Конверсия СО. Конверсия. Окись углерода

Название	Окись углерода
Анкор	Конверсия СО
Дата	21.12.2019
Размер	244.24 Kb.
Формат файла
Имя файла	Конверсия.docx
Тип	Документы #101400
страница	7 из 7

1 2 3 4 5 6 7

2.3 Материальный баланс

Необходимо рассчитать количество компонентов смеси, которое подается в реактор. Для этого примем, что смесь газов является идеальной. Тогда объем газов находится из процентного соотношения компонентов, количество вещества находится по уравнению:

,

где V_m- молярный объем газов при нормальных условиях, равный 22,4 л.

Масса компонентов смеси газов находится по уравнению:

,

где Mi - молекулярная масса компонентов, кг/кмоль.

Количество образованного CO₂ равно:

m₂(СО₂)= m₁ (CO)·х_р+m₁(CO₂)

где m₁ (CO) - начальное количество СО в газе, кг/ч;

m₁(CO₂) - начальное количество CO2 в газе, кг/ч.

хр - степень превращения.

m₂(СО₂)= 1657,5·0,759+825,0=2083,04 кг/ч.

Количество непревращенного CO составляет:

m₂(СО)= m₁ (CO) - m₂ (CO)·х_р=1657,5-1657,5·0,759=399,46 кг/ч.

Результаты расчетов представлены в таблице 6.

По стехиометрическим коэффициентам уравнения, количество воды в кмоль/ч, необходимое для реакции, равно количеству CO и составляет 59,2 кмоль/ч.

Метан и азот в реакции не участвовали.

Аналогичным образом рассчитываем материальный баланс второй стадии конверсии.

Таблица 6 - Материальный баланс стадии высокотемпературной конверсии

Приход						Расход
Компонент	кг/ч	кмоль/ч	м³/ч	об.%	Компонент		кг/ч	кмоль/ч	м³/ч	об.%
1.Газ, в т. ч.:	4239,2	267,9	6000,0	100,0	СО		399,46	14,27	319,57	399,46
СО	1657,5	59,2	1326,0	22,1	СО₂		2083,04	47,34	1060,5	2083,04
СО₂	825,0	18,8	420,0	7,0	Н₂		329,20	164,60	3687,0	329,20
Н₂	270,0	135,0	3024,0	50,4	СН₄		21,00	1,31	29,40	21,00
СН₄	21,0	1,3	29,4	0,5	N₂		1402,50	50,09	1122,0	1402,5
N₂	1402,5	50,1	1122,0	18,7	Вода		1069,56	49,5	1107,6	1069,5
Вода	63,2	3,5	78,6	1,3
2. Вода	1065,54	59,20	1065,54	100,00
Итого:	5304,70		7326,1		Итого:		5304,7		7326,1

Таблица 7 - Материальный баланс низкотемпературной конверсии

Приход						Расход
Компонент	кг/ч	кмоль/ч	м³/ч	об.%	Компонент		кг/ч	кмоль/ч	м³/ч	об.%
СО	399,46	14,27	319,57	4,36	СО		26,76	0,96	21,41	0,29
СО₂	2083,04	47,34	1060,5	14,48	СО₂		2455,74	13,31	1379,3	18,83
Н₂	329,20	164,60	3687,0	50,33	Н₂		357,74	178,87	4006,6	54,69
СН₄	21,00	1,31	29,40	0,40	СН₄		21,00	1,31	29,40	0,40
N₂	1402,50	50,09	1122,0	15,32	N₂		1402,50	50,09	1122,0	15,32
Вода	1069,56	49,5	1107,6	15,12	Вода		1040,96	57,83	767,29	10,47
Итого:	5304,7		7326,1	100,00	Итого:		5304,70		7326,1	100,0

2.4 Объем катализатора

Объём катализатора ВТК:

Объём катализатора НТК:

Рассчитаем тепловой баланс для ВТК. Найдем тепло, которое поступает с исходными веществами – физическое тепло:

где T₁ – температура на входе, (T₁=600 K); С_р – теплоемкость, m – массовый расход компонента.

Реакция конверсии экзотермична, найдём выделенную теплоту реакции.

Найдем тепло веществ на выходе из слоя:

где T₂ – температура на выходе из реактора =727,985 K

21,18кДж

Составим тепловой баланс, представленный в таблице 8.

Таблица 8 - Тепловой баланс высокотемпературной конверсии

Приход	кДж	%	Расход	кДж	%
Q(CO)	404,88	4,80	Q(CO)	21,18	0,25
Q(CO₂)	1343,56	15,94	Q(CO₂)	1921,82	22,80
Q(Н₂)	2873,92	34,10	Q(Н₂)	3789,25	44,96
Q(СН₄)	41,03	0,49	Q(СН₄)	49,78	0,59
Q(N₂)	907,62	10,77	Q(N₂)	1101,22	13,07
Q(H₂O)	1308,43	15,52	Q(H₂O)	1545,08	18,33
Qх.р.	1548,89	18,38	Qх.р.		0,00
Итого:	8428,32	100,00	Итого:	8428,32	100,00

Рассчитаем тепловой баланс для НТК.

где T₁ – температура на входе, (T₁=493 K):

Реакция конверсии экзотермична, найдём выделенную теплоту реакции.

Найдем тепло веществ на выходе из слоя:

где T₂ – температура на выходе из реактора =505 K

В таблице 9 представлен тепловой баланс низкотемпературной конверсии

Приход	кДж	%	Расход	кДж	%
Q(CO)	332,68	5,69	Q(CO)	14,69	0,25
Q(CO₂)	1103,96	18,88	Q(CO₂)	1333,16	22,80
Q(Н₂)	2361,40	40,39	Q(Н₂)	2628,58	44,96
Q(СН₄)	33,71	0,58	Q(СН₄)	34,53	0,59
Q(N₂)	745,76	12,76	Q(N₂)	763,91	13,07
Q(H₂O)	1075,09	18,39	Q(H₂O)	1071,81	18,33
Qх.р.	194,09	3,32	Qх.р.
Итого:	5846,69	100,00	Итого:	5846,69	100,00

Заключение

В данной курсовой работе было установлено влияние температуры и избытка водяного пара в исходной парогазовой смеси на равновесие реакции конверсии оксида углерода. Сделан вывод, что снижая температуру и увеличивая избыток пара, можно достичь высокой степени превращения оксида углерода. Конверсия угарного газа протекает с наибольшей степенью превращения при уменьшении температуры, и при увеличении избытка одного из реагентов (воды). Давление не влияет на константу равновесия данного процесса.

Проведен расчёт конверсии оксида углерода, рассчитан объём катализатора и определен состав реакционной смеси на выходе из реактора.

Список литературы

Леб71: , [1],

Кут90: , [1],

1.	Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза / Лебедев Н.Н. — М.:"Химия", 1971.
2.	Общая химическая технология: Учеб. для техн.вузов/ А. М. Кутепов, Т. И. Бондарева, М. Г. Беренгартен.-2-е изд., испр. и доп. / Кутепов А. М. и др. — М.:Высшая школа, 1990.
3.	Краткий справочник физико-химических величин. Под ред. А.А. Равделя М.:Химия, 2009.

1 2 3 4 5 6 7