Отделение одноступенчатой каталитической паровоздушно-кислородной конверсии метана — страница 10

  • Просмотров 242
  • Скачиваний 5
  • Размер файла 793
    Кб

реакций, происходящих в конвекторе метана, рассчитываем, исходя из следующих соображений. Принимаем, что реакция в основном протекает при температуре 30 град ниже, чем температура отходящих газов, т.е. при 800°С (830-30). Так как в процессе конверсии происходят параллельные реакции, учесть которые затруднительно, а тепловой эффект процесса зависит только от начального и конечного состояний системы, то расчет ведем по количеству

прореагировавших веществ. Для этого рассчитываем энтальпию образования из элементов одного килограмма каждого вещества, участвующего в реакциях. Расчет производим по формуле h298=кдж/кг, [4,стр.25] где h298- энтальпия вещества при стандартных условиях, кДж/кг; Н298-энтальпия вещества по таблицам, кДж/моль (Краткий справочник физико-химических величин, изд. 4. «Химия», 1965); 1000 – коэффициент пересчета килограммов в граммы, г/кг; М –

мольная масса вещества, г/моль. Энтальпии равны (в кДж/кг): для метана для этана для окиси углерода для двуокиси углерода для паров воды Согласно материальному балансу в процессе реакции расходуется (в кг/ч): метана 3745-74=3671, этана 74, кислорода 1607+2872=4479, паров воды 4424+72-4036=460. При этом образуется (в кг/ч): окиси углерода 4560, двуокиси углерода 3126, водорода 998. Для теплового эффекта при 25°С имеем Q298=Н298-=(∑Нкон - ∑Ннач)=∑Ннач- ∑Нкон,

[4,стр.26] или q298=∑hнач*mнач=∑hкон*mкон, q298=-3671*4666-74*2816-4479*0- -460*15866+4560*3945+998*0+3126*8941=21303136 кдж/ч. Как известно из курса физической химии, тепловой эффект реакции при Т2Т1 определяется уравнением QТ2= QТ1+р(Т1- Т2)= QТ1+(∑кон-∑нач)(Т1-Т2)= = QТ1-(∑кон-∑нач)(Т2-Т1), [4,стр.26] или qt2= qt1-[∑(cm)кон-∑(cm)нач](t2-t1). В приведенном расчете теплоемкости необходимо выразить в кДж/кг*град и взять средние в диапазоне 298-1073°К. Для расчета пользуемся интерполяцией

табличных данных, которые приведены в «Кратком справочнике физико-химических величин» ( в кДж/моль*град). Пересчет производим по формуле: с==кдж/кг*град, [4,стр.26] где с- теплоемкость, кдж/кг*град, С-теплоемкость, дж/моль*град; 1000 в числителе – коэффициент пересчета граммов в килограммы, г/кг; 1000 – в знаменателе – коэффициент пересчета джоулей в килоджоули, дж/кДж; М- мольная масса, г/моль. Тогда (в кДж/кг*град) для метана с==3,513, для

этана с==3,157, для кислорода с==1,020, для паров воды с==2,079, для окиси углерода с==1,110, для двуокиси углерода с==1,083, для водорода с==14,345. Отсюда =4560*1,110+998*14,345+3126*1,083-3671*3,513-74*3,157- - 4479*1,020-460*2,079=4109кдж/град, 5Q=q298-(t2-t1)=21303136-4109*(800-25)= =21303136-3184475=18118661кдж/ч. Общий приход тепла. Qпр=7399200+16395344+322084+107520+18118661=42342809кдж/ч. Расход тепла. С конвертированным газом 6Q=(6mCH5*6cCH5+6mN2*6cN2+6mAr*6cAr+6mCО*6cCО+6mСО2*6cСО2+ +6mН2*6cН2)*6t+6mH3O*6iН2О, 6Q=(74*3,561+5533*1,105+129*0,519+4560*1,116+3126*1,099+