3.2.1 Материальный баланс процесса

Для определения выхода продуктов используются рисунки 3.3а, 3.3б в случае пиролиза пропана; 3.4а, 3.4б – этана и 3.5а, 3.5б – бензина. Выходы продуктов зависят от фактора жесткости, предложенного Линденом, который увязывает два переменных параметра – температуру и время контакта в один и дает возможность представить зависимость выхода целевых продуктов от жесткости процесса. Фактор жесткости рассчитывается по следующему уравнению:

, (3.1)

где F – фактор жесткости; Т_К – температура процесса, °С; τ – время контакта процесса, с.

Из рисунков 3.3а и 3.3б определим выходы основных продуктов пиролиза пропана.

Выход непревращенного пропана определяется по формуле

, (3.2)

где – сумма выходов остальных продуктов, % масс.

В случае пиролиза этана по формуле (3.2) определяется выход непревращенного этана; в случае пиролиза бензина по формуле (3.2) определяется выход тяжелой смолы пиролиза. Для упрощения расчетов принимается, что в ходе пиролиза не происходит образования кокса, соответственно его выход равен нулю.

Поскольку доля водяного пара, участвующего в химических превращениях, в ходе пиролиза крайне мала, то принимается, что приход водяного пара равен его расходу.

Таблица 3.1 – Материальный баланс процесса

Из формулы (3.2) выход непревращенного пропана определяется:

Для дальнейших расчетов необходимы молекулярная масса пирогаза и его плотность. Соответствующие расчеты сводятся в таблицу 3.2.

Молекулярная масса пирогаза из таблицы 3.2 составляет М_ПИР = 25,062 г/моль. Молекулярная масса сырья (пропана) равна M_C = 44 г/моль. В случае если в качестве сырья применяется смесь газов, то составляется аналогичная таблица для сырья с расчетом его молекулярной массы.

Плотность сырья и пирогаза вычисляется по формуле

(3.3)

Для сырья и пирогаза плотность соответственно составит:

_{, .}

Таблица 3.2 – Состав и свойства пирогаза (без водяного пара)

Мольный расход сырья определятся по формуле

, (3.4)

где – массовый расход сырья, кг/с.