1. Объемный процент кислорода O₂ в смеси при C_SO2=9,5% об. при получении смеси в результате следующих процессов:

1. при сжигании S в воздухе

2. при обжиге FeS₂

10,37 — 100%	x = 16,2% = CSO2
1,68 — x

3. при смешении SO₂ c воздухом

2. Зависимость равновесной степени превращения SO₂ от температуры при постоянном давлении и заданной концентрации исходных реагентов:

С_SO2 = 0,095 об., P = 1 атм., T = 673 ­– 873 К

T, К
673	0,9915	0,989	0,9942
693	0,9864	0,9823	0,9906
713	0,9787	0,9725	0,9852
733	0,9677	0,9586	0,9773
753	0,9523	0,9395	0,9663
773	0,9317	0,9144	0,9512
793	0,9048	0,8825	0,9312
813	0,8712	0,8436	0,9054
833	0,8307	0,7979	0,8732
853	0,7835	0,7462	0,8343
873	0,7305	0,6897	0,7891

3. Зависимость равновесной степени превращения SO₂ при сжигании S в воздухе от температуры при различных давлениях

С_SO2 = 0,095 об., C_O2 = 0,115 об., T = 673 ­– 873 К

T, К
673	0,9881	0,9915	0,9982
693	0,9809	0,9864	0,997
713	0,9702	0,9787	0,9953
733	0,955	0,9677	0,9927
753	0,9342	0,9523	0,9891
773	0,9067	0,9317	0,984
793	0,8717	0,9048	0,977
813	0,8289	0,8712	0,9678
833	0,7788	0,8307	0,9556
853	0,7224	0,7835	0,9401
873	0,6613	0,7305	0,9208

4. Зависимость скорости окисления SO₂ от температуры при постоянном давлении и различных равновесных степенях превращения

С_SO2 = 0,095 об., C_O2 = 0,115 об., P = 1 атм., T = 673 ­– 873 К, катализатор – Classik

Т, К
673	0,233	0,132	0,085	0,041	0,02	0,007
693	0,322	0,183	0,118	0,056	0,026	0,006
713	0,437	0,248	0,159	0,075	0,032	-0,002
733	0,583	0,33	0,211	0,095	0,031
753	0,766	0,431	0,271	0,109	0,006
773	0,99	0,551	0,336	0,101	-0,083
793	1,261	0,684	0,389	0,024
813	1,579	0,815	0,392	-0,228
833	1,94	0,902	0,256
853	2,322	0,851	-0,213
873	2,676	0,469

5. Линия оптимальных температур

С_SO2 = 0,095 об., C_O2 = 0,115 об., P = 1 атм., X. Равн = 0,5 – 0,98, катализатор – Classik

x	0,5	0,52	0,54	0,56	0,58	0,6	0,62	0,64	0,66	0,68	0,7
T, K	898,2	892,2	886,3	880,3	874,4	868,5	862,6	856,7	850,7	844,6	838,4
x	0,72	0,74	0,76	0,78	0,8	0,82	0,84	0,86	0,88	0,9	0,92
T, K	832,1	825,6	818,8	811,9	804,6	796,9	788,6	779,8	770	759,1	746,5
x	0,94	0,96	0,98
T, K	731,3	711,3	680,5

6. Задача:

Исходная смесь содержит 10 об. % SO2 и получена: а) при сжигании серы в воздухе; б) при обжиге колчедана в воздухе. Полагая, что на выходе из реактора температура прореагировавшей смеси 430°С и достигается равновесие, определите насколько изменится выброс диоксида серы (остаточное содержание SO2) при увеличении давления процесса с 1 атм до 10 атм. Рассчитайте для обоих случаев суточное количество серной кислоты, эквивалентное выбрасываемому в атмосферу SO2, при мощности производства 360 тыс. тонн в год. Объясните полученный результат.

Так как производительность в год составляет 360 тыс тонн, то производительность в сутки составляет: 360000/365=986,3 (тонн/сутки)

Для сжигания S при 1 атм:

X_p=0.9829

m_so2=(1-0.9829)* 986,3=16.87 (тонн)

m_H2SO4=16.87*98/64=25.83 (тонн)

Для 10 атм:

Xp=0.9945

mso2=(1-0.9945)*986,3=5.42 (тонн)

mH2SO4=5.42*98/64=8.31 (тонн)

Для обжига FeSO₄ при 1 атм

X_p=0.9779

m_so2=(1-0.9779)* 986,3=21.8 (тонн)

m_H2SO4=21.8*98/64=33.38 (тонн)

При 10 атм:

X_p=0.9928

m_so2=(1-0.9928)* 986,3=7.1 (тонн)

m_H2SO4=7.1*98/64=10.87 (тонн)

7. Выводы

В ходе выполнения лабораторной работы был рассчитан состав газовой смеси: а) при сжигании S в воздухе; б) при обжиге FeS2; в) при смешении SO2 c воздухом. Было исследовано влияние концентрации, температуры и давления на данные процессы. Было определено, что при уменьшении температуры, увеличении давления и при увеличении соотношения кислорода к сернистому газу равновесная степень превращения растет. Константа равновесия реакции окисления SO2 с ростом температуры падает, что соответствует экзотермической реакции.