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实际求得的H1=0.07与假设的H1-假=0.072相近，故假设成立。 故转化器的高度为：
H?H1?H2?H3?H4?4?2h2反应工程课程设计
?0.943?0.370?0.251?0.0718?4?1.4?7.236m
2.18 触媒层压力降的计算
我国生产的条状钒触媒，平均直径5毫米，长10毫米。在填装时下垫鹅卵石（块度25毫米左右）厚度50毫米，从里向外倒装（指人孔方位而言），一次性装平，填装高度在300—900毫米之间，根据统计校核，在上述条件下装填，用以下经验公式来计算： ?P?560??0.7??1.7?H （2—24）
式中 ?P——触媒层压力降，毫米水柱； H——触媒层高度，米；
?——在平均温度下气体重度，公斤/米； ?——平均温度下转化器截面气速，米/秒； 560——阻力系数，决定于填装工况。
又因为?和?的公式如下所示：
a??SO2?b??O2?c??N2100273273?t3
????P
（2—25）
式中 ?SO——二氧化硫的重度，公斤/米3,2.86;
2 ?O——氧气的重度，公斤/米3,1.43；
23
?N——氮气的重度，公斤/米,1.25；
2 P——气体压力，大气压，一转：P=0.915KPa，二转：P=0.828KPa； a、b、c——分别为二氧化硫、氧气、氮气的含量，%； t——转化器的平均温度。
各段的?值如下所示：
?1?7.6?2.86?10.3?1.43?84.56?1.25100?273273?484.821?0.915?0.469公斤/米
3
26
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?2??3??3?7.6?2.86?10.3?1.43?84.96?1.251000.93?2.86?7.71?1.43?91.36?1.251000.93?2.86?7.71?1.43?91.75?1.25100???273273?481.055273273?452.208273273?549.047反应工程课程设计
?0.915?0.473公斤/米 ?0.828?0.399公斤/米 ?0.828?0.413公斤/米
333?的公式如下：
??22.4?n3600?1?4D2?273?t273?1P
（2—26）
各段的?值为：
?1?22.4?613.658360022.4?595.702360022.4?551.417360022.4?49.0473600?1?4?2???4?3???4?4???4?4.5601?4.5471?4.4491?4.4272222?273?484.821273273?481.055273273?452.208273273?429.462273?10.91510.91510.82810.828?0.710mmH2O
???0.689mmH2O
???0.708mmH2O
???0.690mmH2O
∴各段的压强降为：
?P1?560?0.469?P2?560?0.473?P3?560?0.3990.7?0.710?0.6891.7?0.943?173.427mmH2O ?0.370?65.172mmH2O ?0.251?41.071mmH2O
0.71.70.7?0.7081.7?P4?560?0.4130.7?0.6901.7?0.0718?11.532mmH2O
总的压强降为：
?P总?173.427?65.172?41.071?11.532?291.202mmH2O
2.19 合日产100%硫酸每吨用触媒量
各段的触媒量之和为：
Vk?15.396?6.010?3.897?1.105?26.408m
327
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∴日产100%硫酸每吨用触媒量为：
Vk-日?26.408?1000?30033?103反应工程课程设计
?240.073m3
2.20 转化设备保温层的计算
根据生产经验，转化设备保温层厚度可用下式计算：
???(t1?taQ?1)
a （2—26）
式中 Q——每单位面积允许散热量，千卡/米2 .小时； t1——设备内部平均温度，℃； ta——周围空气温度， ℃； δ——保温层厚度，米；
λ——保温材料导热系数，千卡/米 小时 ℃; a——保温层外侧给热系数，千卡/米 小时 ℃。
由于一般转化设备体积庞大，管道复杂，并且转化过程中易发生有毒气体的泄漏，通常将其放置于室外。根据经验，?可用下式计算：
??6.7?0.78 kcal/(m2?h??C) （2—27）
2
。
。
2
。。
?一般取5?10m/s，根据各地区的差异，本设计取??9m/s,则
??6.7?90.78?37.2kcal/(m?h??C)
2由于保温材料的品种不同，形成方法各异，各种保温材料的导热系数?值不同，根据经验，本设计拟采用岩棉毡保温材料进行保温。
t平均?12?t1?t2? （2—28）
式中 t平均 ——保温材料的平均工作温度，℃；
t1——器内或管道内气流温度，℃；
t2——保温层表面温度，℃，一般取20-50℃，视地区的不同而定。
选取下列参数：
转化器： t1?180?C t2?20?C 换热器： t1?350?C t2?20?C 管道： t1?390?C t2?20?C
28
[键入文档标题] 反应工程课程设计
转化器：??0.024?0.0002t平均?0.024?0.0002?250?0.074kcal/(m?h??C) 换热器：??0.024?0.0002t平均?0.024?0.0002?185?0.061kcal/(m?h??C) 管道：??0.024?0.0002t平均?0.024?0.0002?205?0.065kcal/(m?h??C)设单位面积散热量Q?150kcal/(m2?h)，??37.2kcal/(m2?h??C) 用岩棉毡保温：??0.074???480?20150?? 37.2?1
? ?0.074?3.040 ?0.225m?225mm
由于要考虑到保温层裂缝、脱落及停车保温的需要，并且西宁市的海拔高，温度低，需要增加保温层厚度，因此拟采用保温层厚度??300mm，错开毡缝，用铁丝网紧固，外抹
10mm厚石灰、纸筋、水泥的面层，再刷一层银粉漆或包一层铝合金皮。
三． 设计结果汇总
表21 物料衡算、热量衡算表
SO2-进 kmol/h O2-进 kmol/h N2-进 kmol/h
一段 46.638 63.259 503.761 二段 11.146 45.513 503.761 三段 5.130 43.303 503.761 四段 0.390 40.155 503.761 29
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SO3-进 kmol/h SO2-出 kmol/h O2-出 kmol/h N2-出 kmol/h SO3-出 kmol/h P atm Q KJ/h △Hf KJ/h Cp KJ/(?C?h)反应工程课程设计
0 11.146 45.513 503.761 35.492 0.915 7604429 -3475851 19516 400 567.766 220.455 95.1% 0.77 0.80
表22 保温层表
35.492 5.130 45.303 503.761 41.508 9014003 -548123 19352 468 494.111 217.590 95.3% 0.89 0.934 0.0208 0.390 40.135 503.761 4.761 0.828 7264249 -464222 16605 439 465.416 25.59 96% 0.924 0.960 4.176 0.231 4.055 503.761 4.899 7095726 -15586 16541 429 430.000 29.84 97% 0.955 0.982 T进 ℃ T出 ℃ λ ℃ R x xT ω m/s α Kcal/(m2.h. ℃) λλλ Kcal/(m2.h. ℃) 2换热 Kcal/(m.h. ℃) 转化管道9 37.2 0.074 0.061 0.065 150 225 300
Kcal/(m2.h. ℃) 2Q Kcal/(m.h.) δ算 mm δ mm 表23 催化剂用量和床层压力降以及直径、层高、总高表
a(SO2) % b(O2) % c(N2) % n Kmol/h ∑n Kmol/h t
平均 一段 7.6 10.3 84.56 613.658 484.821 93.989 二段 7.6 10.3 84.96 595.702 2309.824 481.055 91.929 三段 0.93 7.71 91.36 551.417 452.208 84.916 四段 0.93 7.71 91.75 549.047 429.462 82.709 ℃ P平均 Kpa 30