ВУЗ:
Составители:
11
В таблице 2 приведены аналитические выражения для
констант равновесия реакций (1) и (2), полученные на основе аппроксима-
ционных формул для приведенных энергий Гиббса.
Таблица 2. Константы равновесия реакций
СН
4
+ Н
2
О 3 Н
2
+ СО (1)
СО + Н
2
О Н
2
+ СО
2
(2)
ln К
Р,1
(Т
) = 5.0778 + 3.7508 ln Т
+ –
– 22.8096 10
– 4.
Т + 17.676 10
– 8.
Т
2
– 7.534 10
– 12.
Т
3
ln К
Р,2
(Т
) = – 19.1581 + 2.0316 ln Т
– –
– 4.3603 10
– 4.
Т + 2.577 10
– 8.
Т
2
– 0.658 10
– 12.
Т
3
Расчет равновесной степени конверсии метана . Из принципа Ле Шате -
лье следует, что высокие степени превращения метана
2
в суммарном эн -
дотермическом процессе, описываемом уравнениями (1) и (2), могут быть
достигнуты за счет увеличения отношения пар: метан в сырьевом потоке и
повышения температуры за счет подвода теплоты к реактору. Очевидно,
что особое значение для глубины протекания реакции (1) имеет повыше-
ние температуры на концевом участке реакционной трубы. Если предпо -
ложить , что на достаточно протяженном участке трубы, примыкающем к
выходу газов, поддерживается (за счет целенаправленной организации те -
плоподвода к реакционным трубам ) постоянная температура Т
2
, то следу-
ет ожидать , что в реагирующей смеси установится равновесное не только
по отношению к быстрой реакции (2), но и относительно медленной реак-
ции (1), соотношение концентраций всех реагентов. На языке математиче-
ского моделирования такое предположение означает постановку дополни-
тельного граничного условия "на полубесконечности ", т.е. на бесконечном
удалении от входа потока в систему. Использование абстракции "полубес-
конечного " реактора позволяет, основываясь лишь на элементарных урав -
нениях материального баланса, провести очень важные при проектирова-
нии или оптимизации реактора расчеты максимальной для каждого темпе-
ратурного уровня степени конверсии метана.
11
В таблице 2 приведен ы ан алитические выраж ен ия для
ко н стан травн о весия реакций (1) и (2), по лучен н ые н ао сн о ве аппро ксима-
ц ио н н ых ф о рмул для приведен н ых эн ергий Гиббса.
Т аблица2. К о н стан ты равн о весия реакций
СН 4 + Н 2О 3 Н 2 + СО (1)
СО + Н 2О Н 2 + СО 2 (2)
ln К Р,1(Т ) = 5.0778 + 3.7508 ln Т + –
– 22.8096 10– 4.Т + 17.676 10– 8.Т 2 – 7.534 10– 12.Т 3
ln К Р,2(Т ) = – 19.1581 + 2.0316 ln Т – –
– 4.3603 10– 4.Т + 2.577 10– 8.Т 2 – 0.658 10– 12.Т 3
Рас чет р авно вес но йс теп ени ко нвер с ии метана. И з прин ципа Ле Ш ате-
лье следует, что высо кие степен и превращ ен ия метан а 2 в суммарн о м эн -
до термическо м про цессе, о писываемо м уравн ен ия ми (1) и (2), мо гутбыть
до стигн уты з асчетувеличен ия о тн о ш ен ия пар:метан в сырьево м по то ке и
по выш ен ия температуры з а счетпо дво да тепло ты к реакто ру. О чевидн о ,
что о со бо е з н ачен ие для глубин ы про текан ия реакции (1) имеетпо выш е-
н ие температуры н а ко н цево м участке реакцио н н о й трубы. Е сли предпо -
ло ж ить, что н а до стато чн о про тяж ен н о м участке трубы, примыкаю щ ем к
вых о ду газ о в, по ддерж ивается (з а счетцелен аправлен н о й о рган из ации те-
пло по дво дак реакцио н н ым трубам) по сто я н н ая температураТ2 , то следу-
ето ж идать, что в реагирую щ ей смеси устан о вится равн о весн о е н е то лько
по о тн о ш ен ию к быстро й реакц ии (2), н о и о тн о сительн о медлен н о й реак-
ц ии (1), со о тн о ш ен ие ко н ц ен траций всех реаген то в. Н ая з ыке математиче-
ско го мо делиро ван ия тако е предпо ло ж ен ие о з н ачаетпо стан о вку до по лн и-
тельн о го гран ичн о го усло вия "н апо лубеско н ечн о сти", т.е. н абеско н ечн о м
удален ии о твх о дапо то кав систему. И спо льз о ван ие абстракции "по лубес-
ко н ечн о го " реакто ра по з во ля ет, о сн о вывая сь лиш ь н а элемен тарн ых урав-
н ен ия х материальн о го балан са, про вести о чен ь важ н ые при про ектиро ва-
н ии или о птимиз ации реакто рарасчеты максимальн о й для каж до го темпе-
ратурн о го уро вн я степен и ко н версии метан а.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- …
- следующая ›
- последняя »
