Задание на самостоятельную работу
Рассчитать потребную теплоту для проведения реакции пиролиза (производство этилена, например ПАО «Казаньоргсинтез»), если заданы производительность по сырью, тип сырья, доля пара разбавления, температура начала реакции, температура и состав пирогаза. Температура сырья и водяного пара, подаваемого в печь tвх = 110 С.
|
№ вар |
Расход сырья, т/ч |
Вид сырья |
Доля пара разбав-ления, %масс |
Температура на-чала реакции tр, С |
Температура пирогаза tпг, С |
|
|
1 |
6 |
этан |
10 |
630 |
830 |
|
|
2 |
6,5 |
20 |
||||
|
3 |
7 |
30 |
||||
|
4 |
7,5 |
Бенз. 140 |
40 |
780 |
||
|
5 |
8 |
50 |
||||
|
6 |
8,5 |
60 |
||||
|
7 |
9 |
Бенз. 180 |
90 |
750 |
||
|
8 |
9,5 |
100 |
||||
|
9 |
10 |
110 |
Бенз.140 - бензиновая фракция с температурой кипения до 140 С (справочные данные брать для n-октана (С8Н18)).
Бенз.180 - бензиновая фракция с температурой кипения до 180 С (справочные данные брать для смеси следующего состава: 75% - n-октан (С8Н18) + 25% n-нонан (С9Н20)).
Справочные данные
|
Вещество |
Хим. формула |
Коэффициенты уравнения , Дж/моль К |
Температурный интервал, К |
|||||
|
а0 |
а1, 10-3 |
а2, 10-6 |
||||||
|
Метан |
CH4 |
-74,85 |
35,71 |
14,32 |
74,66 |
-17,43 |
298 - 1500 |
|
|
Ацетилен |
C2H2 |
226,75 |
43,93 |
26,44 |
66,65 |
-26,48 |
298 - 1000 |
|
|
Этилен |
C2H4 |
52,3 |
43,56 |
11,32 |
122,01 |
-37,9 |
298 - 1500 |
|
|
Этан |
C2H6 |
-84,67 |
52,64 |
5,75 |
175,11 |
-57,85 |
298 - 1500 |
|
|
Пропен |
C3H6 |
20,41 |
63,89 |
12,44 |
188,38 |
-47,60 |
298 - 1000 |
|
|
Циклопентан |
C3H6 |
53,30 |
55,94 |
-14,94 |
268,91 |
-105,9 |
298 - 1000 |
|
|
Пропан |
C3H8 |
-103,85 |
73,51 |
1,72 |
270,75 |
-94,48 |
298 - 1500 |
|
|
Дивинил |
C4H6 |
110,16 |
79,54 |
8,08 |
273,22 |
-111,75 |
298 - 1000 |
|
|
Циклобутан |
C4H8 |
26,65 |
72,22 |
-24,43 |
365,97 |
-140,88 |
298 - 1000 |
|
|
Н-Бутан |
C4H10 |
-126,15 |
97,45 |
18,23 |
303,56 |
-92,65 |
298 - 1500 |
|
|
C5 (принимаем Н-пентан) |
C5 H12 |
-146,44 |
120,21 |
6,9 |
425,93 |
-154,39 |
298 - 1000 |
|
|
Н-Октан(ж) |
C8H18 |
-249,95 |
254,14 |
- |
- |
- |
- |
|
|
Н-Октан(г) |
C8H18 |
-208,45 |
188,87 |
11,84 |
666,51 |
-244,93 |
298 - 1000 |
|
|
Н-Нонан(ж) |
C9H20 |
-193,44 |
283,39 |
- |
- |
- |
- |
|
|
Н-Нонан(г) |
C9H20 |
-229,20 |
211,47 |
328,96 |
25,34 |
-38,4 |
298 - 1500 |
|
|
* Кислород |
О2 |
0 |
29,37 |
31,46 |
3,39 |
-3,77 |
298 - 3000 |
|
|
* Окись углерода |
CО |
-110,53 |
29,14 |
28,41 |
4,1 |
-0,46 |
298 - 2500 |
|
|
* Оксид углерода |
СО2 |
-393,51 |
37,11 |
44,14 |
9,04 |
-8,54 |
298 - 2500 |
|
|
* Сероводород |
Н2S |
-20,6 |
33,44 |
29,37 |
15,4 |
- |
298 - 1800 |
* (без учета степени а2)
Исходные данные
Таблица 1
Характеристики технологического процесса
|
№ |
Расход сырья, т/ч |
Вид сырья |
Доля пара разбав-ления, %масс |
Температура на-чала реакции tр, С |
Температура пирогаза tпг, С |
|
|
1 |
8,5 |
Бенз. 140 С8Н18 |
60 |
630 |
780 |
Таблица 2
Состав газов пиролиза
|
№ |
Массовые доли, gi |
||||||||||
|
СН4 |
С2Н4 |
С2Н6 |
С3Н6 |
С3Н8 |
С4Н8 |
С4Н10 |
С4Н6 |
С5 |
Н2 |
||
|
I |
0,226 |
0,320 |
0,122 |
0,157 |
0,076 |
0,000 |
0,000 |
0,022 |
0,063 |
0,014 |
теплота технологический аппарат конструкторский
Для проведения конструкторских или поверочных расчетов технологических аппаратов очень часто нужно знать расход топлива, для чего необходимо рассчитать потребную теплоту в основном технологическом аппарате (теплотехнологическом реакторе) и его составных частях (зонах), например радиантной и конвективной камеры печи пиролиза.
Во многом определяющей является теплота химической реакции:
.
Здесь - тепловой эффект реакции при стандартных условиях:
,
- температурная поправка на изменение теплового эффекта при температуре реакции:
.
Коэффициенты ?a0, ?a1, ?a2 определяются по формулам, где значения a0, a1, a2 берутся из справочной таблицы:
,
,
.
,
.
Теплота перегрева пирогаза:
,
Теплота перегрева водяного пара:
.
Тогда теплота радиантной камеры будет равна:
.
Конвективная камера.
Теплота на подогрев сырья:
.
Теплота на подогрев водяного пара:
.
Тогда теплота конвективной камеры будет равна:
.
И суммарные затраты теплоты на реакцию пиролиза
.