Технологическая часть

Технологическая часть

 

Теоретические основы процесса

В настоящее время конверсия метана и его гомологов является основным промышленным методом получения водорода и технологических газов для синтеза… В процессе конверсии метан окисляется водяным паром, диоксидом углерода или… СН4 + Н2О « СО + 3Н2 – 206,4 кДж/моль (3.1)

Описание технологической схемы

  Паровая каталитическая конверсия природного газа (первичный риформинг)… К каждому из двенадцати коллекторов подключены по 42 реакционные трубы, опущенные в радиантную камеру печи и…

Расчеты химико-технологических и теплотехнических процессов

Расчеты материальных балансов

 

Расчет трубчатой печи

нагрузка по сухому газу 41665 нм3/ч; состав сухого газа (об. %): СН4 80,3; С2Н6 2,74;

Таблица 3.1

Материальный баланс трубчатой печи на 100 нм³ сухого газа

Компо-	Приход	Расход
нент	нм3	% об.	нм3	% об.
Сухой газ, в т.ч. СН4 С2Н6 С3Н8 С4Н10 N2 H2 СО СО2	80,3 2,74 0,98 0,36 4,93 10,96 – –	80,3 2,74 0,98 0,36 4,93 10,96 – –	308,23 30,82 – – – 4,93 213,14 29,11 30,22	– – – 1,60 69,15 9,45 9,81
Водяной пар			260,44
Итого			568,67

Таблица 3.2

Сводная таблица материального баланса трубчатой печи

Компонент	Приход	Расход
	нм3/ч	кг/ч	% об.	нм3/ч	кг/ч	% об.
Сухой газ, в т.ч. СН4 С2Н6 С3Н8 С4Н10 N2 H2 СО СО2	– –	– –	80,3 2,74 0,98 0,36 4,93 10,96 – –	– – –	– – –	– – – 1,60 69,15 9,45 9,81

Продолжение табл. 3.2

Водяной пар
Итого

 

Расчет шахтной печи

нагрузка по сухому газу 126376 нм3/ч; состав сухого газа (об. %): СН4 10; N2 1,6;

Таблица 3.3

Материальный баланс шахтной печи на 100 нм³ сухого газа

Компо-	Приход	Расход
нент	нм3	% об.	нм3	% об.
Сухой газ, в т.ч. СН4 N2 H2 СО СО2 Ar	1,6 69,15 9,45 9,81 –	1,6 69,15 9,45 9,81 –	144,69 0,43 33,27 81,75 18,06 10,77 0,41	0,30 22,99 56,5 12,48 7,44 0,28
Воздух, в т.ч. О2 N2 Ar	40,6 8,53 31,67 0,41		– – – –	– – – –
Водяной пар	77,71		84,24
Итого	218,31		228,93

 

Коэффициент пересчета на часовой расход составляет 1263,76

 

Таблица 3.4

Сводная таблица материального баланса шахтной печи

Компонент	Приход	Расход
	нм3/ч	Кг/ч	% об.	нм3/ч	кг/ч	% об.
Сухой газ, в т.ч. СН4 N2 H2 СО СО2 Ar	–	–	1,6 69,15 9,45 9,81 –			0,30 22,99 56,5 12,48 7,44 0,28
Воздух, в т.ч. О2 N2 Ar				– – – –	– – – –	– – – –
Водяной пар
Итого

 

Расчеты тепловых балансов

Для тепловых расчетов значения теплоемкостей будем определять по температурному ряду. Значения, необходимые для расчетов приведены в таблице 3.5. … Таблица 3.5 Значения коэффициентов ряда теплоемкости и теплот образования [7] Компонент а b×103 …

Расчет трубчатой печи

Исходные данные [6]: состав реакционного газа на входе и выходе табл. 3.2; температура газа на входе 380 °С;

Таблица 3.6

Тепловой баланс трубчатой печи

Приход тепла	Расход тепла
Статья	МДж/ч	%	Статья	МДж/ч	%
1. Тепло с паро-газовой смесью 2. Тепло горения 3. Тепло с природ-ным газом 4. Тепло с воздухом		14,49 84,98   0,05 0,48	1. Тепло с паро-газовой смесью 2. Тепло химичес-кой реакции 3. Тепло с дымо-выми газами 4. Потери		40,19   22,06 33,75   4,00
Итого			Итого

 

 

Конструктивный расчет основного аппарата

Расчет трубчатой печи

В трубчатую печь загружается никелевый катализатор. Рекомендуемая объемная скорость паро-газовой смеси 11000 ч–1 [21]. Тогда при коэффициенте запаса… м3. Принимаем внутренний диаметр трубы 71 мм. Трубы изготовлены из жаропрочной стали, для которой допускаемое напряжение…

Расчет шахтной печи

В шахтную печь загружается никелевый катализатор и верхний слой – алюмо-хромовый катализатор. Диаметр аппарата по футеровке 3730 мм. Рекомендуемая… м3. Принимаем объем катализатора 38,5 м3.