Моделирование химико-технологических процессов в производстве неорганических веществ учебное пособие
жүктеу/скачать 4.76 Mb. Pdf көрінісі
|
раздел 6.1.1): (6.36) 5. Уравнение равновесия реакции (II). Как и в случае паровой конверсии, при проведении парокислородной считают, что реакция (II) протекает до состояния равновесия. Тогда с учетом принятых обозначений имеем: (6.37) Константу равновесия этой реакции можно рассчитать по уравнению (6.7). 6. Уравнение функционала Выше говорилось, что после проведения парокислородной конверсии, соотношение водорода и СО не нормируется. В данной работе принимаем это 84 соотношение равное 4. Это условие является ограничением на параметры процесса и с учетом принятых обозначений имеет вид, аналогичный пароуглекислотной конверсии (см. раздел 6.1.2): (6.38) 7. Уравнение теплового баланса. Уравнение теплового баланса процесса парокислородной конверсии природного газа может быть записано как: (6.39) где — тепло, вносимое сухим исходным газом; — тепло, вносимое паром; — тепло, вносимое кислородом; — тепло химической реакции; — тепло, уносимое сухим конвертированным газом; — тепло, уносимое паром; — потери тепла. Принимаем потери тепла 3% от прихода, получаем: (6.40) 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 кислородом , рассчитывается по уравнению: (6.41) Теплоемкость кислорода рассчитывается по уравнению: (6.42) Расчет теплового эффекта процесса парокислородной конверсии аналогичен процессу паровой конверсии (см. раздел 6.1.1). Здесь необходимо учесть дополнительный поток кислорода на входе. Таким образом, тепло химической реакции можно рассчитать следующим образом: (6.43) 85 Здесь, как и в разделе 6.1.1, 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), (6.41), (6.43), (6.17) и (6.18) в уравнение (6.40). 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 парокислородной конверсии принимает вид: (6.44) Таким образом, получаем систему из 7 уравнений (6.33), (6.34), (6.35), (6.36), (6.37), (6.38) и (6.44), которую решаем с использованием пакета MactCad. Далее сводим полученные данные в таблицы материального (табл. 6.5) и теплового (табл. 6.6) балансов. Необходимо отметить, если величина будет иметь отрицательное значение, это означает, что количество суммарной воды увеличивается. Причина этого — образование воды в процессе горения. В заключение необходимо досчитать недостающие в таблицах данные. 86 Таблица 6.5 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. Кислород 2. Водяной пар 3. Водяной пар Итого Итого Таблица 6.6 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 кислородом 3. Потери тепла 4. Тепло химической реакции Итого Итого 86 |