А) Равновесие

После стадии сжигания серы и утилизации тепла технологический газ с содержанием диоксида серы (SO₂) 12 % об. и температурой 420°С поступает на следующую технологическую стадию контактного окисления SO_2. Процесс проводится в контактном аппарате. Химизм процесса: SO₂+0,5О₂↔ SO₃, ∆Н<0

Реакция экзотермическая. С повышением температуры ∆Н реакции уменьшается, константа равновесия так же уменьшается, равновесие смещается в сторону исходных веществ. С увеличением давления равновесие смещается в сторону SO_3. Избыток кислорода так же приводит к смещению равновесия реакции в сторону SO_3. Инерты в системе не желательны т.к. равнозначны снижению давления.

Константа равновесия реакции: , [давление^-0,5]

, – это формула для расчета равновесной степени превращения SO₂ в SO₃

Константа равновесия может быть определена по формуле:

,

Для технических расчетов есть упрощенное уравнение:

,

При понижении температуры и повышении давления контактного газа равновесная степень превращения возрастает, что согласуется с принципом Ле-Шателье. В то же время при постоянной температуре и давлении равновесная степень превращения тем больше, чем больше содержание кислорода в газе, то есть чем больше отношение С_О2/С_SO2. Это отношение зависит от обжигаемого сырья и избытка воздуха. На этом основана операция корректирования состава печного газа т.е. разбавления его воздухом для снижения содержания диоксида серы. Степень окисления диоксида серы возрастает с увеличением времени контактирования приближаясь к равновесию по затухающей кривой, следовательно время контактирования должно быть таким, чтобы обеспечивать достижение равновесия в системе.

Х1<Х2

Т1>Т2

1< 2

Из рисунка следует, что чем выше температура, тем скорее достигается равновесие, но тем меньше равновесная степень превращения.