Расчет трубчатой печи. нагрузка по сухому газу 40800 нм3/ч;

Исходные данные:

нагрузка по сухому газу 40800 нм³/ч;

состав сухого газа (об. %): СН₄ 90,90;

С₂Н₆ 4,5;

С₃Н₈ 1,5;

С₄Н₁₀ 0,1;

С₅H₁₂ 0,3

N₂ 2,5;

отношение пар:газ 3,3;

давление 4 МПа;

температура газа на входе 515 °С;

температура газа на выходе 860 °С;

концентрация метана на выходе 6 об.%

Расчет ведем по следующим уравнениям:

СН₄ + Н₂О = СО + 3Н₂

СО + Н₂О = СО₂ + Н₂

Принимаем, что все высшие гомологи метана конвертируются до СН₄. Реакция конверсии монооксида углерода идет до равновесия.

Рассчитаем константу равновесия (3.6) [1]:

Расчет материального баланса ведем на 1000 нм³ сухого газа.

Введем обозначения: Х1 – объем CO на выходе, нм³; Х2 – объем СО₂ на выходе, нм³; Х3 – объем водорода на выходе, нм³; Х4 – объем прореагировавшей воды, нм³; Х5 – объем CH₄, нм³. С учетом принятых обозначений составляем балансовые уравнения по элементам, входящим в состав реагирующих веществ, общий баланс и условие равновесия:

Решая систему уравнений, получаем

Х1 = 202,45; Х2 = 29,11; Х3 = 30,22; Х4 = 89,56; Х5 = 308,23.

Тогда объем водорода на выходе

202,45 + 10,69 = 213,14 нм³.

Объем водяных паров на выходе

100×3,5 – 89,56 = 260,44 нм³.

Объем метана на выходе

308,23×0,1 = 30,82 нм³.

Результаты расчета сводим в таблицу 3.1.

Коэффициент пересчета на реальную производительность

41665/100 = 416,65.

Таблица 3.1

Материальный баланс трубчатой печи на 100 нм³ сухого газа

Компо-	Приход	Расход
нент	нм3	% об.	нм3	% об.
Сухой газ, в т.ч. СН4 С2Н6 С3Н8 С4Н10 N2 H2 СО СО2	80,3 2,74 0,98 0,36 4,93 10,96 – –	80,3 2,74 0,98 0,36 4,93 10,96 – –	308,23 30,82 – – – 4,93 213,14 29,11 30,22	– – – 1,60 69,15 9,45 9,81
Водяной пар			260,44
Итого			568,67

Таблица 3.2

Сводная таблица материального баланса трубчатой печи

Компонент	Приход	Расход
	нм3/ч	кг/ч	% об.	нм3/ч	кг/ч	% об.
Сухой газ, в т.ч. СН4 С2Н6 С3Н8 С4Н10 N2 H2 СО СО2	– –	– –	80,3 2,74 0,98 0,36 4,93 10,96 – –	– – –	– – –	– – – 1,60 69,15 9,45 9,81

Продолжение табл. 3.2