ВУЗ:
Составители:
17
=
(39)
Необходимо подчеркнуть , что целевой функцией работы отделения
конверсии природного газа является не степень превращения метана, а ве-
личина выхода азотоводородной смеси в расчете на моль конвертируемого
метана. Однако из (39) следует, что поток воздуха на входе в Ш . Р . пропор-
ционален величине
4
, значит, поток азота на выходе из Ш . Р . и поток азо-
товодородной смеси, производимой отделением конверсии, пропорцио -
нальны степени превращения метана.
Оценка адиабатного разогрева смеси в головной части шахтного реакто -
ра .В головной части реактора происходит практически полное расходова-
ние кислорода воздуха на реакции окисления горючих компонентов смеси:
Н
2
, СО и СН
4
. Среди этих реакций превалирует реакция окисления Н
2
,
так как больше всего в смеси содержится водорода. Поэтому именно окис -
ление Н
2
(реакция (3)) включено в систему итоговых уравнений (1) – (3),
описывающих процесс конверсии в Ш . Р .
Адиабатный разогрев смеси приводит к резкому возрастанию темпе-
ратуры внутри реактора. Чтобы предотвратить термическое разрушение
реактора, необходимо определить условия , при которых эта температура
не превысит предельно допустимого значения . (В действующих шахтных
реакторах средняя температура над катализатором после связывания ки-
слорода воздуха обычно составляет 1200 – 1300
о
С).
Оценим температуру Т
*
адиабатного разогрева смеси для наиболее
вероятной реакции горения Н
2
, считая , что горение происходит так быст-
ро , что реакции конверсии не успевают начаться , и состав смеси меняется
только за счет горения . Для расчета применим уравнение энергетического
баланса для адиабатного аппарата : – , (40)
в котором входным параметрам соответствуют условия на входе в Ш . Р ., а
выходным параметрам будут соответствовать условия гипотетического
промежуточного состояния внутри Ш . Р ., когда реакция (3) полностью за-
вершена, а реакции (1) и (2) еще не начались.
Подставляя в (40) абсолютные значения слагаемых (19) и учитывая ,
что поток оставшегося после горения водорода согласно уравнению реак-
ции (3) равен – 2 , а поток паров воды к моменту завершения
горения равен + 2 , получим (здесь и далее принимаем , что
17
=
(39)
Н ео бх о димо по дчеркн уть, что целево й ф ун кцией рабо ты о тделен ия
ко н версии приро дн о го газ ая вля ется н е степен ь превращ ен ия метан а, аве-
личин авых о дааз о то во до ро дн о й смеси в расчете н амо ль ко н вертируемо го
метан а. О дн ако из (39) следует, что по то к во з дух ан авх о де в Ш .Р. про по р-
ц ио н ален величин е 4 , з н ачит, по то к аз о тан авых о де из Ш .Р. и по то к аз о -
то во до ро дн о й смеси, про из во димо й о тделен ием ко н версии, про по рцио -
н альн ы степен и превращ ен ия метан а.
Оц ен ка а ди а б а тн о го ра зо грева см еси в го ло вн о й ч а сти ш а хтн о го реа кто -
ра .В го ло вн о й части реакто рапро исх о дитпрактически по лн о е расх о до ва-
н ие кисло ро даво з дух ан ареакции о кислен ия го рю чих ко мпо н ен то в смеси:
Н 2 , СО и СН 4 . Среди этих реакций превалируетреакция о кислен ия Н 2 ,
так как бо льш е всего в смеси со держ ится во до ро да. П о это му имен н о о кис-
лен ие Н 2 (реакция (3)) вклю чен о в систему ито го вых уравн ен ий (1) – (3),
о писываю щ их про ц есс ко н версии в Ш .Р.
А диабатн ый раз о грев смеси приво дитк рез ко му во з растан ию темпе-
ратуры вн утри реакто ра. Что бы предо твратить термическо е раз руш ен ие
реакто ра, н ео бх о димо о пределить усло вия , при ко то рых эта температура
н е превыситпредельн о до пустимо го з н ачен ия . (В действую щ их ш ах тн ых
реакто рах средн я я температура н ад катализ ато ро м по сле свя з ыван ия ки-
сло ро даво з дух ао бычн о со ставля ет1200 – 1300о С).
О цен им температуру Т * адиабатн о го раз о грева смеси для н аибо лее
веро я тн о й реакции го рен ия Н 2 , считая , что го рен ие про исх о диттак быст-
ро , что реакции ко н версии н е успеваю тн ачаться , и со став смеси мен я ется
то лько з а счетго рен ия . Д ля расчетапримен им уравн ен ие эн ергетическо го
балан садля адиабатн о го аппарата: – , (40)
в ко то ро м вх о дн ым параметрам со о тветствую тусло вия н а вх о де в Ш .Р., а
вых о дн ым параметрам будут со о тветство вать усло вия гипо тетическо го
про меж уто чн о го со сто я н ия вн утри Ш .Р., ко гда реакция (3) по лн о стью з а-
верш ен а, ареакции (1) и (2) ещ е н е н ачались.
П о дставля я в (40) абсо лю тн ые з н ачен ия слагаемых (19) и учитывая ,
что по то к о ставш его ся по сле го рен ия во до ро да со гласн о уравн ен ию реак-
ц ии (3) равен – 2 , а по то к паро в во ды к мо мен ту з аверш ен ия
го рен ия равен + 2 , по лучим (з десь и далее прин имаем, что
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- …
- следующая ›
- последняя »
