

X



=

(7)

Y 总=

(8)

式中: a —— 转化器进口气体中SO2摩尔分率,%; b1—— 一吸塔出口气体中SO2摩尔分率,%; b2—— 二吸塔出口气体中SO2摩尔分率,%; c1—— 一吸塔出口气体中 SO3 摩尔分率,%; c2—— 二吸塔出口气体中 SO3 摩尔分率,%; X1 —— 一转 SO2 转化率,%; Y1 —— 一吸 SO3 吸收率,%; X2 —— 二转 SO2 转化率,%; Y2—— 二吸 SO3 吸收率,%; X 总——SO2 总转化率,%; Y 总 ——SO3 总吸收率,%。 上述公式中(3)、(4)式与(7)、(8)式相同,把始态的 SO3 浓度视为零。但是(5)、(6) 式没有把始态的 SO3 浓度视为零,这两个公式是计算 SO2 转化率和 SO3 吸收率最准确的公式,它所计 算的准确度仅与检测的 SO2 和 SO3 浓度及计算时所取的有效数字位数有关,公式本身不存在误差。不 论中间经过几次转化,几次吸收,只要给出始态和终态的 SO2 和 SO3 浓度,即可计算这一过程的转化 率和吸收率,换句话说,转化率和吸收率在 0—100%范围,(5)、(6)式都适用。当把始态的 SO3 浓度视为零,(5)、(6)式就变成(7)、(8)式;当把终态的 SO3 浓度视为零,(7)式就变成 (1)式;当采用近似计算时,(8)式就变为(2)式。 上述(3)-(8)式在生产中应用,如果生产系统(或生产系统某一部分)出现问题,只要能检 测出始态和终态的 SO2 和 SO3 浓度,就能计算出生产系统(或生产系统某一部分)的 SO2 转化率和 SO3 吸收率,为分析问题提供可靠的依据。

吸收率的计算 3 SO2、CO 转化率及 SO3、CO2 吸收率的计算
(3)-(8)式不仅适用于 SO2 转化率及 SO3 吸收率的计算,也适用于 CO 转化成 CO2 的转化率及 CO2 吸收率的计算,使用时,只需把式中对应的 SO2 浓度换成 CO 浓度、SO3 浓度换成 CO2 浓度即可。 (3)-(8)式还适用于 SO2、SO3、CO、CO2、O2、N2(或其它不参加氧化还原反应的气体)气体同 时存在的情况下,SO2、CO 转化率及 SO3、CO2 吸收率的计算。这时,需把 SO2 浓度和 CO 浓度加起来以 及把 SO3 浓度和 CO2 浓度加起来,计算总的转化率 X ( SO2 +CO ) 和总的吸收率 Y( SO3 +CO2 ) ,并计算出终态
2

气体与始态气体的摩尔数之比 K,然后分别计算出 SO2 转化率、CO 转化率及 SO3 吸收率、CO2 吸收率。

X ( SO 2 + CO )= 100 ?

(b 2 SO 2 + b 2 CO )[1 ? 0 .015 (b 1 SO 2 + b 1CO ) ? 0 .01(C 1 SO 3 + C 1CO 2 )] (b 1SO 2 + b 1CO )[1 ? 0 .015 (b 2 SO 2 + b 2 CO ) ? 0 .01(C 2 SO 3 + C 2 CO 2 )]

× 100

(9)

Y

( SO

3

+ CO

2

)

=

A × 100 B

(10)

式(10)中:

A = ( b1 SO 2 + b1 CO ) ? ( b 2 SO 2 + b 2 CO ) + ( C 1 SO 3 + C 1 CO 2 ) ? ( C 2 SO 3 + C 2 CO 2 ) + 0 .005 (b1 SO 2 + b1CO )( C 2 SO 3 + C 2 CO 2 ) ? 0 .005 (b 2 SO 2 + b2 CO )( C 1 SO 3 + C 1CO 2 )

B = (b1SO2 + b1CO ) ? (b2 SO2 + b2CO ) + (C1SO3 + C1CO2 ) ? 0.01(b1SO2 + b1CO )(C 2 SO3 + C 2CO2 )

? 0 .005 ( b 2 SO 2 + b 2 CO )( C 1 SO 3 + C 1CO 2 ) ? 0 .01( C 1 SO 3 + C 1CO 2 )( C 2 SO 3 + C 2 CO 2 )
K = 1 ? 10 ? 6 ( b1 SO 2 + b1 CO ) X ( SO 2 + CO ) [ 50 + Y ( SO 3 + CO 2 ) ] ? 10 ? 4 ( C 1 SO 3 + C 1 CO 2 ) Y ( SO 3 + CO 2 )
(11)

X so 2 = 100 ?

100 b 2 SO 2 × K b 1 SO 2
100 b 2 CO × K b 1 CO

(12)

X

co

= 100 ?

(13)

Yso 3 = 100 ?

0 .01b 1 SO 2 × X

100 C 2 SO 3 × K

SO 2 + C 1 SO 3

(14)

Yco 2 = 100 ?

0 .01 b 1CO × X CO + C 1CO 2

100 C 2 CO 2 × K

(15)

在上述(9)-(15)式中:

X ( SO 2 + CO ) ——SO2 和 CO 转化率,%; Y ( SO 3 + CO 2 ) ——SO3 和 CO2 吸收率,%;

K ——终态气体与始态气体的摩尔数之比;
X SO 2 ——SO2 转化率,%;
X co ——CO 转化率,%;
3

Y SO

3

——SO3 吸收率,%;

Y co ——CO2 吸收率,%; 2

b1so2 ——始态气体中 SO2 摩尔分率,%;

b1 co ——始态气体中 CO 摩尔分率,%;
C1SO3 ——始态气体中 SO3 摩尔分率,%;

C1co2 ——始态气体中 CO2 摩尔分率,%;
b2SO2 ——终态气体中 SO2 摩尔分率,%;

b 2 co ——终态气体中 CO 摩尔分率,%;

C 2 SO 3 ——终态气体中 SO3 摩尔分率,%; C 2 CO 2 ——终态气体中 CO2 摩尔分率,%;
(9)—(15)式特别适用于始态气体中 SO2、SO3、CO、CO2 含量较高,并且转化率及吸收率较低, 生产系统出现问题,需要检测分析生产系统(或生产系统某一部分)的转化率和吸收率,查出问题, 及时采取有效措施处理。 至于举例说明所推荐的新的计算公式与原有的计算公式的准确度比较,因为各单位生产中气体 的含量相差较大,就不举例了,读者可根据实际情况,自行计算比较。

Calculation of the conversion rate of SO2 & CO and the absorption rate of SO3 & CO2 WANG Ju-liang (Yantai Penghui Copper Industry Co., Ltd, Yantai, Shandong 264002, China)

Abstract: Abstract: A group of new formulae is recommended, not only for the calculation of the conversion rate of SO2 and the absorption rate of SO3, but also for the calculation of the conversion rate of CO and the absorption rate of CO2, further for all the calculation of above-mentioned indexes when SO2, SO3, CO, CO2, O2 and N2 exist together in the system in production of sulfuric acid. words: Key words: sulfuric acid; SO2; conversion rate; SO3; absorption rate; formula

作者简介:王举良, 男, 烟台鹏晖铜业有限公司高级工程师, 主要从事铜冶炼和硫酸生产技术工作。 电话:0535-6532324-2088 E-mail:wjl5515@sina.com 邮编:264002

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