2. Колошник газының құрамы мен мөлшерін және үрлеменің мөлшерін есептеу

А. Бастапқы мәліметтер

1. Кокстың ұшпалы заттарының құрамы, %

CO2	CO	CH4	H2	N2
29,0	34	1,0	4	32

2. Табиғи газдың құрамы, %

CH4	C2H6	C3H8	C4H10	C5H12
92,6	4,7	0,9	0,8	1,0

3. Метанның түзілуіне кокстың 0,8% көміртегі жұмсалынады

4. Туралай тотықсызданудың дәрежесі г_d = 0,35

5.Табиғи газдың шығыны – 130 м³

6. Үрлеменің ылғалдылығы 1%, құрғақ үрлемеден оттек мөлшері 23% О₂

Б. Есептеу

1.Көміртек балансы

а) кокспен келетіні

430^. 0,8466 = 364 кг

б) шойында еритіні

1000 ^. 0,0433= 43,3кг

в) көміртектің метан түзілуіне жұмсалатыны

364^. 0,008= 2,9 кг

г) көміртектің шихтамен және үрлемемен тотығатыны

364 - (43,3+2,9)=317,8 кг

2.Шихтамен тотығатыны, яғни темірдің , фосфордың, марганецтің және кремнийдің туралай тотықсыздануына жұмсалатыны

а) SiO₂+ 2C → 2CO + Si реакциясы бойынша 6 кг Si -дің тотықсыз- дануына

5,0 ∙ (2∙12)/28 = 4,2 кг

мұнда: 12 – көміртектің атомдық массасы

28 – кремнийдің атомдық массасы

б) MnO+C→Mn+CO реакциясы бойынша 5 кг марганецтің тотықсыз- дануына

кг

в) P₂O₅+5C→2P+5CO реакциясы бойынша 0,9 кг фосфордың тотықсыздануына

кг

мұнда: 31-фосфордың атомдық массасы

г) темірдің туралай жолмен тотынсыздануына (FeO+C→Fe+CO)

кг

мұнда: 56-темірдің атомдық массасы

0,35-туралай (тікелей) тотықсыздану дәрежесінің дамуы

д) туралай тотықсыздануға барлық жұмсалынғаны

4,2+1,1+0,5+70,8 = 76,59 кг С

3. Фурма алдында жанатыны (үрлемемен тотығатыны)

317,7 – 76,59= 241,1 кг С

4. Үрлеменің мөлшерін есептеу

а) фурма алдында көміртек жағуға (2С+О₂→2СО) қажет оттек

241,1^. 22,4/(2 ^.12) = 225 м³

мұнда: 22,4-оттектің кг молекуласының көлемі, м³

б) 1м³ табиғи газдың көміртектерінің көміртегі оксидіне (СО) дейін жағуға қажетті үрлеме оттегі

(0,5СH₄+1,0C₂H₆+1,5C₃H₈+2C₄H₁₀+2,5C₅H₁₂-0,5H₂O-0,5CO₂-O₂)=0,5^.0,926+0,047+1,5^.0,009+2^.0,008+2,5^.0,01-0-0-0=0,56 м³

в) табиғи газ шығынына жұмсалатын оттек

0,56^. 130= 72,8 м³

г) ылғал үрлемедегі оттек мөлшері

23,0 ^. (1-0,01)+0,5=23,27%

мұнда: 0,01-үрлемедегі ылғалдың мөлшері, бірлік үлесі;

0,5-үрлеме ылғалы ( H₂O→H₂ +0,5 O₂) ыдырағанда пайда болатын оттек мөлшері, %

д) үрлеменің мөлшері

(225 + 72,8)/0,232 = 1283,6 м³

5. Колошник газындағы метанның мөлшері:

а) С+2H₂→CH₄ реакциясы бойынша түзілетін

2,9 ∙(22,4/12) = 5,4м³

мұнда: 22,4 – метан кг молекуласының көлемі, м³

б) кокстың ұшпаларымен келетін метан мөлшерін азғантай болғандықтан есепке алмаймыз

6. Газдағы сутек мөлшері

а) табиғи газды жағуға жұмсалған үрлеме ылғалы және табиғи газ ыдырауы кезінде түзілетін сутек

H₂O + H₂ + 2CH+ 3 C₂H₆ + 4 C₃H₈ + 5 C₄H₁₀ + 6 C₅H₁₂ + φ/(О₂ + 0,5φ) ∙ ω =0+0+2∙0,926+3∙0,047+4∙0,009+5∙0,008+6∙0,01+0,01∙0,64/0,24+0,5∙0,01 =2,155м³

мұнда: φ –үрлемедегі су буының мөлшері, бірлік үлесімен

ω– табиғи газдың көміртегін көміртек (СО) оксидіне жаққандағы оттек шығыны, м³

б) 130 табиғи газдың ыдырауы кезінде түзілетін сутек

2,155 ∙ 130 = 280,15 м³

в) кокс көміртегін жағуға жұмсалған үрлеменің ылғалынан түзілетін сутек

(225/0,232) ∙ 0,01 = 9,6 м³

г) түзілетін сутектің барлық жиынтығы

280,1+ 9,6=289,7 м³

д) тәжірибе мәліметтеріне сүйене отырып, фурма алдында пайда болатын сутектің 1/3 бөлігі жанама тотықсыздану реакциясына қатысады деп аламыз

289,7/3 = 96,5 м³

е) газға көшетін сутек мөлшері

289,7–96,5= 193,2 м³

ж) кокстегі сутек:кокстың ұшпалы заттарындағы сутек

430 ∙ 0,01 ∙ 0,04 ∙ (22,4/2) = 1,9 м³

Кокстың органикалық массасындағы сутек

430 ∙ 0,0033 ∙ (22,4/2) = 15,9 м³

мұнда: 2 – 22,4 сутектің молекулалық массасы

з) C+2H₂ → CH₄ реакциясы бойынша метанның түзілуіне жұмсалатын сутек

5,4 ∙ 2,0 = 10,8 м³

и) колошник газындағы сутек мөлшері

193,2 + 15,8 + 1,9 – 10,8 = 200,1 м³

7. Колошник газындағы көміртек диоксидінің мөлшері

а) шихталық материалдардағы (Жұмаршақтағы есепке алынады. Кокстағы темір түрінде болады, ал ондағы күл үлесін табу үшін оны жаққанда түзіледі ) мөлшері

1531,4∙ 0,855 = 1309,3кг

б) F₂O₃-тің бір бөлігі Fe₂O₃+H₂→2FeO+H₂O реакциясы бойынша сутекпен тотықсызданады. Жағдайға байланысты жанама реакциясына қатысқан бүкіл сутек темірдің Fe₂O₃ оксидін темірдің оксидіне дейін тотықсыздандырады деп есептейміз. Сутекпен тотықсызданатын темір оксидінің мөлшері

96,5 ∙ (160/22,4) = 689,2кг

мұнда: 160 – Fe₂O₃-тің молекулалық массасы

22,4 – H₂-нің кг молекуласының көлемі, м³

в) түзілетін су мөлшері

96,3∙ (18/22,4) = 77,3 кг

мұнда: 18 - судың молекулалық массасы

г) көміртегі (ІІ) оксидімен тотықсызданатын F₂O₃ мөлшері

13093 – 689,2= 620,1 кг

д) F₂O₃+CO→2FeO+CO₂рекциясы бойынша тотықсызданғанда түзілетін көміртек диоксиді

620,1 ∙ (22,4/160) =86,8 м³

е) темірдің FeO оксиді: (FO+CO→Fe+CO₂ ) тотықсызданғанда түзілетін көміртек диоксидінің мөлшері

945,0 ∙ 0,65 ∙ (22,4/56) = 247,8м³

мұнда: 0,65 - жанама тотықсызданудың дәрежесі

ж) жанама тотықсызданудан түзілетін көміртек диоксиді

86,8+247,8=344,6 м³

8. Колошник газындағы көміртек оксидінің мөлшері

а) кокс көміртегінің шихта және үрлемемен тотықсызданғаннан түзілетін көміртек оксиді

317,8 ∙ 22,4/12 = 593,2 м³

б) 1 м³ табиғи газ жанған кезде түзілетін көміртек оксиді

(CO₂ + CO +СН₄ + 2C₂H₆ + 3C₃H₈ + 4 C₄H₁₀ + 5C₅H₂)=

= 0 + 0 + 0,926 + 2 ∙ 0,047 + 3 ∙ 0,009 + 4 ∙ 0,008 + 5 ∙ 0,001 = 1,08 м³

в) 120 м³ табиғи газдан түзілетін көміртек оксиді

1,08 ∙ 130 = 140,4 м³

г) көміртек (ІІ) оксидінің бір бөлігі жанама тотықсыздануға жұмсалғаннан кейін оның газда қалатыны

593,2+140,4– 334,6 = 399м³

9. Колошник газындағы азот мөлшері

а) ылғал үрлемедегі азот мөлшері

77∙ (1,00 – 0,01) = 76,2%

б) үрлемемен келетін азот

1283,6∙ 0,752 = 978,1 м³

в) кокспен шамасында азот келеді (оны есептеуге болады)

г) колошник газындағы азоттың жиынтығы

978,1 + 2 = 980,1м³

10. Кесте 5- Колошник газының құрамы мен мөлшері

Компонент	СО2	CO	N2	H2	CH4	Жиынтығы
Мөлшері,	344,6	399	980,1	200,1	5,4	1919
Құрамы,%	17,4	20,7	51,07	10,4	0,43	100