Моделирование химико-технологических процессов в производстве неорганических веществ учебное пособие
Моделирование процесса паровоздушной конверсии природного газа
жүктеу/скачать 4.76 Mb. Pdf көрінісі
|
| 6.1.4. Моделирование процесса паровоздушной конверсии природного газа
Паровоздушная конверсия природного газа проводится с целью получения синтез-газа для производства аммиака по реакции: 3H 2 + N 2 = 2HN 3 , (IV) поэтому соотношение водорода и азота должно составлять 3. Источником азота для синтез-газа служит воздух, который вводится в парогазовую смесь. Естественно, что вместе с воздухом, кроме азота, в парогазовую смесь поступает кислород. Кислород воздуха сгорает в реакционном пространстве шахтной печи, что обеспечивает получение тепла, необходимого для проведения процесса конверсии. Для расчетов примем, что воздух содержит 79 об.% N 2 и 21 об.% О 2 . Исходными данными для моделирования парокислородной конверсии природного газа являются (на 100 м 3 исходного газа): состав исходного газа, — , , , , ; отношение пар:газ — ; начальная температура парогазовой смеси, °С — ; конечная температура парогазовой смеси, °С — ; начальная температура воздуха, °С — . Для составления системы уравнений необходимо определиться с неизвестными параметрами: — объем сухого газа на выходе, м 3 ; — объем водорода на выходе, м 3 ; — объем СО на выходе, м 3 ; — объем СО 2 на выходе, м 3 ; — объем прореагировавшей воды, м 3 ; — объем воздуха на входе, м 3 ; — объемная концентрация метана на выходе, д.е. Таким образом, мы имеем 7 неизвестных, следовательно, необходимо составить 7 уравнений. 88 1. Балансовое уравнение по сухому газу. Как и в предыдущих случаях в составе сухого газа на выходе будут содержаться водород ( ), монооксид углерода ( ), диоксид углерода ( ), остаточный метан, который можно определить как произведение концентрации метана на общий объем газа ( ). Объем азота в конвертированном газе будет слагаться из азота, поступившего с природным газом ( ), и азота, поступившего с воздухом ( ). Таким образом, уравнение для расчета состава сухого газа на выходе можно записать как: (6.45) 2. Балансовое уравнение по молекулярному водороду (Н 2 ). В процессе паровоздушной конверсии вещества, содержащие водород, те же, что и в случае паровой конверсии, поэтому балансовое уравнение по Н 2 аналогично (см. раздел 6.1.1): (6.46) 3. Балансовое уравнение по молекулярному кислороду (О 2 ). Балансовое уравнение составляется в целом аналогично паровой конверсии природного газа (см. раздел 6.1.1). Здесь в левой части уравнения необходимо учесть кислород, поступающий с воздухом ( ). В процессе конверсии кислород полностью сгорает до оксидов углерода и воды, поэтому в правой части баланса свободного кислорода не будет. Таким образом, балансовое уравнение примет вид: (6.47) 4. Балансовое уравнение по углероду (С). Балансовое уравнение по С аналогично случаю паровой конверсии (см. жүктеу/скачать 4.76 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|