Баланс по С

(15)

Баланс по Н₂

(16)

Баланс по O₂

(17)

Загальний об’єм сухого газу на виході

(18)

де

(19)

Рівняння рівноваги реакції водяного газу при 890°С

(6)

Шляхом віднімання рівняння (18) від рівняння (15) отримуємо

(20)

Визначаємо значення b з рівняння (19)

(21)

Шляхом підстановки в рівняння (15) значень b з рівняння (21) та V з рівняння (20) отримаємо

(22)

Підставляючи в рівняння (16) значення V з рівняння (20), отримуємо

(23)

Після підстановки знайдених значень a, b, c i d в рівняння (17) знаходимо

(24)

Аналогічним шляхом, підставляючи значення a, b, d i y в рівняння (6) знаходимо

Вподальшому, підставляючи отримане значення с в рівняння (21) – (26), визначаємо кількості всіх компонентів конвертованого газу.

.

Відємне значення величини d значить, що кількість водяної пари, утвореної при спалюванні водню, перевищує розхід пари на реакцію з метаном.

Кількість і склад газу після конвертеру метану 2-ї ступені зводимо в таблицю

Таблиця 7

Компоненти	Вологий газ	Сухий газ
м^3	%	м^3	%
CO2	10,25	5,36	10,25	7,16
CO	19,69	10,31	19,69	13,76
H2	80,26	42,00	80,26	56,07
CH4	0,72	0,38	0,72	0,50
N2	32,23	16,87	32,23	22,51
H2O	47,92	25,08	–	–
Всього	191,07	100,00	143,15	100,00

Співвідношення пара:газ на виході з конвертора

Cтупінь конверсії метану (від вмісту С₁ в природному газі)

Тепловий баланс конвертеру метану 2-ї ступені

Рівняння теплового балансу

Q₁ – фізичне тепло вхідної паро газової суміші

Q₂ – тепло реакції при 0°С

Q₃ – фізичне тепло повітря, що підводиться

Q₄ – фізичне тепло кінцевої паро газової суміші

Q₅ – втрати тепла в навколишнє середовище

Прихід тепла

С_г = 0,358 – середня теплоємність сухої газової суміші від 0 до 685 С,
ккал/м³ °С

= 0,391 – середня теплоємність водяної пари від 0 до 685 С, ккал/м³ °С

Тепловий ефект реакції визначаємо з різниці

Всього прихід

Розхід тепла

де С_в = 0,354 ккал/м³ С – середня теплоємність парогазової суміші від 0 до 850 °С

втрати тепла в навколишнє середовище (Q₅), згідно практичним даним, приймаємо рівними 2100 ккал на 100 м³ сухого газу, який поступає у конвертер метану 2-ї ступені.

Всього в розході

Тепловий баланс конвертера метану 2-ї ступені зводимо у таблицю

Таблиця 8

Прихід тепла	Розхід тепла
Назва статті	ккал	%	Назва статті	ккал	%
Фізичне тепло вхідної парогазової суміші при 685°С		59,4	Фізичне тепло кінцевої парогазової суміші при 850°С		96,5
Тепловий ефект реакції		39,6
Тепло, що вноситься з повітрям		1,0	Втрати тепла в навколишнє середовище		3,5
Всього		100,0	Всього		100,0

Конвертор оксиду вуглецю (ІІ)

Матеріальний баланс

Розрахунки ведемо на 100 м³ сухого газу, що поступає на конверсію (див.
табл. 7)

Вихідні дані

Температура парогазової суміші перед конвертером Т₁=400°С

Температура парогазової суміші після конвертора Т₂=410°С

Вміст СО в сухому газі на виході з конвертора η=4%

Кількість СО (x), виражену в м³, визначимо з рівняння

Звідки х = 4,37 м³

Прореагувало СО:

Приймемо ступінь конверсії СО ζ=95% від рівноваги та визначимо необхідну кількість водяної пари на виході з конвертора, .

Кількість СО, що реагує при рівновазі:

Складаємо рівняння константи рівноваги для реакції (4)

де К₄=10,5 – значення константи рівноваги реакції (4) при температурі 410°С

Звідси =27,62 м³

Для відбору тепла реакції конверсії СО, з метою досягнення більш повного ступеня перетворення, в випаровувач після 1-ї ступені конверсії впорскують водяний конденсат. Кількість водяної пари, що утворюється при випаровуванні конденсату, згідно попередніх розрахунків становить = 4 м³.

Отже, кількість водяної пари в газі перед конвертером СО повинна складати

Тобто, у додаванні пари до газу після конверсії метану немає необхідності.

Кількість і склад газу після конверсії зводимо у таблицю

Таблиця 9

Компоненти	Вологий газ	Сухий газ
м^3	%	м^3	%
CO2	16.55	12.08	16.55	15.13
CO	4.37	3.19	4.37	4.00
H2	65.46	47.78	65.46	59.84
CH4	0.50	0.36	0.50	0.46
N2	22.51	16.43	22.51	20.57
H2O	27.52	20.16	–	–
Всього	137.01	100.00	109.39	100.00

Співвідношення пара:газ на виході з конвертера СО

Враховуючи, що в подальших стадіях підготовки газу та синтезу аміаку втрачається близько χ_в=12% водню, приймаємо розхід водню на 1 т аміаку рівним

з розрахунку на водень, що міститься в газі після конверсії СО.

Результати всіх обрахунків зводимо у кінцеву таблицю

Таблиця 10

Компоненти	Природний газ, м^3	Газ після трубчатої печі	Газ після конвертеру метану 2-ї ступені	Газ після конверсії СО
На технічний процес	На обігрівання трубчатих печей	м^3	%	м^3	%	м^3	%
CO2	0,1	0,0	34,6	9,84	36,0	7,16	83,3	15,13
CO			38,0	10,81	69,3	13,76	22,0	4,00
H2			242,5	68,95	282,3	56,07	329,6	59,84
CH4	92,5	41,6	35,2	10,00	2,5	0,50	2,5	0,46
N2	1,4	0,6	1,4	0,40	113,4	22,51	113,4	20,57
C2H6	4,2	1,9
C3H8	0,9	0,4
C4H10	0,4	0,2
C5H12	0,5	0,3
Всього	100,0	45,0	315,7		503,5	100,00	550,8	100,00
На 1 т NH3

Дата добавления: 2015-08-10