II. Схема эхтс.

прод. конв.

9 9

топл. 1 РТ КУ

2 т.г. т.г.

ПП ПК ВЭ

2

возд. 1 ТП ПГС

8 8CH₄

H₂O(пар)

7 7 6 6

ПН

IIТК I ПТ

bОХ a К

H₂O

H₂O(ж.)

b a

d c

H₂O(“гор.”)

d c H₂O(“гор.”) H₂O(“охл.”)

H₂O(“охл.”)

Г

Н

H₂O(“гор.”)

H₂O

III. Технологический расчет и эксергетический анализ конверсии метана

III.1. Материальный баланс конверсии

Исходные данные:

Объемный расход метана .

Мольный (объемный состав) газовой смеси

Степени превращения:

Уравнение реакции конверсии метана:

Мольные потоки на входе в реактор:

Массовый поток на входе

Мольные потоки на выходе:

Прореагировало:

Поэлементный материальный баланс:

а) по “H”:

б) по “C” :

в) по “O” :

Массовый поток на выходе (проверка правильности материального баланса):

III.2. Энергетический баланс

Исходные данные:

Температура на входе в реактор и выходе из него: T₈=578K, T₉=1123K.

Давление на выходе из реактора: P₉=3,2 МПа

Энергетический баланс:

Энтальпии компонентов на входе в реактор и выходе из него

Компонент
CH4	-74,85	14,32	0,075	578	-61,69
H2O	-241,81	30,0	0,011	578	-232,102
CH4	-74,81	14,32	0,075	1173	-14,277
H2O	-241,81	30,0	0,011	1173	-208,672
H2	0	27,3	0,00326	1173	25,964
CO2	-393,51	44,14	0,009	1173	-349,077
CO	-110,53	28,41	0,004	1173	-83,037

Тепловая мощность химического реактора:

(мольные потоки – см. п. )

III.3. Баланс механической энергии

Допущения:

1. Газовые смеси подчиняются законам идеальных газов.

Параметры трубчатой печи

Число труб n_тр=426 ; диаметр трубы d_B=0,072м ; длина трубы L_Г=42м

Диаметр зерна в зернистом слое d_З=0,0027м

Баланс кинетической энергии: (второй закон)

Баланс кинетической энергии записывается в виде:

Давление P₈ на входе в реактор ищем методом итераций:

Определяем величины, не изменяющиеся в ходе итераций:

Массовый расход парогазовой смеси:

Сечение пучка труб

Скорость потока газов на выходе из реактора

Потеря давления в реакторе происходит за счет трения и за счет местных сопротивлений. . ;

Коэффициент проницаемости зернистого слоя

Вязкость газовой смеси определяем как среднее арифметическое средних вязкостей на входе в реактор и выходе из него:

Компонент
CH4	13,4+0,019t	305	19,2	0,25	20,17
H2O	8,3+0,040t	305	20,5	0,75
CH4	13,4+0,019t	900	30,5	0,03381	27,26
H2O	8,3+0,040t	900	44,3	0,3630
H2	9,5+0,014t	900	22,1	0,4591

Диссипация определяется из соотношения

Расчет давления P₈ методом итераций

итерация параметр	1
	0,75
	3,95
	14,39
	0,167
	1,2541
	2,8337
	0,63
	9,2395
	68,187
Расхождение, %	0,091

Т.о.