Creams.

Дата добавления: 2015-10-01; просмотров: 522

Носителями энергетических потоков являются материальные потоки. Поэтому исходной базой разработки энергетических балансов установок, производств, предприятий являются соответствующие рассматриваемым объектам материальные балансы, составленные на основании законосохранения масс

где G_i – расходы материальных потоков; n и m – числа материальных потоков входящих и выходящих из системы. При протекании химических реакций числа n и m могут быть различны.

Для примера рассмотрим материальный и тепловой балансы реактора каталитической конверсии метана для производства водорода с целью определения количества сжимаемого топливного газа (G_т, кмоль/ч или V_т, м³/ч). Сформулируем исходные данные для аппарата.

1. В реакторе протекает реакция конверсии метана

CH₄+H₂O CO+3H₂-206200 кДж/кмоль.

2. Условия проведения процесса:

а) молярное соотношение СН₄ : Н₂О=1׃2;

в) температура реагентов на входе t_вх=105^оС ;

с) температура реагентов на выходе t_вых=900^оС.

3. В условиях реакции равновесия практически полностью смещено вправо, следовательно, можно считать конверсию метана .

4. В качестве топлива используется природный газ состава: СН₄=98% об. ; СО₂=2% об. Этот же газ используется как сырье.

5. Тепловые потери составляют 6% (с уходящими газами и через стенки камеры реактора и топки)

6. Теплота сгорания природного газа Q = 890950 кДж/кмоль.

Решение:

1. Находим из справочников значение теплоемкостей компонентов исходных и реакционных смесей для условий синтеза: а также молекулярный вес:

2. Составляем операторную схему материальных потоков для смесителя и реактора с целью определения компонентного состава исходной смеси и конвертированного газа

3. Составляем таблицу материального баланса.

Составляет таблицу теплового баланса. Физическая теплота потоков сырья и продуктов рассчитывается по формуле

Q_ф =G_i C_р,m,i t _, кДж/ч ,где теплоемкости с_{р,m.i ,}(кмоль ∙К) и температура t, ^оС, берутся соответственно потокам на входе или выходе реактора.

4.Тепловой эффект эндотермической каталитической реакции определяется по формуле Q_хим=G_СН4 М_СН4 q_хим , кДж/ч,

где q_хим – тепловой эффект реакции

5. Приравниваем все приходы и расходы и находим дефицит теплоты.

6. Находим расход топливного газа.

G_т=ΔQ/Q или V_т=Q_т∙22,4, где 22,4 – удельный мольный объем при нормальных условиях (Р=101,3 кПа, t= 0^оС), м³/кмоль.