II. Схема эхтс.

прод. конв.

9 9

топл. 1 РТ КУ

2 т.г. т.г.

ПП ПК ВЭ

2

возд. 1 ТП ПГС

8 8CH₄

H₂O(пар)

7 7 6 6

ПН

IIТК I ПТ

bОХ a К

H₂O

H₂O(ж.)

b a

d c

H₂O(“гор.”)

d c H₂O(“гор.”) H₂O(“охл.”)

H₂O(“охл.”)

Г

Н

H₂O(“гор.”)

H₂O

III. Конверсия метана

III.1. Материальный баланс

Исходные данные:

Объемный расход метана .

Мольный (объемный состав) газовой смеси

Степени превращения:

Уравнение реакции конверсии метана:

Мольные потоки на входе в реактор:

Массовый поток на входе

Мольные потоки на выходе:

Прореагировало:

Поэлементный материальный баланс:

а) по “H”:

б) по “C” :

в) по “O” :

Массовый поток на выходе (проверка правильности материального баланса):

III.2. Энергетический баланс

Исходные данные:

Температура на входе в реактор и выходе из него: T₈=573K, T₉=1123K.

Давление на выходе из реактора: P₉=2,9МПа

Энергетический баланс:

Энтальпии компонентов на входе в реактор и выходе из него

Компонент
CH4	-74,8	14,32	0,075	573	-61,9
H2O	-241,8	32,30	0,002	573	-232,7
CH4	-74,8	14,32	0,075	1123	-19,0
H2O	-241,8	32,30	0,002	1123	-214,0
H2	0	27,3	0,00335	1123	24,49
CO2	-393,5	32,20	0,022	1123	-354,0
CO	-110,5	28,40	0,004	1123	-84,7

Тепловая мощность химического реактора:

(мольные потоки – см. п. III.1)

III.3. Баланс энергии. Исследование политропного процесса.

Допущения:

1. Газовые смеси подчиняются законам идеальных газов.

2. Все параметры и характеристики процесса изменяются вдоль длины змеевика химического реактора по линейному закону.

Параметры трубчатой печи

Число труб n_тр=426 ; диаметр трубы d_B=0,072м ; длина трубы L_Г=42м

Диаметр зерна в зернистом слое d_З=0,0027м

Баланс кинетической энергии:

Баланс кинетической энергии записывается в виде:

Давление P₈ на входе в реактор ищем методом итераций:

Определяем величины, не изменяющиеся в ходе итераций:

Массовый расход парогазовой смеси:

Сечение пучка труб

Скорость потока газов на выходе из реактора

Потеря давления в реакторе происходит за счет трения и за счет местных сопротивлений. . ;

Коэффициент проницаемости зернистого слоя

Вязкость газовой смеси определяем как среднее арифметическое средних вязкостей на входе в реактор и выходе из него:

Компонент
CH4	13,4+0,019t	300	19,1	0,25	20,0
H2O	8,3+0,040t	300	20,3	0,75
CH4	13,4+0,019t	850	29,6	0,034	32,7
H2O	8,3+0,040t	850	42,3	0,362
H2	9,5+0,014t	850	21,4	0,458
CO2	номограмма [2], c. 557	850	57	0,027
CO		850	43	0,117

Диссипация определяется из соотношения

Расчет давления P₈ методом итераций

итерация параметр	1	2	3	4
	1,00	0,90	0,89	0,88
	3,90	3,80	3,79	3.78
	14,3	14,0	13,9	13,9
	0,226	0,211	0,209	0,207
	1,26	1,29	1,30	1,30
	2,96	2,98	2,98	2,98
	0,733	0,737	0,737	0,738
	9,09	8,91	8,90	8,88
	80,5	82,6	82,9	83,1
Расхождение, %	14,1	1,47	0,215	1,04

Т.о.