Моделирование химико-технологических процессов в производстве неорганических веществ учебное пособие

89 
(6.49) 
Константу равновесия этой реакции можно рассчитать по уравнению (6.7). 
6. Уравнение функционала 
Выше говорилось, что после проведения паровоздушной конверсии, 
соотношение водорода и азота должно быть равно 3. Это условие является 
ограничением на параметры процесса и с учетом принятых обозначений будет 
иметь вид: 
(6.50) 
7. Уравнение теплового баланса. 
Уравнение теплового баланса процесса паровоздушной конверсии 
природного газа может быть записано как: 
(6.51) 
где 
— тепло, вносимое сухим исходным газом; 
— тепло, вносимое 
паром; — тепло, вносимое воздухом; 
— тепло химической реакции; — 
тепло, уносимое сухим конвертированным газом; 
— тепло, уносимое 
паром; 
— потери тепла. 
Принимаем потери тепла 3 % от прихода, получаем: 
(6.52) 
Тепло, вносимое сухим исходным газом 
и тепло, вносимое паром 
, рассчитываются аналогично процессу паровой конверсии по уравнениям 
(6.11) и (6.12). Теплоемкости веществ можно рассчитать по уравнению (6.13). 
Тепло, вносимое воздухом , рассчитывается по уравнению: 
 
(6.53) 
Теплоемкость кислорода и азота рассчитывается по уравнениям: 
(6.54) 
Расчет теплового эффекта процесса паровоздушной конверсии 
аналогичен процессу паровой конверсии (см. раздел 6.1.1). Здесь необходимо 

90 
учесть дополнительный поток воздуха на входе, а именно, кислород воздуха. 
Таким образом, тепло химической реакции можно рассчитать следующим 
образом: 
(6.55) 
Здесь, как и в разделе 1, необходимо рассчитать энтальпии образования 
веществ при температуре процесса. Для этого необходимо воспользоваться 
уравнением (6.16). 
Тепло, уносимое сухим конвертированным газом , и тепло, уносимое 
паром 
, рассчитываются аналогично процессу паровой конверсии по 
уравнениям (6.17) и (6.18), а необходимые значения теплоемкостей по 
уравнению (6.19). 
Чтобы получить окончательное уравнение теплового баланса, 
подставляем правые части уравнений (6.11), (6.12), (6.53), (6.55), (6.17) и (6.18) 
в уравнение (6.52). Отметим, что, как и в предыдущих случаях, в уравнениях 
(6.11) и (6.12) все переменные известны, и можно рассчитать значения 
и 
. С учетом сказанного уравнение теплового баланса процесса 
паровоздушной конверсии принимает вид: 
(6.56) 
Таким образом, получаем систему из 7 уравнений (6.45), (6.46), (6.47), 
(6.48), (6.49), (6.50) и (6.56), которую решаем с использованием пакета 
MathCad. 
Далее сводим полученные данные в таблицы материального (табл. 6.7) и 
теплового (табл. 6.8) балансов. Отметим, что как и в случае парокислородной 
конверсии, величина может иметь отрицательное значение. В заключение 
необходимо досчитать недостающие в таблицах данные. 

91 
Таблица 6.7 
Материальный баланс процесса парокислородной конверсии природного газа 
Приход 
м
3 
об.% 
кг мас.% 
Расход 
м
3 
об.% 
кг 
мас.% 
1. Природный газ, в 
т.ч.: 
1. Сухой газ,
в т.ч.: 
СН
4
СН
4
Н
2
Н
2
СО 
СО 
СО
2
СО
2
N
2
N
2
2. Воздух, в т.ч.: 
2. Водяной пар 
О
2
N
2
3. Водяной пар 
Итого 
 
Итого 
Таблица 6.8 
Тепловой баланс процесса парокислородной конверсии природного газа 
Приход 
кДж 
% 
Расход 
кДж 
% 
1. Тепло, вносимое сухим исходным газом 
1. Тепло, уносимое сухим конвертированным 
газом 
2. Тепло, вносимое паром 
2. Тепло, уносимое паром 
3. Тепло, вносимое воздухом 
3. Потери тепла 
4. Тепло химической реакции 
Итого 
Итого 
91

92 

жүктеу/скачать 4.76 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: