Высокотемпературная конверсия метана
СОДЕРЖАНИЕ
Литературный
обзор
Исходные
данные
Задание
Программный
код
Заключение
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
Метан (лат. Methanum) -
простейший углеводород, бесцветный газ
<#"581001.files/image001.gif">
Состав
природного газа: (об.%)
CH4 - 94; N2-2; C2H6 - 4.
Природный
газ и водяной пар подают в мольном соотношении 1:2, 1:3, 1:4.
Остаточная
концентрация СН4 не превышает - 0,3 об.%.
Расход
смеси 2000 м3/ч
Кинетическое
уравнение окисления:
;
Е =
90900 кДж/кмоль;
k0 = 2,03∙106.
Константа
равновесия:
;
ЗАДАНИЕ
1. Сравнить
адиабатический реактор идеального вытеснения и изотермический реактор полного
смешения в зависимости степени превращения при двух давлениях, если объемный
расход газовой смеси 100 м3/с.
. Построить графики
зависимостей:
скорости реакции от
степени превращения,
объёма реактора от
степени превращения,
объёма реактора от
производительности.
ПРОГРАММНЫЙ КОД
Материальный и
тепловой баланс
; ; ; ; ;
; ; ; ;
; ; ; ;
; ;
; ;
;
; ;
метан конверсия углеродный эквивалент
; ; ; ; ;;
; ; ; ;
; ;
; ; ; ; ;
; ;
Равновесие
;
;
;
; ;
;
;
Кинетика
; ; 4
Расчет реакторов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Из проделанных
расчетов и построенных графических зависимостей видно, что изотермический
реактор полного смешения (РПС) выгоднее адиабатического реактора идеального
вытеснения (РИВ) по всем характеристикам:
. Так как
рассматриваемая реакция является эндотермической, то высокие температуры
производства были бы выгодными технологически, но экономически наоборот, так
как поддержание высоких температур более энергозатратно и опасно, поэтому
выбираем среднюю, оптимальную температуру - 1400°С;
2. При любом
соотношении изменения давления в РИВ зависимость скорости реакции от степени
превращения падает более резко, чем в РПС, чем выгодно воспользоваться для
достижения максимальной степени превращения;
. При тех же
степенях превращения объем РПС намного меньше, чем у РИВ, что является
положительной характеристикой, т.к. реактор меньшего объема экономически проще
эксплуатировать и обеспечивать ремонт;
. При
одинаковых объемах производительности объемы РПС и РИВ различаются в сотни раз,
следовательно, меньший реактор производит столько же продукции, сколько и
больший, но делает это гораздо дешевле, быстрее и безопаснее.