Расчет трубчатой печи

Исходные данные [6]:

нагрузка по сухому газу 41665 нм³/ч;

состав сухого газа (об. %): СН₄ 80,3;

С₂Н₆ 2,74;

С₃Н₈ 0,98;

С₄Н₁₀ 0,36;

N₂ 4,93;

Н₂ 10,69;

отношение пар:газ 3,5;

давление 4,07 МПа;

температура газа на входе 380 °С;

температура газа на выходе 860 °С;

концентрация метана на выходе 10 об.%

Расчет ведем по следующим уравнениям:

СН₄ + Н₂О = СО + 3Н₂

СО + Н₂О = СО₂ + Н₂

Принимаем, что все высшие гомологи метана конвертируются до СН₄. Реакция конверсии монооксида углерода идет до равновесия.

Рассчитаем константу равновесия (3.6) [1]:

Расчет материального баланса ведем на 100 нм³ сухого газа.

Введем обозначения: Х1 – объем водорода на выходе, нм³; Х2 – объем СО на выходе, нм³; Х3 – объем СО₂ на выходе, нм³; Х4 – объем прореагировавшей воды, нм³; Х5 – объем сухого газа на выходе, нм³. С учетом принятых обозначений составляем балансовые уравнения по элементам, входящим в состав реагирующих веществ, общий баланс и условие равновесия:

Решая систему уравнений, получаем

Х1 = 202,45; Х2 = 29,11; Х3 = 30,22; Х4 = 89,56; Х5 = 308,23.

Тогда объем водорода на выходе

202,45 + 10,69 = 213,14 нм³.

Объем водяных паров на выходе

100×3,5 – 89,56 = 260,44 нм³.

Объем метана на выходе

308,23×0,1 = 30,82 нм³.

Результаты расчета сводим в таблицу 3.1.

Коэффициент пересчета на реальную производительность

41665/100 = 416,65.