Конверсия метана

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание на курсовую работу:

Проанализировать изменение скорости конверсии метана от температуры при давлении 5 атмосфер для степени превращения:

А) Х = 0,5

Б) Х = 0,7

В) Х = 0,9

Рассчитать фактическую степень превращения, достигаемую в реакторе полного смещения, работающего в адиабатическом режиме, при давлении 5 атмосфер и различных температурах входа.

Выбрать оптимальную температуру и рассчитать материальный баланс реактора при этих условиях.

Реакция конверсии метана водяным паром:

СН4 + 2Н2О = 4Н2 + СО2+ ДH.

Состав исходной газовой смеси (мольные доли):

СН4 - 0,2;

H2О - 0.43;

СО2- 0.02;

Н2- 0.08;

N2 - 0,27.

Энергия активации и предэкспонента в уравнении константы скорости равны:

Е1 = 94600 кДж/моль;

K01=2,1*104.

Кинетическое уравнение окисления:

[U] = [ф-1].

a =0,5;

b =1,6

Объем реактора:

Vr = 8 м3

Объемный расход смеси:

Vc = 1000 м3/с

Содержание

Введение

1. Краткие сведения о техническом процессе

2. Программа расчета

2.1 Кинетика

2.2 Расчет реактора полного смещения. Обратная задача

2.3 Материальный баланс химического реактора

Выводы

Список использованной литературы

Введение

Центральным аппаратом в любой химико-технологической системе, включающей целый ряд машин и аппаратов, соединенных между собой различными связями, является химический реактор - аппарат, в котором протекает химический процесс. Выбор типа, конструкции и расчет химического реактора, создание системы управления его работой - одна из важнейших задач химической технологии.

Химические реакторы для проведения различных процессов отличаются друг от друга по конструктивным особенностям, размеру, внешнему виду. В зависимости от гидродинамической обстановки все реакторы делятся на реакторы смешения и вытеснения.

Реакторы смешения - это емкостные аппараты с перемешиванием механической мешалкой или циркуляционным насосом. Для полного смешения характерно абсолютно полное выравнивание всех характеризующих реакцию параметров по объёму реактора.

Рисунок 1. Реактор полного смещения

Реакторы вытеснения - это трубчатые аппараты, имеющие вид удлиненного канала. В трубчатых реакторах перемешивание имеет локальный характер и вызывается неравномерностью распределения скорости потока и её флуктуациями и завихрениями. Идеальное вытеснение предполагает, что любое количество реагентов и продуктов через реактор перемещается как твёрдый поршень и по длине реактора (в пространстве) в соответствии с особенностями реакции и сопровождающих её физических явлений устанавливается определённое распределение концентраций участников реакции, температуры и других параметров.

Рисунок 2. Реактор идеального вытеснения

Протекающие в реакторах химические реакции сопровождаются тепловыми эффектами. Вследствие выделения или поглощения теплоты изменяется температура и возникает разность температур между реактором и окружающей средой, а в определенных случаях температурный градиент внутри реактора. Разность температур является движущей силой теплообмена.

При отсутствии обмена с окружающей средой химический реактор является адиабатическим. В нем вся теплота, выделяющаяся или поглощающаяся в результате химических процессов, расходуется на «внутренний» теплообмен - на нагрев или охлаждение реакционной смеси.

Реактор называется изотермическим, если вследствие теплообмена с окружающей средой в нём обеспечивается постоянство температуры. В этом случае в любой точке реактора в результате теплообмена полностью компенсируется выделение или поглощение теплоты.

В реакторах с промежуточным тепловым режимом тепловой эффект химической реакции частично компенсируется теплообменом с окружающей средой, а частично вызывает изменение температуры реакционной смеси.

По способу организации процесса все реакторы подразделяют на периодические, непрерывнодействующие и полупериодические.

В реакторе периодического действия все отдельные стадии протекают последовательно, в разное время. Все реагенты вводятся в аппарат до начала реакции, а смесь продуктов отводят по окончании процесса. Продолжительность реакции можно измерить непосредственно, так как время реакции и время пребывания продуктов в реакционном объёме одинаковы. Но между отдельными реакционными циклами необходимо выполнить вспомогательные операции - загрузку реагентов и выгрузку продуктов. Поскольку во время этих вспомогательных операций не может быть получено дополнительное количество продукта, их наличие обусловливает снижение производительности периодического реактора.

В реакторе непрерывного действия (проточном) все отдельные стадии процесса химического превращения вещества (подача реагирующих веществ, химическая реакция, вывод готового продукта) осуществляются параллельно, одновременно и, следовательно, непроизводительные затраты времени на погрузку и выгрузку отсутствуют и использование проточного реактора на крупнотоннажных химических предприятиях более выгодно. Время пребывания отдельных частиц в проточном реакторе, в общем случае, - случайная величина. Так как от времени, в течение которого происходит реакция, зависит глубина химического превращения, то она будет разной для частиц с различным временем пребывания в реакторе.

В реакторе полунепрерывного действия один из реагентов поступает в него непрерывно, а другой - периодически. Возможны также варианты, когда реагенты поступают в реактор периодически, а продукты выводятся непрерывно, или наоборот.

Основными характеристиками, определяющими конструкцию и особенности работы реакторов, являются время пребывания реагентов в реакционной зоне, температура в различных точках реакционного пространства, давление в реакторе, фазовое состояние реагентов, активность и агрегатное состояние используемых катализаторов, гидродинамический характер потока реакционной смеси, а также теплообменные процессы в реакционном узле.

1. Краткие сведения о техническом процессе

Одним из способов получения водорода является конверсия метана; широко используется метод двухступенчатой каталитической конверсии метана природного газа с водяным паром и кислородом (или воздухом), поскольку он является ведущим в промышленности. Метод представляет также наибольший интерес с точки зрения обсуждения закономерностей протекания химико-технологических процессов и аппаратурного оформления.

В основе конверсии метана лежат следующие реакции:

СН4 + Н2О = СО + ЗН2 - 206,4 кДж (1 )

СН, + 0,502 = СО + 2Н2 + 36,6 кДж (2 )

Источником метана служит природный газ, в котором 98 % составляет метан, остальное -- этан и пропан (в попутном нефтяном газе метан присутствует несколько в меньшем количестве). Примеси этана и пропана участвуют в реакциях аналогично метану. В качестве окислителей используют водяной пар и кислород. Последний добавляют для компенсации теплоты, поглощаемой при конверсии метана.

Образующийся по реакциям (1) и (2) оксид углерода конвертируется водяным паром:

CO+H2O= CO2 +Н2 + 41,0 кДж ( 3)

Все три реакции обратимы. Для каждой из них существует определенное равновесное соотношение между концентрациями веществ, которое при постоянной температуре остается неизменным и определяется константой равновесия:

Константа равновесия реакции (2) при температурах в интересующих нас пределах так велика, что практически реакция идет вправо до конца. Реакции (1) и (2) идут с увеличением числа молей, реакция (3)--без изменения числа молей. Суммарный процесс конверсии метана-- эндотермический.

На практике широко внедряется двухступенчатая каталитическая конверсия метана с применением в качестве окислителей водяного пара и воздуха (вместо чистого кислорода). На первой ступени конверсию проводят водяным паром в трубчатом реакторе при 800°С со степенью конверсии метана 90%. На второй ступени конверсию остаточного метана осуществляют с воздухом в шахтном реакторе при 1000 °С

В конвертированном газе содержится 0,3 % СН4. При одноступенчатой конверсии в качестве окислителя применяют водяной пар и воздух, обогащенный кислородом до 40--50%. Таким образом, в двухступенчатой конверсии отпадает необходимость в сооружении дорогостоящей и энергоемкой установки для получения кислорода, что в значительной степени улучшает экономические показатели производства по сравнению с одноступенчатой каталитической и высокотемпературной конверсией (где большой расход энергии на создание высоких температур 1350--1400°С). Кроме того, использование воздуха в качестве окислителя, позволяет получить конвертированный газ с содержанием азота (поступающего с воздухом) в таком количестве, которое необходимо для получения азотоводородной смеси для синтеза аммиака, т. е. 75 % водорода 25 % азота.

Конвертированный газ наряду с азотом и водородом примерно содержит (%) следующие примеси: СО2 -- 30, СО -- 0,2ч0,4, СН4 -- 0,5, Аг -- 0,5, H2S -- следы. Для синтеза аммиака необходима возможно более полная очистка азотоводородной смеси от кислорода и серусодержащих соединений, являющихся каталитическими ядами. Очистку осуществляют различными методами: абсорбционными, адсорбционными, каталитическими и т. д.

Конверсия метана. Исходя из принципа Ле Шателье для достижения максимального выхода водорода теоретически необходимы следующие условия при конверсии метана: понижение давления, повышение температуры и избыток водяного пара по сравнению со стехиометрическим количеством.

На практике конверсию проводят в основном при повышенном давлении (2--3 МПа), несмотря на то, что содержание водорода уменьшается с увеличением давления (равновесие смещается влево). Процесс конверсии выгодно проводить при повышенном давлении, так как в этом случае увеличивается скорость реакции (в результате возрастания концентрации реагирующих веществ),а кроме того, используется естественное давление природного газа, с которым он подается на завод. Это влияет на уменьшение объема аппаратов и трубопроводов и сокращение капиталовложений при строительстве завода. Помимо этого, снижается расход электроэнергии на сжатие конвертированного газа перед следующей стадией синтеза аммиака, проводимой при повышенном давлении.

По температурному режиму различают два вида конверсии метана; высокотемпературную при 1350--1400°С без катализатора и каталитическую конверсию при 800--1000°С в присутствии катализатора. Для создания высоких температур и проведения эндотермической реакции (1) необходимо подводить теплоту извне. В целях экономии процесс осуществляют, сочетая конверсию метана с водяным паром и кислородом в соответствии с реакциями (1) и (2), т. е. с использованием эндотермического и экзотермического процессов.

Применение каталитической конверсии имеет преимущества перед высокотемпературной. Катализатор ускоряет реакцию, снижает температуру процесса и подавляет побочную реакцию СН4=С + 2Н2, т. е. предотвращает образование технического углерода и дополнительную стадию его очистки. В качестве катализатора применяют никель, нанесенный на оксид алюминия или оксид магния (катализатор ГНАП-3 для низкого давления, ГИАП-5 для высокого давления). Процесс протекает во внутридиффузионной области. Катализатор применяют в форме цилиндров диаметром 8--12 мм и высотой 9--12 мм или в форме колец с наружным диаметром от 8 до 20 мм и той же высоте. Это позволяет уменьшить гидродинамическое сопротивление системы по сравнению с тонкоизмельченным катализатором и, таким образом, ускорить протекание процесса во внутридиффузионной области.

Для увеличения выхода водорода (смещения равновесия вправо) конверсию проводят с избытком водяного пара в соотношении СН4: Н2О = 1:2 от стехиометрического количества.

При выборе условий для проведения конверсии метана важно учитывать также состав конвертированного газа на выходе. Необходимо, чтобы остаточное содержание метана в нем не превышало 0,5 % (по объему), так как метан, постепенно накапливаясь в агрегатах на стадии синтеза аммиака, затрудняет проведение в них процесса. Содержание метана в конвертированном газе зависит от давления, температуры и соотношения СН4:Н2О. Оптимальный режим для содержания метана не более 0,5% соответствует температуре 800-10ОО°С, давлению 0,1 МПа и соотношению СН4 : Н2О = 1:2.

Конверсию метана проводят в реакторах двух типов: трубчатых и шахтных.

Рисунок.3 Трубчатый и шахтный реактора

Трубчатый реактор (трубчатая печь) (рис.3)--аппарат, в трубках которого помещают катализатор, а в межтрубное пространство подводят теплоту топочных газов (чаще при сжигании природного газа). По режиму движения реагентов это реактор вытеснения, температурный режим -- политермический.

Шахтный реактор (рис.3 ) представляет собой аппарат емкостного типа, футерованный изнутри огнеупорным кирпичом, снабженный водяной рубашкой, исключающей перегрев корпуса в случае местных дефектов в футеровке. В нижнюю часть реактора впрыскивают конденсат для снятия теплоты конвертированного газа и его увлажнения. По режиму движения реагентов -- реактор вытеснения, по температурному режиму -- адиабатический.

2. Программы расчета

2.1 Кинетика

Химическая кинетика - учение о химическом процессе, его механизме и закономерностях развития во времени.

Как известно, системы, в которых происходит химическое превращение, могут быть открытыми или замкнутыми. Замкнутой называют систему, в которой отсутствует материальный обмен с окружающей средой. Важнейшей особенностью замкнутых систем является то обстоятельство, что изменение количества какого-либо химического соединения в таких системах происходит только в результате химического превращения.

Системы, в которых имеет место материальный обмен с окружающей средой, называются открытыми системами. В таких системах изменение количества вещества может происходить не только в результате химической реакции, но и в результате массообмена.

Реакции делятся на обратимые и необратимые. Необратимые реакции протекают только в одном направлении: от исходных веществ к продуктам, слева направо.

Обратимые реакции протекают одновременно как от исходных веществ к продуктам, так и наоборот.

Скоростью химической реакции но некоторому компоненту называют изменение в результате химической реакции количества (объема, массы) этого компонента в единицу времени в единице объема.

Скорость пропорциональна концентрациям реагирующих веществ, поскольку при этом повышается вероятность столкновения молекул реагирующих веществ в единице объема. В процессах, протекающих в газовой фазе, число столкновений молекул и, соответственно, актов химической реакции, возрастает также при увеличении давления, так как при увеличении давления в единице объема увеличивается число молекул, то есть растет, по сути дела, их концентрация.

Если в ходе реакции взаимодействуют два вещества, ключевым называют то одно из исходных веществ, которое находится в недостатке от стехиометрии.

Концентрации реагирующих веществ и скорость химической реакции выражают через степень превращения ключевого вещества.

Скорость газофазных реакций является функцией от летучестей реагирующих веществ. Однако в инженерных расчетах часто оказывается достаточным более грубое приближение идеальных газов, где вместо летучестей фигурируют парциальные давления.

Парциальное давление вещества в идеальной газовой смеси представляет собой произведение общего давления смеси на мольную долю компонента.

В кинетике обратимых газофазных реакций условно можно выделить случай простой кинетики и случай сложной кинетики для реакций, протекающих по многоэтапному механизму.

Прямая и обратная реакция также представляют собой, по сути дела, элементарные стадии обратимого химического процесса. Вклад каждой стадии в общую скорость процесса заранее непредсказуем, так как зависит от многих факторов. Чаще всего это температура, давление смеси, концентрации исходных веществ и степень превращения.

Значительно проще дело обстоит для случая простой кинетики, хотя в производстве простая кинетика встречается довольно редко.

Для простой кинетики общая скорость реакции представляет собой разность скоростей прямой и обратной стадий.

Скорость прямой стадии зависит от произведения константы скорости и парциальных давлений исходных веществ, взятых в степенях, равных соответствующим стехиометрическим коэффициентам исходных веществ.

Скорость обратной реакции - от произведения константы скорости и парциальных давлений конечных веществ, взятых в степенях, равных соответствующим стехиометрическим коэффициентам конечных веществ.

Степень, в которую возводят парциальные давления (или концентрации), называют порядкам реакции по данному веществу.

Сумма показателей степеней, в которые возведены парциальные давления, называется порядком реакции.

T	U	P	X
1450	1,68E+000	5	0,5
1500	2,18E+000	5	0,5
1550	2,78E+000	5	0,5
1600	3,50E+000	5	0,5
1650	4,34E+000	5	0,5
1700	5,32E+000	5	0,5
1750	6,44E+000	5	0,5
1800	7,71E+000	5	0,5
1850	9,15E+000	5	0,5
1900	1,08E+001	5	0,5

T	U	P	X
1450	9,09E-001	5	0,7
1500	1,18E+000	5	0,7
1550	1,51E+000	5	0,7
1600	1,90E+000	5	0,7
1650	2,35E+000	5	0,7
1700	2,88E+000	5	0,7
1750	3,49E+000	5	0,7
1800	4,18E+000	5	0,7
1850	4,96E+000	5	0,7
1900	5,83E+000	5	0,7

T	U	P	X
1450	2,72E-001	5	0,9
1500	3,53E-001	5	0,9
1550	4,51E-001	5	0,9
1600	5,67E-001	5	0,9
1650	7,04E-001	5	0,9
1700	8,62E-001	5	0,9
1750	1,04E+000	5	0,9
1800	1,25E+000	5	0,9
1850	1,48E+000	5	0,9
1900	1,74E+000	5	0,9

2.2 Расчет реактора полного смешения

Обратная задача.

Расчет фактической степени превращения, которая достигается в реакторе заданного объема, при давлении 5 атмосфер и различных температурах входа.

Объем реактора можно рассчитать, зная время пребывания газовой смеси по уравнению:

где фn - время пребывания реакционной смеси внутри реактора, ед. врем;

Vp - объем реактора, м3;

V - объемный расход смеси через реактор при нормальных условиях, м3/с.

Время превращения в проточном реакторе полного смешения (РПС) рассчитывается по формуле:

где фn - время пребывания реакционной смеси внутри реактора, ед. врем;

ZA1 - концентрация ключевого вещества на входе в реактор, мольная доля;

x - конечная степень превращения вещества А на выходе реактора, доли единицы;

UA - скорость химической реакции по веществу А, как функции от конечной степени превращения, м3 вещ.А/м3•с;

Знание объема реактора по заданному объемному расходу смеси и времени пребывания газовой смеси внутри реактора позволяет рассчитать фактическую степень превращения.

Уравнение обычно называют уравнением материального баланса. Иногда в литературе это уравнение называют характеристическим.

Температура выхода из реактора вычисляется по формуле:

Т = Твх±·Х - уравнение адиабаты

(знак зависит от вида реакции, в случае эндотермической реакции”-“, экзотермической ”+”)

Коэффициент адиабатического разогрева

СР - мольная теплоемкость

Н - теплота образования 1 моля продукта

Cp=ZA1·Cp+ZB1 ·Cp+ ZC1·Cp+ ZD1·Cp+ ZI1·Cp=41,1447 Дж/(моль·К)

Н298=

H298= 164960 Дж

Ср298-Т=

Ср298-Т=32,31 Дж/(моль·К)

Нт=Н298+Ср298-Т(Т - 298)

НТ=194103,62 Дж

= 0,2·194103,62ч41,1447=943, 52

T0	T	X	U
1350	1305,1	0,05	1,08E+000
1400	1346,22	0,06	1,44E+000
1450	1382,07	0,07	1,85E+000
1500	1413,93	0,09	2,28E+000
1550	1445,6	0,11	2,77E+000
1600	1475,82	0,13	3,28E+000
1650	1505,1	0,15	3,81E+000
1700	1534,73	0,18	4,38E+000
1750	1561,69	0,2	4,90E+000
1800	1592,43	0,22	5,55E+000

3. Материальный баланс химического реактора

Необходим при проектировании и его проверке. Рассчитывается на ед. времени или на ед. продукции.

Играет важную роль в экономических подсчетах.

Рассмотрим материальный баланс проточного газофазного реактора.

Количество вещества определяется совокупностью структурных элементов (атомов молекул, ионов и т.п.). Количество вещества измеряют в молях. конверсия метан водород реактор

Молем называют совокупность числа Авогадро (6,02-1023) структурных элементов (молекул, атомов и т.п.).

1 моль ид. газа (при н.у.)=22,4 л.

V 1 кмоля ид. газа = 22,4 м3.

Молярной массой называют отношение массы вещества к количеству вещества.

Молярный объем - это отношение объема вещества к количеству вещества

Глубина протекания реакции - это количество пробегов реакции, выраженных в киломолях.

Стационарным режимом работы реактора называют режим, при котором все параметры процесса во времени не изменяются.

Условие стационарности заключается в том, что алгебраическая сумма скоростей подвода и отвода каждого из веществ равна нулю. Количество уравнений в системе равно количеству веществ, принятых в расчет, в том числе и инертных.

Мольная доля вещества это отношение мольного потока вещества к мольному потоку смеси.

Массовый поток смеси - это сумма массовых потоков компонентов.

Массовая доля вещества А представляет собой отношение массы вещества А к массе смеси.

Объемное (мольное) соотношение веществ в смеси - это отношение объема (числа киломолей) одного вещества к объему (числу киломолей) другого вещества.

Массовое соотношение веществ в смеси - это отношение массы одного вещества к массе другого вещества.

Производительность - это разность выходного и входного потока продукта.

Интенсивность это отношение производительности к объему реактора.

Ключевое вещество - это одно из исходных веществ, которое находится в недостатке от стехиометрии.

Степень превращения (конверсии) исходного вещества - это отношение количества вещества ( объема, массы), вступившего в химическое взаимодействие ( по всем реакциям), к количеству этого же вещества на входе в реактор.

Селективность - это отношение количества образовавшегося целевого продукта к количеству превращенного сырья с учетом стехиометрических соотношений

Масса продукта, образовавшегося в химической реакции, называется ее выходом. Выход продукта, вычисленный на основе химического уравнения, называется теоретическим выходом. Действительный выход, полученный в эксперименте или промышленном процессе, называется фактическим выходом. Когда фактический выход оказывается равным теоретическому, говорят, что реакция имеет количественный выход. Химическую реакцию, протекающую с количественным выходом, называют стехиометрическим процессом.

Выход (относительный) конечного продукта есть отношение фактического количества продукта к теоретически возможному количеству в расчете на поданное сырье.

Основные этапы решения задачи на материальный баланс:

1.Формализация условия (упрощение).

2.Определение и перечень количества неизвестных.

3. Составление системы линейных уравнений.

4.Решение системы.

5. Проверка полученных результатов, оформление.

a=1

d=1 c=4

	NA1	NB1	NC1	ND1	NI1	NA2	NB2	NC2	ND2	NI2	N01	N02	M01	M02	e	cч
1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	-0,2	0	0	0	0	0
2	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	-0,43	0	0	0	0	0
3	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	-0,02	0	0	0	0	0
4	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	-0,08	0	0	0	0	0
5	0,78	0	0	0	0	-1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
6	1	1	1	1	1	0	0	0	0	0	-1	0	0	0	0	0
7	0	0	0	0	0	1	1	1	1	1	0	-1	0	0	0	0
8	16	18	2	44	28	0	0	0	0	0	0	0	-1	0	0	0
9	0	0	0	0	0	16	18	2	44	28	0	0	0	-1	0	0
10	1	0	0	0	0	-1	0	0	0	0	0	0	0	0	-1	0
11	0	1	0	0	0	0	-1	0	0	0	0	0	0	0	-2	0
12	0	0	1	0	0	0	0	-1	0	0	0	0	0	0	4	0
13	0	0	0	1	0	0	0	0	-1	0	0	0	0	0	1	0
14	0	0	0	0	1	0	0	0	0	-1	0	0	0	0	0	0
15	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	22,4	0	0	0	0	1000

1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0,01	8,93
0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0,02	19,2
0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0,89
0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	3,57
-1	-1	-1	-1	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0,01	12,05
0,78	0	0	0	-1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0,01	6,96
-0,44	1	0	0	-2	0	0	0	0	2	-1	0	0	0	0,02	15,27
0,88	0	1	0	4	0	0	0	0	-4	0	-1	0	0	0,01	8,75
0,22	0	0	1	1	0	0	0	0	-1	0	0	-1	0	0,01	5,54
-1	-1	-1	-1	0	1	0	0	0	0	0	0	0	-1	0,01	12,05
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0,04	44,64
0,44	0	0	0	2	1	-1	0	0	-3	-1	-1	-1	-1	0,05	48,57
-12	-10	-26	16	0	28	0	-1	0	0	0	0	0	0	0,98	984,82
-12	-10	-26	16	0	28	0	0	-1	-16	-18	-2	-44	-28	0,98	984,82
0,22	0	0	0	1	0	0	0	0	-1	0	0	0	0	0	1,96

NA1=8,93 NA2=6,96 MA1=142,88 MA2=111,36

NB1=19,2 NB2=15,27 MB1=345,6 MB2=274,86

NC1=0,89 NC2=8,75 MC1=1,78 MC2=17,5

ND1=3,57 ND2=5,54 MD1=157,08 MD2=243,76

NI1=12,05 NI2=12,05 MI1=337,4 MI2=337,4

N01= 44,64 N02=48,57 M01=984,82 M02=984,82

Выводы

Была рассмотрена зависимость скорости конверсии метана от различных температур при различных степенях превращения. Данные приведены в графиках и по ним видно, что с увеличением температуры скорость конверсии метана увеличивается, это объясняется тем, что согласно принципу Ле -Шателье увеличение температуры усиливает эндотермическую реакцию, поэтому процесс идет в сторону образования продуктов реакции.

Но с увеличением степени превращения, скорость конверсии метана уменьшается. Поэтому нецелесообразно использовать степень превращения больше 0,5.

При температуре входа = 1800 К (Температура выхода = 1592,43 К) достигается максимальная степень превращения метана, равная 0,22. При дальнейшем повышении температуры степень превращения принимает отрицательные значения, следовательно, дальнейшее повышение температуры нецелесообразно.

Оптимальная температура (выхода) для реакции конверсии метана 1592,43 К (при давлении 5 атмосфер).

В результате материального баланса получены следующие данные :

NA1=8,93 NA2=6,96 MA1=142,88 MA2=111,36

NB1=19,2 NB2=15,27 MB1=345,6 MB2=274,86

NC1=0,89 NC2=8,75 MC1=1,78 MC2=17,5

ND1=3,57 ND2=5,54 MD1=157,08 MD2=243,76

NI1=12,05 NI2=12,05 MI1=337,4 MI2=337,4

N01= 44,64 N02=48,57 M01=984,82 M02=984,82

Список использованной литературы

Луцко Ф.Н., Сороко В.Е., Прокопенко А.Н. Химико-технологические расчеты с применением MathCAD: учебное пособие. - СПб.: Изд-во СПбГТИ(ТУ), 2006.

Мухленова. И.П. Общая химическая технология: Учеб. Для химико-техн. спец. вузов.- Ленинград: Химия, 1984.

Равделя А.А. и Пономаревой А.М. Краткий справочник физико- химических величин. Под ред.- Ленинград: Химия, 1983.

Сороко В.Е., Вечная С.В., Попова Н.Н. Основы химической технологии: Учеб. Для техникумов. - Ленинград: Химия,1986.

1. Размещено на www.allbest.ru