- •Российский химико-технологический университет им. Д.И.Менделеева Кафедра общей химической технологии
- •Задание
- •Расчетная часть
- •1. Расчет исходных потоков всех компонентов системы.
- •2. Расчет теплового баланса и степени превращения после реактора №1.
- •3. Покомпонентный материальный баланс системы.
- •Описательная часть
- •1) Показать схематично последовательность стадий (привести функциональную схему) производства аммиака из природного газа методом паровоздушной конверсии и дать краткое описание каждой стадии.
- •2 )Изобразить схематично все типы химических реакторов, которые используются на различных стадиях производства аммиака с обоснованием их использования.
- •3)Составить структурную схему производства аммиака с указанием основных аппаратов.
2. Расчет теплового баланса и степени превращения после реактора №1.
Выборка из «Краткого справочника физико-химических величин» под ред. А.А. Равделя:
№ |
Вещество |
Уравнение для нахождения значения теплоемкости Ср |
Ср при Т = 500°С (773К), |
Ср при Т1 = 830°С (1103К), |
Ср при Т2 = 1030°С (1303К), |
1 |
N2 |
|
31,17 |
32,58 |
33,43 |
2 |
Н2 |
|
29,88 |
30,92 |
31,56 |
3 |
О2 |
|
33,45 |
34,89 |
35,66 |
4 |
СО |
|
31,43 |
32,78 |
33,59 |
5 |
Н2О (пар) |
|
38,33 |
41,84 |
43,97 |
6 |
СН4 |
|
63,52 |
82,78 |
94,33 |
Рассчитаем тепловые потоки, входящие во второй реактор.
Рассчитаем массовые и тепловые потоки, выходящие из второго реактора:
Система имеет дополнительные источники энергии в виде тепловых эффектов реакций:
Рассчитаем степень превращения :
Подставив полученные выше выражения в уравнение, степень превращения метана после первого реактора составит:
Тогда тепловой баланс второго реактора будет выглядеть следующим образом:
Входящие потоки |
Выходящие потоки |
||
Наименование компонента |
МДж/сутки |
Наименование компонента |
МДж/сутки |
Метан |
694312,75 |
Метан |
9916,54 |
Водяной пар |
4474300,37 |
Водород |
2944209,36 |
Монооксид углерода (СО) |
743538,62 |
Монооксид углерода (СО) |
1291595,54 |
Водород |
2104046,45 |
Вода |
6352316,68 |
Азот |
681296,487 |
Азот |
1455361,611 |
Кислород |
179153,199 |
|
|
Тепловой эффект конверсии метана |
-2007709,3 |
|
|
Тепловой эффект сгорания кислорода |
5184463,284 |
|
|
|
|
|
|
Всего |
12053401,86 |
Всего |
12053399,73 |
3. Покомпонентный материальный баланс системы.
Составим материальный баланс по рассчитанным выше данным:
Входящие потоки |
Выходящие потоки |
||||
Наименование компонента |
кг/сутки |
кмоль/сутки |
Наименование компонента |
кг/сутки |
кмоль/сутки |
Природный газ, в т.ч.: |
630465,792 |
39404,112 |
АВС, в т.ч.: |
|
|
метан |
598942,4 |
37433,9 |
водород |
253599,76 |
126799,88 |
азот |
55165,768 |
1970,206 |
азот |
1183465,64 |
42266,63 |
Водяной пар |
2837096,064 |
157616,448 |
монооксид углерода |
59173,24 |
2113,33 |
Воздух, в т.ч.: |
1479234,9 |
51008,1 |
Метан |
6049,312 |
378,082 |
кислород |
342774,432 |
10711,701 |
Вода |
1605623,175 |
107041,545 |
азот |
1128299,172 |
40296,399 |
Диоксид углерода |
1537469,455 |
34942,48761 |
|
|
|
|
|
|
Всего |
4962277,836 |
248028,654 |
Всего |
4645380,582 |
295701,6971 |
Погрешность составит:
Проверяем соотношение АВС: