山东无棣热电厂24MW抽凝机组锅炉含硫废气深度脱硫及资源化利用项目5-8附录八本项目动.docVIP

山东无棣热电厂24MW抽凝机组含硫废气深度脱硫及资源化利用项目动力学说明

追化工的人

山东无棣热电厂

24MW抽凝机组含硫废气深度脱硫及资源化利用项目

动力学说明

浙江大学追化工的人团队

队员：吴益昆杜乔昆高扬杨吉祥马玉龙

指导老师：胡晓萍

目录

TOC\o1-3\h\z\u动力学说明 1

1.含硫尾气吸收塔T0101吸收动力学说明 1

2.含硫尾气吸收塔T0101氧化副反应动力学说明 5

3.环丁烯砜合成反应动力学说明 8

4.环丁烯砜加氢反应动力学说明 13

PAGE15

追化工的人

动力学说明

1.含硫尾气吸收塔T0101吸收动力学说明

含硫尾气吸收塔T0101为化学吸收塔，吸收液为Na2HPO4-NaH2PO4缓冲溶液。文献SchultesM.AbsorptionofSulphurDioxidewithSodiumHydroxideSolutioninPackedColumns[J].ChemicalEngineeringTechnology,1998,21(2):201-209.报道了一种利用氢氧化钠溶液吸收二氧化硫的过程

SchultesM.AbsorptionofSulphurDioxidewithSodiumHydroxideSolutioninPackedColumns[J].ChemicalEngineeringTechnology,1998,21(2):201-209.

1QUOTESO2g?SO2

2QUOTESO2l+H2O?H3O+

3QUOTESO2l+OH-

4

5

6

7

8

由该文献得到结论：过程2与过程3是化学反应过程，其他过程为离子平衡过程，可以瞬间完成。

而利用磷酸盐缓冲体系吸收二氧化硫本质上是利用缓冲体系的OH-对二氧化硫进行吸收，因此该文献中所得出结论，对于塔T0101吸收体系依旧适用。

其吸收过程如下所示，同样认为，过程2与过程3是化学反应过程，其他过程为离子平衡过程，可以瞬间完成。

1QUOTESO2g?SO2

2QUOTESO2l+H2O?H3O+

3QUOTESO2l+OH-

4QUOTEHSO3-+H2

5QUOTEH3PO4+H

6QUOTEH2PO4-+

7

k2和k3分别是反应2和反应3的化学速率常数，k2单位为/s，k3单位为m3/(kmol·s)。该文献对其实验数据进行拟合，得出了两者的关联式，分别为：

（1-1）

（1-2）

T单位为K，本项目吸收体系中温度为55℃左右，即328K，则计算得

（1-3）

对于一个气液反应过程，QUOTEAg+bB(l)→产物。传统上通常以八田数Ha来对化学反应类型进行分类。

（1-4）

上式中，k为一级反应以液相浓度为基准的反应速率常数，单位为m3/(mol·s)；DLA为气相反应物A在液相中的扩散系数，单位为m2/s；kLA为气相反应物A在液相中的传质系数，单位为m/s。

由于有两个反应同时控制反应部分的速率，且不难看出这两个反应为平行反应，因此需要对原单反应体系的Ha进行相应的修正。由于反应2中反应物H2O为大量，因此可以看成是一级反应。而反应3反应速率与SO2和均有关，是一个二级反应。

对此情况，以Ha2代替原Ha对化学反应相对于传质过程相对快慢程度进行评价。

（1-5）

利用改进恩田公式，对传质系数进行估计：

（1-6）

（1-7）

而二氧化硫在液相中的扩散系数，则用Wilke-Chang公式进行估计：

（1-8）

图1-1T0101流股信息表

上式中，aw为润湿比表面积，ac为填料比表面积，两者单位均为m2/m3。σc为填料材质的表面张力值，对于钢为75mN/m即0.075N/m;σL为液相表面张力，单位为N/m；UL为液相通量，单位kg/(m2·s)；μL为液相粘度，单位Pa·s；ρL为液相密度kg/m3;g为重力加速度9.81m/s2。其中ML为液相的平均摩尔质量单位为g/mol，νSO2.M为二氧化硫的沸点分子体积，单位为cm3/mol，最终算得DL,SO2单位为cm2/s。

将图1-1中的物性数据代入，其中流股0105为进入吸收塔液体，流股0103为流出吸收塔液体，按平均计算物性。所选填料比表面积ac为22m2/m3，从而有：

（1-9）

从而算得aW为41.75m2/m3。

（1-10）

（1-11）

将

（1-12）