СО | 69835,89 – 23040,6 = 46921,72 | 14,48

СО2 | 550,27 + 23040,6 = 12590,87 | 7,28

У | 324072,55

Водяний пар 162006,72 – 23040,6 = 138966,12

Всього 463038,67

На 100м3 природного газу який поступає (надходить) на конверсію утворюється

100•324072,55/82800=391,39 м3 конвертованого газу.

Функціонал складе:

,

що відповідає оптимальному технологічному режиму.

Складають матеріальний баланс трубчастої печі.

Таблиця 8. – Матеріальний баланс трубчастої печі.

Входить | м3/год | ці, % | Виходить | м3/год | ці, %

Газова суміш | Конвертований газ

СН4 | 82318,02 | 89,94 | СН4 | 14303,73 | 4,41

С2Н6 | 496,8 | 0,54 | СН3ОН | 34,91 | 0,01

С3Н8 | 165,6 | 0,18 | Н2 | 238428,0 | 73,57

С4Н10 | 82,8 | 0,09 | N2 | 793,32 | 0,25

СН3ОН | 34,91 | 0,04 | СО | 46921,72 | 14,48

Н2 | 6956,14 | 7,6 | СО2 | 23590,87 | 7,28

N2 | 793,32 | 0,87 | Разом

СО | 127,43 | 0,14

СО2 | 550,27 | 0,6

Разом

Водяний пар | 231842,61– | Водяний пар | 138966,12–

Всього | 323367,9– | Всього | 463038,67–

2.2 Технологічний розрахунок.

Трубчаста піч призначена для конверсії природного газу водяною парою з метою одержання синтез-газу. Багаторядна трубчаста піч складається з радіантної камери і блоку використання тепла димових газів (конвентивної камери) із вмонтованими допоміжним котлом. В радіантній камері розташовані реакційні труби, які утворюють трубні екрани. Труби заповнені каталізатором і з’єднані з колекторами входу паро-газової суміші і виходу конвертованого газу. Але забезпечення протікання ендотермічних реакцій конверсій метану спалюють паливний газ, який подають в панельні пальники.

Технічна характеристика реакційних труб:

Число труб | 810

Число рядів | 18

Число труб в ряді | 45

Висота труби, мм | 14000

Довжина обігріваючої частини труби, мм | 12000

Об’єм каталізатора в трубах, м3 | 100

Труби виготовлені із сталі 20х25хН20С2 (ГОСТ 5632-72)

Для прийнятої конструкції трубчастої печі об’ємна швидкість природного газу складає 1100 год-1, паро-газової суміші 4500 год-1.

В піч подають 82800 м3/год природного газу (див. вихідні дані), тоді, необхідний об’єм каталізатора складе:

Vк=82800/1100-75,3м3.

За даними таблиці 8, витрата паро-газової суміші рівна 323367,9 м3/год, тоді необхідний об’єм каталізатора Vк=323367,9/4500=71,9м3.

Необхідно встановити печей:

n=75,3/100=0,753

встановлюють одну піч, запас продуктивності по каталізатору складе

(100-75,3)•100/75,3=28,8%

2.3 Тепловий розрахунок

Вихідні дані:

В трубчасту піч подають: 91525,29/3600=25,424 м3/с газової суміші; 231842,61/3600=64,401 м3/с водяного пару; із трубчастої печі виходить: 324072,55/3600=90,02 м3/с склад матеріальних потоків бив. табл. 8; склад паливного газу (ці, %): СН4 – 18,52; С2Н6 – 0,051; С3Н8 – 0,003; С4Н10 – 0,004; СН3ОН – 0,43; Н2 – 75,62; N2 – 1,61; СО – 1,38; СО2 – 2,352; Н2О – 0,03;

Температура, єС: наро?????? суміші на вході в піч 520; конвертованого газу на виході із печі – 860; повітря (коефіцієнт надлишку 1.1 і відносна вологість 80%) 20; повітряно-паливної суміші на вході в піч –90; продуктів згорання паливного газу – 1000;

Мета розрахунку – визначення витрат паливного газу на випалювання в пальниках трубчастої пачі і уточнення температурного режиму печі.

Рівняння теплового балансу печі в загальному вигляді:

де - теплові потоки паро-газової суміші, яка поступає на конверсію; паливного газу, який поступає на спалювання; повітря, яке поступає в пальник; конвертованого газу і продуктів згорання відповідно, кВт; - теплоти згорання паливного газу, екзо- і ендотермічних реакцій відповідно, кВт; - теплові втрати в навколишнє середовище, кВт.

Для визначення значень використовують дані таблиці 8 і дані про склад паливного газу. Розраховують значення середніх об’ємних теплоємностей газової суміші (Т=520+273=793К), паливного газу (Т=90+273=363К). Значення молярних теплоємностей компонентів при відповідній температурі розраховують, використовуючи довідникові дані [3, табл. 2,3]

Розрахунок середніх теплоємностей:

Газова суміш | ці, % | Сі, Дж/(моль?к) | Сіці/(22,4?100) кДж/(м3?к)

СН4 | 89,94 | 62,57 | 2,5123

С2Н6 | 0,54 | 108,23 | 0,0261

С3Н8 | 0,18 | 157,01 | 0,0126

С4Н10 | 0,09 | 200,69 | 0,0081

СН3ОН | 0,04 | 79,18 | 0,014

Н2 | 7,6 | 29,95 | 0,1016

N2 | 0,87 | 31,27 | 0,0125

СО | 0,14 | 31,59 | 0,002

СО2 | 0,6 | 49,95 | 0,0134

У– | 2,7026

Паливний газ

Паливний газ | ці, % | Сі, Дж/(моль?к) | Сіці/(22,4?100) кДж/(м3?к)

СН4 | 18,52 | 39,12 | 0,3234

С2Н6 | 0,051 | 61,69 | 0,0014

С3Н8 | 0,003 | 87,55 | 0,0012

С4Н10 | 0,004 | 116,21 | 0,0002

СН3ОН | 0,43 | 49,38 | 0,0095

Н2 | 75,62 | 28,84 | 1,9727

N2 | 1,61 | 29,43 | 0,0211

СО | 1,38 | 29,55 | 0,0182

СО2 | 2,352 | 40,94 | 0,043

Н2О | 0,03 | 34,14 | 0,0004

У– | 1,3911

Теплоємність водяного пару при 520єС рівна 1,7209 кДж/(м3?к). Розраховують теплові потоки паро-газової суміші, яка поступає на спалювання і паливного газу:

кВт

кВт

Знаходять в довіднику значення е??????ній згорання компонентів паливного газу (3, Додаток, табл. 2,3) і розраховують його е?????нію згорання:

Паливний газ | ці, %

СН4 | 18,52 | 890,31 | 7,361

С2Н6 | 0,051 | 1559,88 | 0,036

С3Н8 | 0,003 | 2220,03 | 0,003

С4Н10 | 0,004 | 2877,13 | 0,005

СН3ОН | 0,43 | 764,17 | 0,147

Н2 | 75,62 | 285,83 | 9,649

СО | 1,380 | 282,98 | 0,174

N2, Н2О, СО2 | 3,992––

У– | 1,3911

Розраховують теплоту згорання паливного газу:

кВт,

де VГ – витрата паливного газу, м3/с;

1000 = коефіцієнт переводу МДж в кДж.

Знаходять за довідником значення е????ніїутворення речовин [3, Додаток, табл. 2,3] і розраховують теплоти екзотермічних реакцій 2-5 (в кДж/моль):

Реакція

Розраховують теплоту екзотермічних реакцій:

розраховують теплоту екзотермічної реакції 1 і теплоту за формулою [3, с.25]

Розраховують середню об’ємну теплоємність конвертованого газу (склад див. табл. 8)