Пример расчета технологической схемы получения водорода
- Паровой котел
- Теплообменник
- Трубчатая печь (Химический реактор)
- Конденсатор
- КЦА (короткоцикловая адсорбция)
- Топка трубчатой печи
В схеме отмечены знаком ? те величины, которые определяются расчетом. Q - тепловая нагрузка; F -поток: состав, температура, давление, расход; G - расход потока.
Описание схемы
Природный газ (табл.1) смешивается с паром (табл.3) в соотношении 3:1, нагревается до Т=520*С (табл.4) поступает в реактор. Конвертированный газ (табл.5) поступает в конденсатор, где конденсируется Н2О (табл.7). Из газа после конденсатора (табл.6) в КЦА выделяется 98% Н2 (табл.8), а отбросной газ (табл.9) смешивают с природным газом (табл.10) и сжигают в топке трубчатой печи. Для сжигания требуется воздух (табл.11 ). На выходе из топки печи - дымовой газ (табл.12)
Результаты расчета технологической схемы в системе ТЕХНОЛОГ
1 Природный газ на технологию после компримирования
Т*С= 180.0,Рат= 39.0
-------------------------------------------------┐
│Компоненты %об. нм3/час кг/час │
│ CH4 98.0000 980 701.568 │
│ C3H8 2.0000 20 39.3548 │
│ ИТОГО : 100.000 1000 740.923 │
--------------------------------------------------
2 Вода в котел для получения технологического пара
Т*С= 180.0,Рат= 40.0,вода
-------------------------------------------------┐
│Компоненты %об. нм3/час кг/час │
│ H2O 100.000 3000.8 2411.74 │
│ ИТОГО : 100.000 3000.8 2411.74 │
--------------------------------------------------
3 Пар из котла на смешение с природным газом
Т*С= 390.0,Рат= 40.0,Qгк/ч= -1.398
-------------------------------------------------┐
│Компоненты %об. нм3/час кг/час │
│ H2O 100.000 3000.8 2411.74 │
│ ИТОГО : 100.000 3000.8 2411.74 │
--------------------------------------------------
4 Газ после смешения с паром и нагрева до 520*С - в реактор
Gсух= 1000,п/г= 3.00,Т*С= 520.0,Рат= 39.0,Qгк/ч= -0.378
----------------------------------------------------------┐
│Компоненты %вл. %сух. нм3/час кг/час │
│ H2O 75.0050 3000.8 2412.29 │
│ CH4 24.4951 98.0000 980 701.568 │
│ C3H8 0.49990 2.00000 20 39.3548 │
│ ИТОГО : 100.000 100.000 4000.8 3153.21 │
-----------------------------------------------------------
5 Конвертированный газ на выходе из реактора
Gсух= 3216,п/г= 0.64,Т*С= 800.0,Рат= 35.0,Qгк/ч= -1.964
----------------------------------------------------------┐
│Компоненты %вл. %сух. нм3/час кг/час │
│ H2O 38.9310 2050.02 1647.98 │
│ CH4 7.7388 12.6721 407.506 291.728 │
│ CO 5.9671 9.7710 314.214 392.732 │
│ CO2 6.0443 9.8975 318.28 625.056 │
│ H2 41.3189 67.6593 2175.76 195.731 │
│ ИТОГО : 100.000 100.000 5265.78 3153.22 │
-----------------------------------------------------------
6 Конвертированный газ на выходе из конденсатора
Gсух= 3216,п/г= 0.00,Т*С= 40.0,Рат= 35.0,Qгк/ч= 2.566
----------------------------------------------------------┐
│Компоненты %вл. %сух. нм3/час кг/час │
│ H2O 0.17473 5.62863 4.52475 │
│ CH4 12.6500 12.6721 407.506 291.728 │
│ CO 9.7540 9.7710 314.214 392.732 │
│ CO2 9.8802 9.8975 318.28 625.056 │
│ H2 67.5411 67.6593 2175.76 195.731 │
│ ИТОГО : 100.000 100.000 3221.39 1509.77 │
-----------------------------------------------------------
7 Конденсат из конденсатора
Т*С= 40.0,Рат=35.0,вода
-------------------------------------------------┐
│Компоненты %об. нм3/час кг/час │
│ H2O 100.000 2044.39 1643.46 │
│ ИТОГО : 100.000 2044.39 1643.46 │
--------------------------------------------------
8 Прдукционный Н2 после КЦА (коротко-цикловая адсорбция)
Т*С= 40.0,Рат= 35.0
-------------------------------------------------┐
│Компоненты %об. нм3/час кг/час │
│ H2 100.000 2132.25 191.817 │
│ ИТОГО : 100.000 2132.25 191.817 │
--------------------------------------------------
9 Отбросной газ после КЦА на сжигание в печи реактора
Gсух= 1083.5,п/г= 0.01,Т*С= 40.0,Рат= 35.0
----------------------------------------------------------┐
│Компоненты %вл. %сух. нм3/час кг/час │
│ H2O 0.51679 5.62863 4.52475 │
│ CH4 37.4153 37.6096 407.506 291.728 │
│ CO 28.8496 28.9995 314.214 392.732 │
│ CO2 29.2230 29.3748 318.28 625.056 │
│ H2 3.9954 4.0161 43.5152 3.91462 │
│ ИТОГО : 100.000 100.000 1089.14 1317.96 │
-----------------------------------------------------------
10 Природный газ на сжигание в печи реактора
Т*С= 40.0,Рат= 3.0
-------------------------------------------------┐
│Компоненты %об. нм3/час кг/час │
│ CH4 98.0000 16.4888 11.8041 │
│ C3H8 2.0000 0.336506 0.662156 │
│ ИТОГО : 100.000 16.8253 12.4663 │
--------------------------------------------------
11 Воздух в горелку печи реактора
Т*С= 20.0,Рат= 3.0
-------------------------------------------------┐
│Компоненты %об. нм3/час кг/час │
│ N2 78.0000 4011.29 5014.21 │
│ O2 21.0000 1079.96 1542.07 │
│ Ar 1.0000 51.4268 91.6733 │
│ ИТОГО : 100.000 5142.68 6647.95 │
--------------------------------------------------
12 Дымовой газ после нагрева реакционных труб реактора
Gсух= 5172,п/г= 0.17,Т*С=1185.0,Рат= 3.0,Qгк/ч= 1.964
----------------------------------------------------------┐
│Компоненты %вл. %сух. нм3/час кг/час │
│ N2 66.0825 77.5632 4011.29 5014.21 │
│ O2 0.84721 0.99440 51.4268 73.4318 │
│ Ar 0.84721 0.99440 51.4268 91.6733 │
│ H2O 14.8017 898.479 722.272 │
│ CO2 17.4214 20.4480 1057.5 2076.77 │
│ ИТОГО : 100.000 100.000 6070.12 7978.36 │
-----------------------------------------------------------
Условные обозначения: T*C - Температура, *C.
Gсух - Расход сухого газа, нм3/час.
п/г - Соотношение пар:газ, доли единицы.
Рат - Давление, атм. техническая.
Qгк/ч - Расход тепла, гкал/час.
WкВ - Мощность энергоустановок, кВатт.