|
Расчет материального баланса системы. ⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3 Вначале на основании производительности П (в кмоль NH3/ч) рассчитаем выходные мольные потоки азота и смеси водорода с CO.
Исходя из стехиометрического уравнения процесса синтеза аммиака (N2 + 3H2 = 2NH3), получим:
Однако в условии задачи заданы условия, согласно которым необходимо ввести следующие поправки к рассчитываемым выходным мольным потокам: а) 3,05/3 – величина, на которую необходимо помножить мольный поток смеси водорода и CO, т.к. по условию мольное соотношение (СО + H2)/N2 равно 3,05/1, а не 3/1 (стехиометрические количества), б) 1/(1-0,09) ≈ 1.098 – величина, на которую нужно помножить оба мольных потока, чтобы учесть потерю 7 %об АВС с продувочным газом. В результате имеем:
Для удобства дальнейших расчетов введем следующие обозначения: GП – поток природного газа на входе в первый реактор, GВ – поток воздуха на входе во второй реактор. Источниками азота для АВС являются природный газ (содержание азота: 4 %об) и воздух (содержание азота: 79 %об). Отсюда следует, что:
Источником водорода и CO является смесь водяного пара и метана, при этом из 1 моля метана при реакции с 1 молем водяного пара образуется 3 моля водорода и 1 моль CO (содержание метана в природном газе: 96 %об). Образовавшийся водород частично расходуется во втором реакторе в результате реакции с кислородом, содержащимся в воздухе (содержание кислорода: 21 %об). На реакцию с 1 молем кислорода расходуется 2 моля водорода, в результате реакции образуется 2 моля воды. Отсюда следует, что:
В полученном выражении: - степень превращения метана после второго реактора, по условию равна равновесной степени превращения. Согласно [1] равновесная степень превращения метана равна 0,994 (T = 1300 К, P = 3,3 МПа, пар/метан=4/1, с добавлением воздуха перед шахтным конвертором). Объединяя предыдущие выражения для выходных потоков азота и смеси водорода с CO, получим систему линейных уравнений относительно GВ и GП:
Решая систему уравнений, получим: GП = 1187.6 [ кмоль/ч ] GВ = 1611.74[ кмоль/ч ]
Входящие потоки:
Выходящие потоки: Подставляя численные значения GВ и GП, получим значения входящих и выходящих мольных потоков, исходя из них рассчитаем массовые и объемные (приведенные к нормальным условиям) потоки и составим материальный баланс процесса.
*В расчете на жидкую воду.
Ошибка: Ошибка незначительна, т. к. не превышает 3%.
Расчет теплового баланса второго реактора. Во втором реакторе протекают следующие превращения:
CH4 + H2O = 3H2 + CO – 206,4 кДж/моль H2 + 0.5 O2 = H2O + 242,0 кДж/моль (или 2 H2 + O2 = 2 H2O + 484,0 кДж/моль)
Запишем уравнение теплового баланса: ,
– тепловой поток на входе, – тепловой поток на выходе, [ кВт ] – тепловой поток реакций ( = - 206,4 кДж/моль, = 484,0 кДж/моль – тепловые эффекты приведенных выше реакций). Для входящих и выходящих потоков i-го компонента при температуре Tj: [ кВт ], – теплоемкость i-го компонента при температуре Tj (в кДж/кмоль·К), – мольный поток i-го компонента (в кмоль/ч). Входящие потоки:
Выходящие потоки:
Тепловые потоки реакций: [ кВт ] ( = - 206,4 кДж/моль, = 484,0 кДж/моль)
= –18453,92 + 64344,05·
Итого: –48245,7 + 67117,06· =0
Список использованной литературы. 1. В.С. Бесков «Общая химическая технология», Москва, ИКЦ «Академкнига», 2005 2. «Производство аммиака», под ред. В.П. Семенова, Москва, Химия, 1985 3. В.И. Игнатенков, В.С. Бесков, «Примеры и задачи по общей химической технологии», Москва, ИКЦ «Академкнига», 2005 4. К.П. Мищенко, А.А. Равдель, «Краткий справочник физико-химических величин», Ленинград, Химия, 1974 Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот... Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем... Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право... ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|