165855 (624885), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

S =3130,52 +197,55 -188,72 -186,27= 214,12 ДжмольК

1.3. Найдем изменение энергии Гиббса в ходе реакции при нормальных условиях:

G = (n_iG ) -(n_iG )

G = 30-137,15+288,61+50,85=142,31 кДжмоль

2. Найдем функцию зависимости теплоемкости от температуры С = f(Т)

Ср(СН₄) = 14,32 + 74,6610 Т - 17,4310 Т

Ср(Н₂О) = 30 + 10,7110^-3Т + 0,3310⁵Т^-2

Ср(СО) = 28,41+ 4,110^-3Т - 0,4610⁵Т^-2

Ср(Н₂) = 27,28 + 3,2610^-3Т + 0,510⁵Т^-2

Ср = а + bT + с’Т²+cТ^-2

Ср = (327,28+28,41-30-14,32) + (33,26+4,1-10,71-74,66)10^-3Т +

+ (30,5-0,46-0,33)10⁵Т^-2 - 17,4310^-6Т²

Ср = 65,93 - 71,4910^-3Т + 0,7110⁵Т^-2 - 17,4310^-6Т² ДжмольК

2.1. Для азота зависимость теплоемкости от температуры выглядит следующим образом:

Ср(N₂) = 27,88 + 4,2710^-3Т

3.1. Найдем изменение энтропии в ходе реакции при нагревании от t₁=25 C до t₂=900 C:

S= dТ =

S=16.54 Дж/мольК

3.2. Найдем изменение энтальпии в ходе реакции при нагревании от t₁=25C до t₂=900C:

H= 65,93 (1173-298) - 71,4910^-3(1173²-298²) - -

Н= - 2375 Дж/моль

3.3. Рассчитаем энергию Гиббса на выходе t₂=900С:

4. Найдем константу равновесия:

G=-RTlnKp

Kp = exp(-G/RT)

Kp=exp(-(-62058,71/8,311173))=582,04

4.1. Рассчитаем равновесную степень превращения метана. При температуре от 827С и составе исходной смеси СН₄ Н₂О = 1 2 необходимо проводить процесс при абсолютном давлении 10 атм.

СН₄ + Н₂О СО + 3Н₂

т.к. водяной пар в избытке, то Р_Н2О = 2Р_СН4

Р_общ = Р_СН4 + 2Р_СН4= 3Р_СН4

Р_СН4 = Р_общ/3 = 10/3 атм.

При равновесии:

x_e = 0,8115 и x_e = - 2,29

Равновесная степень превращения равна 0,8115.

Вывод: равновесная степень превращения метана x_e=0,8115 ,степень конверсии = 0,7 , данный процесс, возможно, провести в указанных условиях.

5. Составим материальный баланс.

5.1.Найдем количество поступающего метана (в час):

по закону эквивалентов

(кг)

Найдем количество конвертируемого метана:

V=0, 71000=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:

6.1. Найдем тепло, которое поступает с исходными веществами – физическое тепло:

где T₁ – температура на входе, (t₁=105 C); С_р – 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.

6.2. Найдем тепло веществ на выходе из реактора:

где T₂ – температура на выходе из реактора.

6.3. Найдем теплоту, поглощенную в ходе химической реакции:

6.4. Найдем количество теплоты, которое необходимо затратить на подогрев исходной смеси:

6.5. Найдем количество природного газа, которое необходимо затратить для подогрева исходной смеси, считая, что природный газ на 95% состоит из метана (состав природного газа зависит от месторождения, колеблется от 55-99%):

По справочнику:

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. А. Г. Аншиц, Е. Н. Воскресенская. Окислительная конденсация метана – новый процесс переработки природного газа.

2. Сосна М.Х., Энтин Б.М., Лейтес И.Л. Нонограммы для определения состава газа конверсии метана//Химическая промышленность. – 1989. - №7. - с.59

3. Крейндель Э.М. Конверсия метана природного газа. Л.:-1964.

1. Г.С. Яблонский. Кинетические модели гетерогенно-каталитических реакций. Элементы теории кинетики сложных химических реакций. Глава 1. В сб.: Химическая и биологическая кинетика / Под ред. Н.М. Эмануэля, И.В. Березина, С.Д. Варфоломеева. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1983.

2. Водород. Свойства, получение, хранение, транспортирование, применение: Справ. изд./Д.Ю. Гамбург, В.П. Семенов, , Л.Н. Смирнова; Под ред. Д.Ю. Гамбурга, Н.Ф. Дубовкина. – М.: Химия, 1989.

38

38

38

Характеристики

Список файлов курсовой работы