химический каталог




Расчеты аппаратов кипящего слоя

Автор А.П.Баскаков, И.П.Мухленов, Б.С.Сажин, В.Ф.Фролов и др.

го из пузырей и расходованием в химических реакциях. При малой концентрации кислорода в плотной фазе слоя скорости реакци (5.61) и (5.63) малы — см. уравнения (5.64) и (5.65). Кислород, приходящий из пузырей преимущественно расходуется по реакции (5.62), скорость которой, согласно уравнению (5.65), значительна за счет сравнительно высокой концентрации этилена и не зависит от концентрации кислорода. Поэтому в плотной фазе может наблюдаться накопление этилена за счет его притока из пузырей, чем и объясняется экстремум на кривой / рис. 5.25.

Уменьшение концентрации окиси этилена в плотной фазе вследствие межфазного газообмена обусловливает экстремальный характер кривых 8 н 9 рис. 5.25. С ростом начальной высоты слоя избирательность процесса понижается.

Из представленных результатов расчета следует, что процесс окисления этилена целесообразно проводить на катализаторе достаточно крупного зернения при низких значениях Да» и оптимальной высоте слоя.

Пример 5.3 (каталитическая конверсия метана природного газа с водяным паром). Процесс конверсии метана для получения водорода можно представить уравнениями двух последовательных реакций:

СН4 + Н20 = СО + ЗН2 - 206 кДж (5.84)

СО + Н20 = С02 + Н2 + 41 кДж (5.85)

Для упрощения расчетов обычно полагают, что на начальном участке реактора этан и все более высокомолекулярные углеводороды, содержащиеся в природном газе, превращаются по уравнению [31]:

СпНт+ (*-^)Н20 — (|+-F)CH4 + (F —?)С0, (5.86)

(5.87)

(5.90) (5.91)

Это близко к действительности, так как скорость их конверсии очень велика. Метан, поданный с сырьем и полученный в результате реакций (5.86), взаимодействует с водяным паром. Если природный газ содержит этан, пропан и бутан, то состав газовой смеси на входе в реактор определяется уравнениями:

ССН4 - (С°СН4 + С°С2НВ • 7А + С°СЗН8' 2,5 + С?4Н10. "/.)/*, CN2 - C°N2/K0 (5.88) С„2 - С°Н2//С0 (5.89) ССО2 - (С°С2НВ' 'А + С°СЗН8 .»/. + С°С4Н1О • •/.)/*, СН2О = (Z — СС2Н9' '/г — СС3Н8 — СС4Ню ' 1,5У

где Сену ^Н2О> ^СО2> ^Н2О ~~ концентрации соответствующих газов в смеси на входе в реактор, мол. доли; верхним индексом «0» обозначены концентрации тех же компонентов в природном газе; Z — соотношение объемов водяного

пара и природного газа; Kv = Z + 1 + Сс2Не * '/г + сс3Н8 + СС4Ню * 1,5 К0ЭФ" фициент изменения объема за счет реакций (5.86).

По заданному значению температуры можно рассчитать константы равновесия реакций (5.84) и (5.85), соответственно [32]:

Pcnflioo 9874

IG Кi - LG У4 ?з = 3,648 + — - 7,14 LG Т +

*СО*Н2 Т

+ 0,00188Г — 0,094 • 10~572 (5.92)

LG Кг - LG У"»2° - - + 1,5904 LG Г — 1,817 • 10~3r + 5,65 • П-7Г2 — 8,24 • 10~ИГ3 - 1 5313 (5.93)

В уравнениях парциальные давления компонентов выражены в Па. Если обозначить х* — равновесная степень превращения метана и у* — количество образовавшегося диоксида углерода из единицы объема исходной газовой смеси, то равновесные парциальные давления компонентов равны:

ссн4 (1 — **) р 1Кплх п* си2о~ ссщх* ~ У* р

^-?+'^ Р <5-96» РСО,= . +°2СН/- Р <5'97)

fH,- "V^"'V Р (5-98)

Подставив в выражения констант равновесия реакций значения парциальных давлений компонентов из уравнений (5.94) — (5.98), получим:

„ W1 - **) (1 + Хеш**)2 (Сн2о - ссщ** - У *)

Р»(СН8 + 3CGH/* + Г)3 (CCH4** - Г) 1" '

*

Из уравнения (5.100) с учетом области допустимых значений х* и у* можно получить выражение для у*. После этого задача сводится к численному решению уравнения (5.99) с учетом полученной аналитической зависимости у* = у*(х*), например, методом Фибоначчи [27]. По известным значениям х* и у* по уравнениям (5.94) — (5.98) рассчитывается равновесный состав газовой смеси.

Скорость реакции (5.84) на никелевом катализаторе в кинетической области описывается [в м3СН4/(м2 Ni-c)] уравнением [33]:

* WH,O f1 - *« /Н2рС° )

4 \ ^Н2<УсН4 /

и = ? ,HzQ СН4 ' (5.101)

^Н20 + *1^Н2 + «Л* + ^Н2(1 + ^Н2о/*>Н2)

k = 6,6 • 106Г~3 ехр (- 16 860/Г) (5.102)

Ki = 1,78 • 102Т0'5 ехр (13 400/Г) (5.103)

К2 = 8,12 • 10~2Г~3 ехр (- 9760/Г) (5.104)

/Сз = 1,82 - 10~3r~6,5 ехр (23 350/7*) (5.105)

/С4 = 0,162Г-0,5ехр[- 340/П (5.106)

где k — константа скорости; Ki, К2, Кз, Ki — константы равновесия элементарных стадий. В условиях каталитической конверсии природного газа реакция (5.85) практически достигает равновесия [33].

Процесс можно проводить в трубчатом реакторе с организованным КС, выход водорода определяется скоростью подвода теплоты [34]. Катализатор находится в трубном пространстве, организующая насадка предотвращает возникновение поршневого режима и препятствует уносу частиц из труб.

Расчет состава конвертированного газа на выходе из реактора осуществляется по модели с полным перемешиванием в плотной фазе. Модель приводится к виду

Хк= . у1 , ^-гт-гтг (5-Ю7)

H0pHFyi\Au ССЧ4[»-(ш-»о)ехр(-^-)]

"-^-"K-S)] (бЛ°8)

Здесь хк, г/к — степень превращения метана в плотной и разреженной фазах, соответственно; рн — насыпная

страница 123
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150

Скачать книгу "Расчеты аппаратов кипящего слоя" (4.83Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
дизельный котел для дома цена
купить грамоту для сестры в розницу москва
купить круглое зеркало в раме
световой короб цена

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(08.12.2016)