ПРОЦЕССЫ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАНА[1]
Каталитическая конверсия метана[3]
Процесс паровой каталитической конверсии метана
Схема химических превращений
Термодинамика И кинетика процесса конверсии метана водяным паром.[5]
Катализаторы конверсии метана ГИАП-8, ГИАП-25, ГИАП-36Н
Расчет процесса конверсии
Составим материальный баланс
Навигация
Составим материальный баланс
Каталитическая конверсия метана водяным паром
46314
знаков
8
таблиц
6
изображений
5. Составим материальный баланс.
| Приход | Расход | ||||
| Исходное вещество | m, кг | V,м3 | Продукт | m, кг | V,м3 |
| СН4 | 714,29 | 1000 | СН4 | 214,29 | 300 |
| N2 | 25,51 | 20,41 | N2 | 25,51 | 20,41 |
| Н2О | 1607,14 | 2000 | Н2О | 1044,64 | 1300 |
| СО | 875 | 700 | |||
| Н2 | 187,5 | 2100 | |||
| Итого: | 2346,94 | 3020,41 | Итого: | 2346,94 | 4420,41 |
5.1.Найдем количество поступающего метана (в час):
по закону эквивалентов
(кг)
Найдем количество конвертируемого метана:
V=0, 7×1000=700 (м3)
После реакции осталось:
m(СН4) = 714,29 – 500 = 214,29 (кг)
V(СН4)= 1000 – 700 = 300 (м3)
5.2. Найдем необходимое количество воды для осуществления реакции:
В промышленном производстве для осуществления процесса воду и метан берут в отношении 2:1. Исходя из этого условия рассчитаем количество поступающего водяного пара:
V = 2 × 1000 = 2000 (м3)
Не прореагировало водяного пара:
m(Н2О) = 1607,14 – 500 = 214,29 (кг)
V(Н2О) = 2000 – 700 = 300 (м3)
5.3. В реактор поступает 
:
Т.к. азот не участвует в химической реакции, то на выходе:
m = 25,51 (кг)
V = 20,41 (м3)
5.4. Найдем количество образовавшегося в ходе реакции СО:
5.5. Найдем количество образовавшегося водорода:
Вывод: 
. Материальный баланс сошелся.
6. Составим энергетический баланс:
| Приход | кДж | % | Расход | кДж | % |
| Q(СН4) | 675,87 | 4 | Q(СН4) | 1224,04 | 7,2 |
| Q(N2) | 10,16 | 0,06 | Q(N2) | 35,15 | 0,2 |
| Q(Н2О) | 1156,9 | 6,87 | Q(Н2О) | 4460,2 | 26,4 |
| Qподв | 15029,6 | 89,07 | Q(СО) | 1216,5 | 7,23 |
| Q(Н2) | 3420,87 | 20,24 | |||
| Qх.р. | 6515,8 | 38,62 | |||
| Итого: | 16872,53 | 100% | Итого: | 16872,56 | 100% |
6.1. Найдем тепло, которое поступает с исходными веществами – физическое тепло:
где T1 – температура на входе, (t1=105
C); Ср – теплоемкость, будем считать, что теплоемкость зависит от температуры (п.2).
Реакция конверсии водяным паром сильно эндотермична, поэтому необходимо подогревать исходную реакционную смесь. В промышленности для подогрева системы используют природный газ, за счет сжигания которого выделяется необходимое количество тепла Q.
6.2. Найдем тепло веществ на выходе из реактора:
где T2 – температура на выходе из реактора.
6.3. Найдем теплоту, поглощенную в ходе химической реакции:
6.4. Найдем количество теплоты, которое необходимо затратить на подогрев исходной смеси:
6.5. Найдем количество природного газа, которое необходимо затратить для подогрева исходной смеси, считая, что природный газ на 95% состоит из метана (состав природного газа зависит от месторождения, колеблется от 55-99%):
По справочнику:
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. А. Г. Аншиц, Е. Н. Воскресенская. Окислительная конденсация метана – новый процесс переработки природного газа.
2. Сосна М.Х., Энтин Б.М., Лейтес И.Л. Нонограммы для определения состава газа конверсии метана//Химическая промышленность. – 1989. - №7. - с.59
3. Крейндель Э.М. Конверсия метана природного газа. Л.:-1964.
4. Г.С. Яблонский. Кинетические модели гетерогенно-каталитических реакций. Элементы теории кинетики сложных химических реакций. Глава 1. В сб.: Химическая и биологическая кинетика / Под ред. Н.М. Эмануэля, И.В. Березина, С.Д. Варфоломеева. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1983.
5. Водород. Свойства, получение, хранение, транспортирование, применение: Справ. изд./Д.Ю. Гамбург, В.П. Семенов, , Л.Н. Смирнова; Под ред. Д.Ю. Гамбурга, Н.Ф. Дубовкина. – М.: Химия, 1989.
Похожие работы
... этот идет достаточно медленно, еще далеко не все вопросы решены. Ожидают, что … вот-вот будет. Еще двадцать пять лет назад можно было видеть "Рафик" на топливных элементах. Впрочем, истории водорода как топлива тоже не один десяток лет. "Водородное будущее" автотранспорта эксперты связывают, прежде всего, с топливными элементами. Их притягательность признают все. Никаких движущихся частей, ...
... , то требуются дополнительные операции (например, извлечение жидкими или твердыми сорбентами). Рис.1. Катионитовый фильтр: 1 – катионит; 2 – песок Трудно провести границу между адсорбционными и каталитическими методами газоочистки, так как такие традиционные адсорбенты, как активированный уголь, цеолиты, служат активными катализаторами для многих химических реакций. Очистку газов на ...
... радикал (изопропил); (СН3)3С— - третичный одновалентный радикал (mpem-бутил). 1.2. Номенклатура и изомерия Номенклатура. Для названия предельных углеводородов применяют в основном систематическую и рациональную номенклатуры. Названия первых четырех членов гомологического ряда метана тривиальные: метан, этан, пропан, бутан. Начиная с пятого названия образованы от греческих числительных с ...
... продукта, то установку снабжают блоком PSA (Pressure-Swing-Adsorption) (см. рис. 16). В таблице 6 представлены некоторые характеристик процессов конверсии метана. Таблица 6 Сравнительные технико-экономические показатели процессов получения синтез-газа. Показатели Паровая конверсия углеводородного газа Двухступенчатая конверсия в системе конвертеров "Тандем" Паро- ...
0 комментариев