ВУЗ:
Составители:
20
Так как температура адиабатного разогрева не должна
превышать предельно допустимой величины, определяемой термической
устойчивостью конструкции аппарата , то , как ясно из полученных выра-
жений (43) и (44), существует определенное ограничение сверху на темпе-
ратуру смеси Т
2
на входе в Ш . Р . Из других параметров наибольшее влия -
ние на температуру Т
*
оказывает величина отношения β потока пара к по -
току метана на входе в Т . П . Чем ниже это отношение, тем выше подъем
температуры Т
*
. Таким образом, на величину β накладывается ограничение
снизу.
Для строгого расчета адиабатного разогрева требуется информация об
относительных скоростях окисления горючих компонентов смеси Н
2
, СО
и СН
4
и учет вклада других реакций окисления , помимо (3). Однако в силу
близости теплот сгорания Н
2
и СО , низкого содержания СН
4
в смеси и его
более низкой реакционной способности , полученные поправки будут не-
значительны.
Уравнения энергетического баланса для реактора в целом. Выше опреде-
лена величина потока воздуха в Ш .Р., обеспечивающая получение требуе-
мого соотношения (Н
2
+ СО ) : N
2
на выходе Ш . Р . при заданной степени
превращения метана
4
. Для нахождения условий , при которых степень
превращения метана будет достаточно высокой, необходимо составить
энергетический баланс для реактора в целом.
Интегральное уравнение баланса энергии для Ш .Р. характеризует со -
вокупность происходящих в реакторе трансформаций энергии: превраще-
ние химической энергии окисляемых веществ в тепловую в головной части
реактора и последующее обратное превращение в катализаторном слое те -
пловой энергии смеси реагентов в химическую энергию продуктов эндо -
термической реакции конверсии. Интегральное уравнение не должно
включать температуру Т
*
адиабатного разогрева, являющуюся внутренним
параметром процесса.
Воспользуемся уравнениями (19) для расчета абсолютной величины
каждого из слагаемых в уравнении баланса энергии для адиабатного про -
цесса (40). Как и в предшествующем разделе, температуру воздуха на вхо-
де 3 в Ш .Р. считаем равной температуре Т
2
смешиваемых с ним газов, вы-
ходящих из реакционных труб Т . П . (рис .4). С учетом того , что потоки азо-
та и аргона не изменяются от входа к выходу Ш . Р ., имеем:
0 = H
H2
(T
4
)+ H
CH4
(T
4
)+ H
CO
(T
4
)+ H
H2O
(T
4
)+
H
CO2
(T
4
)+ H
N2
(Т
4
)+ H
Ar
(Т
4
)– H
H2
(T
2
)– H
CH4
(T
2
)–
20
Т ак как температура адиабатн о го раз о грева н е до лж н а
превыш ать предельн о до пустимо й величин ы, о пределя емо й термическо й
усто йчиво стью ко н струкции аппарата, то , как я сн о из по лучен н ых выра-
ж ен ий (43) и (44), сущ ествуето пределен н о е о гран ичен ие сверх у н атемпе-
ратуру смеси Т2 н а вх о де в Ш .Р. И з других параметро в н аибо льш ее влия -
н ие н атемпературу Т* о каз ываетвеличин ао тн о ш ен ия β по то капарак по -
то ку метан а н а вх о де в Т .П . Чем н иж е это о тн о ш ен ие, тем выш е по дъем
температуры Т*. Т аким о браз о м, н авеличин у β н акладывается о гран ичен ие
сн из у.
Д ля стро го го расчетаадиабатн о го раз о греватребуется ин ф о рмац ия о б
о тн о сительн ых ско ро стях о кислен ия го рю чих ко мпо н ен то в смеси Н 2 , СО
и СН 4 и учетвклададругих реакц ий о кислен ия , по мимо (3). О дн ако в силу
близ о сти тепло тсго ран ия Н 2 и СО , н из ко го со держ ан ия СН 4 в смеси и его
бо лее н из ко й реакцио н н о й спо со бн о сти, по лучен н ые по правки будутн е-
з н ачительн ы.
Ура вн ен и я эн ергети ч еско го б а ла н са для реа кто ра в ц ело м . В ыш е о преде-
лен а величин а по то ка во з дух ав Ш .Р., о беспечиваю щ ая по лучен ие требуе-
мо го со о тн о ш ен ия (Н 2 + СО ) : N2 н а вых о де Ш .Р. при з адан н о й степен и
превращ ен ия метан а 4. Д ля н ах о ж ден ия усло вий, при ко то рых степен ь
превращ ен ия метан а будет до стато чн о высо ко й, н ео бх о димо со ставить
эн ергетический балан с для реакто рав цело м.
И н тегральн о е уравн ен ие балан са эн ергии для Ш .Р. х арактериз уетсо -
во купн о сть про исх о дя щ их в реакто ре тран сф о рмаций эн ергии: превращ е-
н ие х имическо й эн ергии о кисля емых вещ еств в тепло вую в го ло вн о й части
реакто раи по следую щ ее о братн о е превращ ен ие в катализ ато рн о м сло е те-
пло во й эн ергии смеси реаген то в в х имическую эн ергию про дукто в эн до -
термическо й реакции ко н версии. И н тегральн о е уравн ен ие н е до лж н о
вклю чать температуру Т* адиабатн о го раз о грева, я вля ю щ ую ся вн утрен н им
параметро м про цесса.
В о спо льз уемся уравн ен ия ми (19) для расчета абсо лю тн о й величин ы
каж до го из слагаемых в уравн ен ии балан са эн ергии для адиабатн о го про -
ц есса(40). К ак и в предш ествую щ ем раз деле, температуру во з дух ан авх о -
де 3 в Ш .Р. считаем равн о й температуре Т2 смеш иваемых с н им газ о в, вы-
х о дя щ их из реакцио н н ых труб Т .П . (рис.4). С учето м то го , что по то ки аз о -
таи арго н ан е из мен я ю тся о твх о дак вых о ду Ш .Р., имеем:
0= HH2(T4)+ HCH4(T4)+ HCO(T4)+ HH2O(T4)+
HCO2(T4)+ HN2(Т4)+ HAr (Т4)– HH2(T2)– HCH4(T2)–
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 18
- 19
- 20
- 21
- 22
- …
- следующая ›
- последняя »
