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二氧化硫反应器最优化(2015届作品)

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二氧化硫反应器最优化题目：SO 2＋1/2O 2=SO 3，四段绝热反应器，级间间接换热。

1.基础数据：混合物恒压热容C p ＝0.2549[kcal/kg ·K] －ΔH =23135[kcal/kmol] 床层空隙率ρb ＝554[kg/m 3]进口SO 2浓度8.0%，O 2浓度9.0%，其余为氮气。

处理量131[kmolSO 2/hr]，要求最终转化率98％。

2.动力学方程：式中：3.基本要求：(1)在T －X 图上，做出平衡线，至少4条等速率线；(2)以一维拟均相平推流模型为基础，在催化剂用量最少的前提下，总的及各段的催化剂装量；进出口温度、转化率；并在T-X 图上标出折线； 4.讨论：(1)要求的最终转化率从98％变化到99％对催化剂用量的影响；(2)如果有关系：YO 2＋YSO 2＝21％，SO 2进口浓度在7－9％之间变化，对催化剂装量的影响()()()[]sec ./112232323222gcat mol P P K P P B B P P K P k R SO SO SO SO SO SO O eff SO +-+-=ξ－()()987.13.11295exp 1026203.227200exp 103.25.7355exp 4814860047535992exp 105128.147542076062exp 106915.75218718223=⎪⎭⎫⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫⎝⎛⨯=⎪⎭⎫⎝⎛-=-⎪⎭⎫⎝⎛-⨯=-⎪⎭⎫⎝⎛-⨯=--R T K P P K P RT K T B C RT k C RT k P O SO P SO oeff oeff ξ第（1）问计算思路：通过观察反应动力学方程可以发现：反应速率(-r A)是X A和T的函数。

也就是说，这三个变量知道了两个可以求出第三个。

所以，我的计算方法如下：先确定反应速率(-r A)的值（0-4×10-6），再在某一反应速率下，给定温度T，找到X A的值，使得由X A 和T算出的(-r A)等于最开始假定的(-r A)值。

设计程序输出所有满足(-r A) = f (X A, T)的数据，即可在T－X图上，做出平衡线及等速率线。

程序如下所示：（使用Fortran语言编译）Module ChemRecImplicit NoneReal :: PA , PB , PC , Kp , T , keff , B , K , ksi , rAReal :: XAReal,parameter :: P=1.01325 , yA0=0.08 , yB0=0.09 , R=1.987ContainsSubroutine JiSuan ()PA=yA0*P*(1-XA)/(1-0.5*yA0*XA)PB=(yB0*P-0.5*yA0*P*XA)/(1-0.5*yA0*XA)PC=yA0*P*XA/(1-0.5*yA0*XA)IF (T<748.15) Thenkeff=7.6915E18*EXP(-76062/R/T)Elsekeff=1.5128E7*EXP(-35992/R/T)End IFB=48148*EXP(-7355.5/T)K=2.3E-8*EXP(27200/R/T)Kp=2.26203E-5*EXP(11295.3/T)ksi=PC/Kp/PA/SQRT(PB)rA=keff*PB*K*PA/PC*(1-ksi**2)/(SQRT(B+(B-1)*PA/PC)+SQRT(K*PA/PC))**2End Subroutine JiSuanEnd Module ChemRecProgram mainuse ChemRecImplicit NoneInteger :: iReal :: rA0Open (50 , file = 'data1.csv')Do i=1,5rA0 =(i-1)*1.e-6Write (50,*) "rA=" , rA0T = 420+273.15150 XA=1.0100Call JiSuan()IF (ABS(rA0-rA)<1.E-10) ThenWrite (50,*) XA ,T-273.15ElseXA=XA-0.00001IF (XA>0) GOTO 100End IFT=T+5IF (T<=883.15) GOTO 150End DoClose ( 50 )End Program main由程序输出数据作图可得：（原始数据见附录）T / ℃第（2）问计算思路：根据0(,)outinX catA X W dxF r x T =⎰计算每段的最小催化剂用量根据,,11,1,(,)(,)i i out i out i i in i in r X T r X T +++=确定两段之间的温度 具体思路老师课上已经讲得非常清楚了，这里本人不愿赘述。

以下说几点真正在编程中可能遇到的问题，供参考。

·操作线斜率1/λ的计算：00()A p gH u C dT dX uC λρ-∆==作简化假设：u 0 = u 假设入口气体为理想气体：00A A y C P RT=、g m m PV n RT ρ== 入口气体摩尔质量：222200A SO B O N N m y M y M y M =++·数值法求积分，使积分式=0时，采用梯形面积法求积分。

x 取微小步长后，T 随操作线也有微小步长。

求和过程中T 值每一步都有变化。

·积分式求每一段出口转化率时，出口转化率X out 不能越过平衡线，也不能超过600℃对应的转化率。

·如果任意一段反应器触及平衡线，则直接跳过此温度，猜测下一温度。

程序如下：Module ChemRec Implicit NoneReal (kind=8) :: PA , PB , PC , Kp , T , keff , B , K , ksi , rA ,&rA0 , DT , DX , FT , Xmax , S , Xin , Xout , Tin , Tout ,& XA , W , X , TOL , XAe , N , E , FX , det , X0 , FX0 , & Sum , W_sum , Tin_1 , lmdReal ,parameter :: P=1.01325 , yA0=0.08 , yB0=0.09 , R=1.987 Logical :: bJump ContainsSubroutine JiSuanFenYa () PA=yA0*P*(1-XA)/(1-0.5*yA0*XA) PB=P*(yB0-0.5*yA0*XA)/(1-0.5*yA0*XA) PC=yA0*P*XA/(1-0.5*yA0*XA) End Subroutine JiSuanFenYaSubroutine JiSuanRA ()IF (T<748.15) Thenkeff=7.6915E18*EXP(-76062/R/T)Elsekeff=1.5128E7*EXP(-35992/R/T)End IFB=48148*EXP(-7355.5/T)K=2.3E-8*EXP(27200/R/T)Kp=2.26203E-5*EXP(11295.3/T)ksi=PC/Kp/PA/SQRT(PB)rA=keff*PB*K*PA/PC*(1-ksi**2)/(SQRT(B+(B-1)*PA/PC)+SQRT(K*PA/PC))**2End Subroutine JiSuanRASubroutine GeXianFa()IF (N<=1) Thendet = -0.1Elsedet = -FX*(X-X0)/(FX-FX0)End IFX0=XFX0=FXE=abs(det)/(abs(X)+1.)X=X+detEnd Subroutine GeXianFaSubroutine JiSuanXAe()X=1N=0130 N=N+1FX=2.26203E-5*exp(11295.3/(lmd*(X-Xin)+Tin))*(1-X)*sqrt(P*(yB0-yA0*X/2)/& (1-yA0*X/2))-XCall GeXianFa ()IF (E>=1.E-6) GOTO 130XAe=XEnd Subroutine JiSuanXAeSubroutine JiSuanXout()bJump = .false.S=0DT=0.000001DX=0.00001T=TinXA=XinCall JiSuanXAe()Xmax=(873.15-T)/lmd+Xin IF (Xmax>1.0) Xmax=1.0 100Call JiSuanFenYa()Call JiSuanRA()rA0=rAT=T+DTCall JiSuanRA()FT=(rA0-rA)/DT/rA**2S=S+FT*DXIF (XA>=XAe) ThenbJump = .true.ReturnEnd IFIF (XA>=Xmax) ReturnIF (S>0) ThenXA=XA+DXT=lmd*DX+TGOTO 100End IFEnd Subroutine JiSuanXoutSubroutine JiSuanW()Sum=0T=TinXA=XinDX=0.00001110Call JiSuanFenYa() Call JiSuanRA()rA0=rAFT=1/rA0Sum=Sum+FT*DXIF (XA>=Xout) ReturnXA=XA+DXT=T+lmd*DXGOTO 110End Subroutine JiSuanWSubroutine JiSuanT()XA=XoutT=ToutCall JiSuanFenYa()Call JiSuanRA()rA=rA0T=420+273.15120Call JiSuanRA()IF (abs(rA-rA0)<1.E-11) ThenReturnEnd IFT=T+0.0001GOTO 120End Subroutine JiSuanTEnd Module ChemRecProgram mainuse ChemRecImplicit NoneInteger :: iOpen ( 30 , file = 'data2.csv')lmd = 23135*yA0/0.2549/(64*yA0+32*yB0+(1-yA0-yB0)*28) Tin_1= 420 +273.15300 Tin = Tin_1Xin=1.E-10W_sum=0i=0200 i=i+1Call JiSuanXout()IF (bJump) GOTO 400Xout=XATout=lmd*(Xout-Xin)+TinIF (Tout>873.15) Tout=873.15Call JiSuanW()W=Sum*131/3600W_sum=W_sum+WCall JiSuanT()Tin = TXin=XoutIF (i<4) GOTO 200IF (Xout>0.98) ThenWrite (30 , *) Tin_1-273.15 ,',', Xout ,',' , W_sum End IFIF(Tin_1 < 600 +273.15) Then400 Tin_1 = Tin_1 + 0.01GOTO 300End IFEnd Program main该程序运行结果为：在420~600℃范围内，以ΔT=0.01为步长输出所有满足最终转化率>98%的入口温度T in、出口转化率X out、催化剂总装量W cat。

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列举so2吸收法废气治理技术

列举so2吸收法废气治理技术

列举so2吸收法废气治理技术
so2(二氧化硫)是一种有毒有害气体，是油烟、工业煤燃烧、燃煤发电等产生
的废气排放中，最主要的一种污染物。

为了保护环境和人们的健康，需要采用有效的so2吸收法废气治理技术。

so2吸收法废气治理技术主要是采用吸收剂将so2从废气中吸收，然后经过一
系列的处理技术，达到排放国家制定的标准。

so2吸收法废气治理技术主要包括：
1）脱硫反应器：脱硫反应器是一种利用脱硫剂将so2脱离废气中的有效方法。

常见的脱硫剂有火山灰、石膏、活性碳等。

反应副产生的水溶液可收集，并活用作新的脱硫剂。

2）吸收塔：吸收塔是一种利用吸收剂吸收so2的有效方法，常用的吸收剂有
碱溶液、碳酸钠溶液、氧化铝粉和活性炭。

靠喷雾、层流等方法使吸收剂与排出的废气进行接触，从而达到完全的吸收功能。

3）脱硫活性炭吸收塔：将生产所得的活性炭固体粒悬浮在流体中，利用活性
炭对so2的吸附作用，将so2从废气中吸收，从而减少排污量。

上述技术实施后，可对各种发电、煤矿厂Job放的废气污染物so2进行有效的处理和排放，实现良好的治理，保护环境和人民的健康。

二氧化硫氧化过程的优化研究

二氧化硫氧化过程的优化研究

8. 1 % ; SO3 : 0 %) 为例 , 得到以下不同优化目标
函数下的结果 , 见图 3～图 6 。 3. 1 绝热式多段反应
3. 1. 1 以 R1 为目标函数
t1 ,1 = 446. 04 ℃ t1 ,2 = 599 ℃ t2 ,1 = 460. 99 ℃ t3 ,1 = 457. 17 ℃ t4 ,1 = 430. 19 ℃ V b = 27. 79m
在该工艺条件下 , 所需换热面积 A t = 950. 24
m , 总的投资费用 R2 为 725258. 6 元 。 3. 1. 2 以 R2 为目标函数
t1 ,1 = 427. 74 ℃ t1 ,2 = 598. 23 ℃ t2 ,1 = 480. 04 ℃ t3 ,1 = 460. 18 ℃ t4 ,1 = 424. 28 ℃ V b = 29. 80m
关键词 : 绝热式多段反应 连续换热 优化设计
硫酸转化系统的优化设计已有不少文献作过报 道 , 但主要是针对绝热式多段反应系统进行 的 。而二氧化硫连续换热转化系统是在现有的绝热 式多段反应系统的基础上提出来的一种新型转化系 统 。它采用热管作为传热元件 , 将转化反应段分割 为有限多个绝热反应微元段 , 并用热管将反应微元 段产生的反应热及时移走 , 这种以气体温度微小阶 梯式跳跃的降温方式与现有的绝热式多段反应系统 相比有三个优点 : ① 使反应在接近平衡温度曲线附 近的较高温度下进行 , 获得较高的反应速率 ; ② 避 免在初始反应段反应温度过高而有益于延长催化剂 寿命 ; ③使转化系统大大简化 , 不但使系统微型 化 , 而且大大减少设备材耗与投资 。所以 , 对连续 换热这一新型转化系统进行优化 , 有助于资源的合 理配置 , 并用最佳生产工艺来指导实际生产过程 。
三氧化硫_硫磺法生产液体二氧化硫

三氧化硫_硫磺法生产液体二氧化硫


为 8 000 h， 采用液体硫磺及液体 SO3 为原料。 反应 压力为 0. 6 MPa， 反应温度为 90 ℃ 。 2. 2 工艺流程 三氧化硫 － 硫磺法生产液体 SO2 的工艺流程见 图 1。
刘勤学 .3
图1
三氧化硫 － 硫磺法生产液体 SO2 工艺流程图
+
三氧化硫
硫磺
试验
运行
中图分类号： TQ125. 1 3
文献标识码： B
文章编号： 1002 － 1507 （ 2015 ） 02 － 0041 － 05
Liquid sulphur dioxide production by sulphur trioxide and sulphur method
LIU Qinxue （ Zibo Jianlong Chemical Co. ，Ltd. ，Zibo，Shandong， 256414 ，China） Abstract： The experiment of SO3 in fuming sulphuric acid reacting with the sulphur to produce sulphur dioxide is described． A device to produce liquid SO2 by using liquid SO3 and liquid sulphur according to the test results was built，and process and production operation is described． Liquid sulphur dioxide produced by sulphur trioxide and sulphur method is compared with the other three common methods． Production costs are analyzed． The residue mass fraction of product liquid SO2 is no more than 0. 006% and the mass fraction of moisture is no more than 0. 01% ，fully meeting the industry＇s demand for quality． Key words： production；liquid sulphur dioxide；sulphur trioxide；sulphur；experiment
SO2反应器最优化(北化化反大作业)

SO2反应器最优化(北化化反大作业)

二氧化硫转化器最优化声明：本人使用Fortran90语言独立完成该作业。

在前几届学生遗留下来的作业模板中，多数使用matlab软件或C语言编译，本人至今未见使用Fortran语言编译的作业。

私以为Fortran语言相比于matlab语言或C语言，有着得天独厚的优势，更具有学习价值。

故本作业的独立性毋庸置疑！题目：SO2＋1/2O2=SO3，四段绝热反应器，级间间接换热。

1.基础数据：混合物恒压热容C p＝0.2549[kcal/kg·K]-ΔH =23135[kcal/kmol]床层空隙率ρb＝554[kg/m3]进口SO2浓度8.0%，O2浓度9.0%，其余为氮气。

处理量131[kmolSO2/hr]，要求最终转化率98％。

2.动力学方程：其中：()()()[]sec./112232323222gcatmolPPKPPBBPPKPkRSOSOSOSOSOSOOeffSO+-+-=ξ－()()987.13.11295exp1026203.227200exp103.25.7355exp4814860047535992exp105128.147542076062exp106915.75218718223=⎪⎭⎫⎝⎛⨯=⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫⎝⎛⨯=⎪⎭⎫⎝⎛-=-⎪⎭⎫⎝⎛-⨯=-⎪⎭⎫⎝⎛-⨯=--RTKPPKPRTKTBCRTkCRTkPOSOPSOoeffoeffξ要求1：在T~X 图上，做出平衡线，至少4条等速率线 （1）平衡线：反应简写为：A + 1/2B = C当反应平衡时，（-r A ）=0，得到（1-ξ2）= 0 ，即ξ= 1 整理得：P C =K p P A P B 1/2 其中：00.08A y =00.09B y =0.5A δ=-当X A 从0~1范围内变化时，可确定与X Ae 唯一对应的平衡温度T e ，编写程序使X A 从1.0开始，间隔为-0.1 ，分别算出相应的T e ，即得平衡线：图1 平衡温度—平衡转化率示意图00(1)1A A A A A Ay P X P y X δ-=+0001(1)21B A A B A A Ay P y P X P y X δ--=+001A A C A A Ay PX P y X δ=+（2）等速率线由于在同一反应速率（-r A ）下，某一转化率X A 可能对应两个温度T ，而某一温度T 下，则对应唯一转化率X A 。