Расчёт реактора для конверсии оксида углерода водяным паром в ХТС производства аммиака
1. Влияние температуры и избытка пара в парогазовой смеси на равновесие реакции конверсии оксида углерода водяным паром
Для реакции CO + H2O > CO2 + H2 зависимость константы равновесия реакции Кр = от температуры описывается следующей зависимостью:
lg Кр = + 0,297 lgT + 0,3525. 10-3 T 0,0508. 10-6 T 2 3,26
Используя данную зависимость, мы можем рассчитать константу равновесия, а затем равновесную степень превращения в интервале температур 450 550 К. Рассчитаем зависимость xp от Т при заданном соотношении пар/газ.
Для такой реакции константа равновесия через парциальное давление реагентов:
Парциальные давления реагентов находятся:
Для расчёта равновесной степени превращения оксида углерода пересчитаем концентрации исходных компонентов реакции, приведенные в задании на сухую смесь, на их концентрации ci.0 в парогазовой смеси:
,
для воды
,
где n отношение объёмных расходов водяного пара и сухого газа.
После пересчёта концентрации компонентов в реакции конверсии оксида углерода составят:
Состав парогазовой смеси на входе в реактор ВТК, об. % |
||||
14,83 |
32,89 |
4,7 |
33,83 |
Приведём пример расчёта xp для Т = 450 К и n = 0,49:
Константа равновесия:
Подставляем полученное значение Кр и концентрации в квадратное уравнение:
Сведём в таблицу данные для построения зависимостей, температура берётся с шагом в 10 К:
T, K |
lgKp |
Kp |
Xp |
|||||
n=0,3 |
n=0,4 |
n=0,5 |
n=0,6 |
n=0,7 |
||||
450 |
2,60412 |
401,9017 |
0,9747961 |
0,98737 |
0,991623 |
0,993741 |
0,995006 |
|
460 |
2,502892 |
318,3406 |
0,9687919 |
0,984163 |
0,989465 |
0,992118 |
0,993707 |
|
470 |
2,406151 |
254,7719 |
0,9618618 |
0,980369 |
0,986895 |
0,990181 |
0,992154 |
|
480 |
2,313616 |
205,8809 |
0,9539729 |
0,975935 |
0,983868 |
0,987893 |
0,990317 |
|
490 |
2,225026 |
167,8906 |
0,9451094 |
0,970808 |
0,98034 |
0,985216 |
0,988163 |
|
500 |
2,140144 |
138,0842 |
0,9352725 |
0,964943 |
0,976266 |
0,982112 |
0,98566 |
|
510 |
2,058749 |
114,4852 |
0,9244794 |
0,958305 |
0,971607 |
0,978545 |
0,982777 |
|
520 |
1,98064 |
95,64004 |
0,9127617 |
0,950865 |
0,966325 |
0,97448 |
0,979483 |
|
530 |
1,905627 |
80,46879 |
0,900163 |
0,942607 |
0,96039 |
0,969887 |
0,975747 |
|
540 |
1,833539 |
68,1615 |
0,8867366 |
0,933524 |
0,953778 |
0,964737 |
0,971544 |
|
550 |
1,764214 |
58,10505 |
0,872543 |
0,92362 |
0,946469 |
0,959006 |
0,966848 |
Влияние избытка пара в парогазовой смеси на равновесие в системе.