Каталитическая конверсия метана водяным паром
Равновесная степень превращения равна 0,8115.
Вывод: равновесная степень превращения метана xe=0,8115 ,степень конверсии a = 0,7 , данный процесс, возможно, провести в указанных условиях.
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.
Скачать реферат