Отделение одноступенчатой каталитической паровоздушно-кислородной конверсии метана — страница 9

  • Просмотров 239
  • Скачиваний 5
  • Размер файла 793
    Кб

углерода, водород и пары воды. Для определения количеств этих газов необходимо составить уравнения материального баланса по каждому элементу в отдельности. Для упрощения дальнейших расчетов составляем таблицу содержания отдельных элементов в их соединениях (в долях единиц). Табл.1 Соединение Элементы углерод водород кислород Метан - Этан - Двуокись углерода - Окись углерода - Вода - Материальный баланс углерода 1mCH5*0,7487+1m

C2H6*0,7989=6mCH5*0,7487+6m CО*0,4288+6m CО2*0,2729, 3745*,7487+74*0,7989=74*0,7487+4560*0,4288+6m CО2*0,2729, 853=6m CО2*0,2729, 6m CО2=3126кг/ч. Материальный баланс кислорода 2m*0,8881+3mО2*+3mН2О*0,8881+4mО2=6mCО*0,5712+6mCО2*0,7271+ +6mН2О*0,8881, 4424*0,8881+1607+72*0,8881+2872=4560*0,5712+3126*0,7271+ +6mН2О*0,8881, 3594=6mН2О*0,8881, 6mН2О=4036кг/ч Материальный баланс водорода mCH4*0,2513+1mC2H6*0,2011+2m*0,1119+3mН2О*0,1119=6mCH4*0,2513+ +6mН2О*0,1119+6mН2, 3745*0,2513+74*0,2011+4424*0,1119+72*0,1119=74*0,1119+ +4036*0,1119+6mН2, 6mН2=998кг/ч. Соответственно объемы составляют (в нм3/ч) 6vCO2= 6vН2O= 6vН2= Проверка

правильности расчета производится составлением сводной таблицы материального баланса (табл.2) и подстановкой объемов газов в выражение константы равновесия Полученная величина практически соответствует заданной. Табл. 2 Сводный материальный баланс конверсии природного газа Приход Расход статья кг/ч нм3/ч статья кг/ч нм3/ч Природный газ: метан этан азот Итого природного газа 3745 74 275 4094 5225 55 220 5500 Конвертированный газ метан окись

углерода двуокись углерода водород азот аргон пары воды Всего конвертированного газа 74 4560 3126 998 5533 129 4036 18456 104 3647 1581 10985 4424 72 5018 25831 Водяной пар 4424 5500 Воздух: кислород азот аргон Общая масса сухого воздуха 1607 5232 92 6931 1125 4183 52 5360 Пары воды Итого влажного воздуха 72 7003 89 5449 Технический кислород: кислород азот аргон Итого технического кислорода 2872 26 37 2935 2011 20 20 2051 Всего: 18456 18500 7.ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ Приход тепла. С природным газом.

1Q=(1mCH5*1cCH5+1mC2H6*1cC2H6+1mN2*1cN2)*1t, 1Q=(3745*3,159+74*2,786+275*1,078)*600=7399200кдж/ч. Здесь 1с – теплоемкость компонента при 600°С,кДж/кг*град. Теплоемкость (см. список литературы 4, табл.I.стр.500) С паром 2Q=2m*2i=4424*3706=16395344кдж/ч. Здесь 2i – энтальпия паров воды при 600°С и 0,8*105 н/м2 (в кДж/г). Общее давление паро-газовой смеси около 1,6*105н/м2,содержание паров воды в ней 50% по объему. Технический кислород и воздух поступают отдельно. Данные об энтальпии воды и паров воды при

разных условиях см. в список литературы 4,табл XX и XXI,стр.513,514). С воздухом 3Q=3mсух*3i=6931*46,47=322084 кдж/ч. Здесь 3i – энтальпия влажного воздуха (в кДж/кг), вычисленная на 1 кг сухого воздуха при 20°С и относительной влажности 70% (см.список литературы 4,табл. XIX,стр.512). С техническим кислородом 4Q=(4mО2*4cО2+4mN2*4cN2+4mAr*4cAr)*4t, 4Q=(2872*0,920+26*1,027+37*0,519)*40=107520кдж/ч. Здесь 4cAr=0,519 кдж/кг*град – теплоемкость аргона (не зависит от температуры). Тепло реакции. Тепло