Высокотемпературная конверсия метана

Высокотемпературная конверсия метана

СОДЕРЖАНИЕ

Литературный обзор

Исходные данные

Задание

Программный код

Заключение

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Метан (лат. Methanum) - простейший углеводород, бесцветный газ <#"581001.files/image001.gif">

Состав природного газа: (об.%)

CH₄ - 94; N₂-2; C₂H₆ - 4.

Природный газ и водяной пар подают в мольном соотношении 1:2, 1:3, 1:4.

Остаточная концентрация СН₄ не превышает - 0,3 об.%.

Расход смеси 2000 м³/ч

Кинетическое уравнение окисления:

;

 Е = 90900 кДж/кмоль;

k₀ = 2,03∙10⁶.

Константа равновесия:

;

ЗАДАНИЕ

1. Сравнить адиабатический реактор идеального вытеснения и изотермический реактор полного смешения в зависимости степени превращения при двух давлениях, если объемный расход газовой смеси 100 м³/с.

. Построить графики зависимостей:

скорости реакции от степени превращения,

объёма реактора от степени превращения,

объёма реактора от производительности.

ПРОГРАММНЫЙ КОД

Материальный и тепловой баланс

; ; ; ; ;

; ; ; ;

; ; ; ;

; ;

; ;

;

; ;

метан конверсия углеродный эквивалент

; ; ; ; ;;

; ; ; ;

; ;

; ; ; ; ;

; ;

Равновесие

;

;

;

; ;

;

;

Кинетика

; ; 4

Расчет реакторов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Из проделанных расчетов и построенных графических зависимостей видно, что изотермический реактор полного смешения (РПС) выгоднее адиабатического реактора идеального вытеснения (РИВ) по всем характеристикам:

.   Так как рассматриваемая реакция является эндотермической, то высокие температуры производства были бы выгодными технологически, но экономически наоборот, так как поддержание высоких температур более энергозатратно и опасно, поэтому выбираем среднюю, оптимальную температуру - 1400°С;

2.       При любом соотношении изменения давления в РИВ зависимость скорости реакции от степени превращения падает более резко, чем в РПС, чем выгодно воспользоваться для достижения максимальной степени превращения;

.        При тех же степенях превращения объем РПС намного меньше, чем у РИВ, что является положительной характеристикой, т.к. реактор меньшего объема экономически проще эксплуатировать и обеспечивать ремонт;

.        При одинаковых объемах производительности объемы РПС и РИВ различаются в сотни раз, следовательно, меньший реактор производит столько же продукции, сколько и больший, но делает это гораздо дешевле, быстрее и безопаснее.