Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Теоретические основы процесса

Читайте также:
  1. A. ненормальный ход родового процесса, родо­вые травмы
  2. D. как завершающий этап сукцессионного процесса
  3. I. Определение эпидемического процесса и методологическое обоснование разделов учения об эпидемическом процессе.
  4. I. Определение эпидемического процесса и методологическое обоснование разделов учения об эпидемическом процессе.
  5. I. Основы. Стратегии
  6. I. Теоретические аспекты управления качеством медицинской помощи.
  7. I. Теоретические основы изучения туристских информационных систем как новой модели туристского бизнеса
  8. II. Основы горного права
  9. II. Психолого-лингвистические основы развития речи учащихся
  10. II. Факторы эпидемического процесса.

И это стало началом зарождения нового братства — братства по духу, целью которого стало освобождение Вселенной от засилья космических паразитов!

Такая работа стала для нас со Светланой главным делом жизни. Все остальные дела были только неизбежной необходимостью. И это не было связано с тем, что таким образом мы пытались «убежать» от проблем реальности. Вовсе нет! От желающих пройти курс лечебных сеансов в марте месяце у меня не было отбоя и, хотя мне и не платили миллионы за мою работу, но, тем не менее, денежные проблемы ушли в прошлое, пусть и недалёкое прошлое первых двух месяцев пребывания в США.

Даже притом, что не все из моих пациентов платили мне за мою работу, я зарабатывал в день не менее того, что я заработал за весь февраль. А это уже для Америки тех лет считалось большими деньгами. Так что, именно благодаря тому, что финансовая проблема «свалилась» с моих плеч, стало возможным возвращение к работе в Космосе, и это действительно было делом жизни моей и Светланы. Именно в Сан-Франциско, где мы с женой оказались по воле Его Величество Случая, который чаще всего оказывается ещё не проявленной закономерностью, у меня и у Светланы жизнь в Космосе стала основной, в то время, как привычная всем земная жизнь — только неизбежной необходимостью.

Это не значит, что дела земные стали для нас неинтересными и ненужными, конечно же, нет! Просто то, что происходило в Космосе, стало для нас наиболее важным делом нашей жизни и, как показало потом будущее, — именно то, что мы делали тогда в Большом Космосе, стало фундаментом того, что стало необходимо сделать и на Мидгард-Земле. Проявился необычный феномен — чем дальше своими действиями мы продвигались в Большой Космос, тем ближе оказывались к Мидгард-Земле. Чем дальше погружались в прошлое Вселенной, тем больше находили связей происходящего на всё той же нашей Мидгард-Земле. Всё это было не просто удивительно и интересно, всё это было ещё и невероятно!..

Но всё это понимание происходящего было в будущем, а весной 1992 года мы со Светланой каждый день с нетерпением ждали свободного момента, чтобы погрузиться в невероятный круговорот событий Вселенной, непосредственными участниками которых мы были сами, и где нас ждали верные друзья-соратники…

 


[1] Автор считает, что пропущенный текст пока публиковать преждевременно. — Н.Л.

Технологическая часть

 

Теоретические основы процесса

 

В настоящее время конверсия метана и его гомологов является основным промышленным методом получения водорода и технологических газов для синтеза аммиака, спиртов, моторных топлив и других продуктов.

В процессе конверсии метан окисляется водяным паром, диоксидом углерода или кислородом по следующим основным реакциям:

СН4 + Н2О « СО + 3Н2 – 206,4 кДж/моль (3.1)

СН4 + СО2 « 2СО + 2Н2 – 248,3 кДж/моль (3.2)

СН4 + 0,5О2 « СО+2Н2 + 35,6 кДж/моль(3.3)

СО + Н2О « СО2 + Н2О + 41,0 кДж/моль (3.4)

Реакции окисления гомологов метана протекают аналогично. Так, взаимодействие их с водяным паром может быть в общем виде выражено уравнением:

СnНm + nН2O = nСО + Н2

При получении азотоводородной смеси для синтеза аммиака необходимое количество азота вводят с воздухом на стадии конверсии углеводородных газов либо при промывке конвертированного газа жидким азотом для удаления остатков оксида углерода.

Для проведения в промышленных условиях сильно эндотермических реакций (3.1) и (3.2) требуется подвод тепла извне. При добавлении кислорода протекает экзотермическая реакция (3.3), что позволяет осуществить процесс конверсии углеводородных газов автотермично [ 2].


Термодинамическое равновесие конверсии метана

 

Ниже даны выражения констант равновесия реакций (3.1)-(3.4).

; ; ;

, , , , – парциальные давления компонентов.

Состав конвертированного газа определяется положением равновесия независимых реакций (3.1) и (3.4).

Реакция (3.2) является производной, а реакцией (3.3) можно пренебречь, так как константа ее равновесия, в интервале температур 327-1127 °С настолько велика, что концентрация непрореагировавшего кислорода в равновесной газовой смеси практически равна нулю.

В расчетах принимается, что все газы являются идеальными, а добавляемый кислород реагирует с водородом с образованием водяного пара.

Зависимости констант равновесия от температуры (Т в К) могут быть представлены в виде полиномов [1]:

(3.5)

(3.6)

(3.7)

; (3.8)

где m – мольные доли компонентов; 1 – СН4; 2 – СО2; 3 – Н2О; 4 – СО; 5 – Н2.

На основе известных методик через мольные доли всех компонентов, участвующих в реакциях (3.1) и (3.4), ведут расчет равновесных составов конвертированного газа при различных значениях давления (в МПа), соотношениях пар:газ и температурах реакций. На основе расчетного массива данных строят номограммы зависимости содержания отдельных компонентов в конвертированном газе [1, 2].

Ниже приведены реакции взаимодействия некоторых высших алифатических углеводородов с водяным паром и гидрирования их с образованием метана:

С2Н6 + 2Н2О = 2СО + 5Н2 – 347,5 кДж (3.9)

С3Н8 + 3Н2О = 3СО + 7Н2 – 498,2 кДж (3.10)

С2Н4 + 2Н2О = 2СО + 4Н2 – 226,5 кДж (3.11)

С3Н6 + 3Н2О = 3СО + 6Н2 – 406,1 кДж (3.12)

С2Н6 + Н2 = 2СН4 + 65,3 кДж (3.13)

С3Н8 + 2 Н2 = ЗСН4 +121,0 кДж (3.14)

Численные значения констант равновесия реакций (3.9)-(3.12) в интервале температур 327-827 °С намного выше констант равновесия реакций конверсии метана водяным паром (3.5). Как показали термодинамические расчеты, при добавлении водяного пара в двукратном количественно сравнению со стехиометрическим) гомологи метана и олефины практически полностью конвертируются при 400-500 °С. Однако реакция (3.1) при этих температурах в значительной мере протекает справа налево с синтезом метана из СО и Н2, образовавшихся по реакциям (3.9)-(3.12) [1].

Метан образуется также в результате гидрирования высших алифатических углеводородов по реакциям (3.13) и (3.14). Показано, что на промышленном никелевом катализаторе ГИАП-3 при небольшом (по сравнению со стехиометрическим количеством) избытке водорода, температуре около 400 °С и времени контакта 0,5-1 с технический пропан, н-гексан и этилен практически нацело превращаются в метан. При гидрировании этилена вначале образуется этан, а затем метан [2-5].

При конверсии этана, пропана, бутана и олефинов водяным паром на никелевом катализаторе при температуре 600 °С и выше в продуктах реакции из углеводородов был обнаружен только метан. Поэтому равновесный состав газа, получаемого конверсией любых алифатических углеводородов при указанной температуре, можно определить, исходя только из констант равновесия реакций (3.1) и (3.4).

По разработанной методике содержание углеводородов в исходном газе следует при этом выразить эквивалентным количеством метана и учесть расход водорода на гидрирование высших углеводородов.

 

Двухступенчатая паровая и паровоздушная конверсия метана

 

Обычная схема. Результаты проведенных термодинамических расчетов процесса паровой и парокислородной конверсии метана рассматривались самостоятельно без учета возможности получения комплексных уравнений [1].

При осуществлении последовательного двухступенчатого процесса, в котором на первой ступени (трубчатая конверсия) протекает паровая конверсия, а на второй паровоздушная (шахтная доконверсия) состав конвертированного газа на выходе из шахтного конвертора определяется составом, давлением и температурой конвертированного газа на выходе из трубчатой печи, который перед шахтным конвертором смешивают с воздухом.

Расчет состава продуктов реакции после трубчатых печей и шахтного конвертора проводят по уравнениям двух основных реакций (3.1) и (3.4) и уравнению теплового баланса шахтного конвертора [1-5].

Для расчета следует задать: остаточное содержание метана в сухом газе; соотношение (Н2+СО):N2 по объему; температуре реакционной смеси на выходе из трубчатой печи; потери тепла в шахтном конверторе и потери тепла в трубопроводе между трубчатой печью и шахтным конвертором.

При расчете определяют: состав конвертированного газа; соотношение пар:газ на входе в трубчатую печь; температуру конвертированного газа после шахтного конвертора и соотношение природный газ : технологический воздух [2-5].

Согласно методике расчета 2-ступенчатой конверсии вначале определяют состав исходной парогазовой смеси с учетом добавления азотоводородной смеси и реакций гидрирования высших углеводородов. Затем для заданной равновесной температуры на выходе из стадии паровой конверсию рассчитывают состав конвертированного газа из условий равновесия по ранее описанной методике. Константы равновесия реакций конверсии газа определяют по уравнениям (3.5) и (3.6), тепло, подводимое к реакционным трубам, – из разности энтальпий компонентов на выходе из реактора и на входе в него.

При определении параметров работы шахтного конвертора рассчитывают состав и температуру газа на выходе из него. Задавая температуру газа на выходе из шахтного конвертора, находят состав газа. После этого проверяют сходимость теплового баланса. В этом случае теплосодержание смеси газов на входе в шахтный конвертор должно равняться сумме теплосодержаний компонентов смеси на выходе и тепловых потерь [1].

Используя описанную методику расчета выходных параметров, определяют соотношение пар:газ, при котором остаточное содержание метана в сухом газе соответствует заданному, и соотношение воздух:газ, при котором выполняется требование к отношению (Н2+СО):N2 по объему.

Некоторые результаты анализа расчетных данных показывают следующее. Повышение температуры нижней зоны реакционных труб приводит к уменьшению потребляемого тепла и к сокращению расхода пара на технологию, что создает условия для повышения производительности системы. При увеличении давления процесса с 1,0 до 3,0 МПа происходит увеличение необходимого для проведения реакции тепла, а содержание остаточного метана в газе на выходе из трубчатой печи при этом снижается. Увеличение расхода тепла при повышении давления процесса конверсии объясняется необходимостью перегревать больший объем пара. Это приводит к уменьшению доли тепла, расходуемого в шахтном реакторе на процесс конверсии метана. В результате увеличивается тепловая нагрузка на печь и сокращается производительность системы. Расход пара на технологию возрастает с уменьшением содержания остаточного метана в сухом конвертированном газе при заданной температуре в нижней зоне реакционных труб и одинаковом давлении процесса конверсии. В результате увеличится тепловая нагрузка на печь и сократится производительность системы [2].

 


Дата добавления: 2014-12-18; просмотров: 20 | Нарушение авторских прав




lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2021 год. (0.02 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав