Тжірибелік саба №6. Жылу баланстарын есептеу.

Тапсырма:

1. Ірі тонналы химиялы процестерді реакторлары мен регенераторларыны жылу баланстарын ру.

дістемелік нсаулытар:

Есеп 1.н-бутанды дегидрлеуді реакторлы блогыны регенераторыны жылу балансын рыыз жне отын мен ауа шыынын анытаыз.

Бастапы деректер:

кіретін катализаторды t_к1=570; шыатын катализаторды t_к2=650, кіретін ауаны t_а=200, шыатын регенерация газыны t_р.г.=590; кокстелген катализаторды млшері G_кат=823753 кг/са; катализатордаы коксті млшері: регенератора кіргендегі – 0,124; регенератордан шыандаы – 0,005; арты ауа коэффициенті £ = 1,3;

Коксті элементтік рамы, % (масс): С – 97,5; Н – 2,5.

Отын газыны рамы, % (кл): Н₂ – 59,1; СН₄ – 13; С₂Н₄ – 4; С₂Н₆ – 3; С₃Н₆– 5; С₃Н₈ – 2,5; С₄Н₁₀ – 2,5; N₂ – 6,0; СО₂ – 4,9.

Есепті шыарылуы:

Регенерацияланан катализаторды млшерін анытаймыз:

кг/са

Кйдіруге тиесілі коксты млшері:

 

G_кокс = G_{кокс.кат.}- G_{рег.кат.}= 823753 - 822773 = 980 кг/са

 

Менделеев формуласы бойынша отын газыны тмен жану жылуын (кДж/м³) анытаймыз:

=108Н₂+358,2СН₄+590,6С₂Н₄+637,5С₂Н₆+ 860С₃Н₆ + 912,5С₃Н₈+1186,5С₄Н₁₀= 108·59,1+358,2·13+590,6·4+637,5·3+860·5+912,5·2,5+1186,5·2,5=24861,8кДж/м³

 

мнін кДж/кг-да табу шін отын газыны тыыздыын алыпты жадайда (СО₂жне N₂ ескере отырып) анытау керек.

_о.г.=х_ii=0,591·0,09+0,13·0,71+0,04·1,25+0,03·1,34+0,05·1,875+0,025·1,96+0,025·2,59+ 0,049·1,96+0,06·1,25=0,614 кг/м³

онда отын газыны мні:

кДж/кг

1 кг коксті жауа теориялы ажет ауаны шыынын тмендегі формула бойынша анытаймыз:

L₀ = = = 12,1 кг/кг

 

1 кг отынды жауа теориялы ажет ауаны шыынын есептеу шін отынны элементтік рамын есептейміз (% масс.):

С =

Н =

 

О =

 

N₂ =

мндаы х_i - i-ші компонентті клемдік концентрациясы;

n_i, m_i - i-ші компоненттегі кміртек пен сутек атомдарыны саны;

M_i –i-ші компонентті молекулалы массасы.

 

Отынны элементтік рамы, % масс.:

 

С = =

Н =

 

О =

 

N =

 

Тексеру: С+Н+О+N =56,1+20,3+11,4+12,2=100

1 кг отын газын жауа ажет ауаны теориялы шыыны:

 

кг/кг.

Ауаны шын мніндегі шыыны:

= L^о· = 12,1·1,3 =15,73 кг/кг

= · = 12,96·1,3 =16,85 кг/кг

 

1 кг кокс жананда тзілген жану німдеріні млшерін анытаймыз (кг/кг):

 

L_o ( - 0,232)=12,1(1,3 - 0,232) = 12,93

Жану німдеріні жалпы млшері:

3,58+0,23+12,93=16,74 кг/кг.

1 кг отын газы жананда тзілген жану німдеріні рамы:

 

= L_o (1,3-0,232)+ =12,96(1,3 - 0,232) + 0,122=13,962

1 кг отын газыны жану німдеріні жалпы млшері:

2,05 + 1,83 + 13,962 = 17,84 кг/кг

рі арай регенератора енгізілген жне одан реакция німдерімен шыан жылу млшерін анытау шін:

· 650⁰С температурада 1 кг отынны жану німдеріні жылусиымдылыын (С_рm, кДж/(кг·⁰С)) коксті жануынан есептейміз:

m^к = 3,58 + 0,23 + 12,93 = 3,58·1,05 + 0,23·2,03 + 12,1·0,78 = 14,33 кДж/(кг·^оС)

· отын газыны жануынан есептейміз:

=2,05·1,05+1,83·2,03+17,84·0,78=19,78 кДж/(кг·^оС)

 

Регенераторды жылу балансы:

Кіретін жылу млшері:

· кокстелген катализатормен кіреді:

Q_{кокс.кат..}= G_{кокс.кат.}×С_к·t_{кокс.кат.} = 823753·0,921·570 = 432445610 кДж/са = =120123780 Вт

 

· 200^оС температурада ауамен кіреді:

Q_ауа=L⁰_к·G_кокс+L⁰_отынB)C t_ауа=(15,73·980+16,85В)1,01·200= 798439+3403,7В

мндаы В – отын шыыны, кг/са

 

· кокс пен отын газыны жану жылуы:

Q_{р кокс}= G_кокс·Q

Q =339,1С+1030Н=339,1·97,5+1030·2,5=33062,75+2575=35627,5 кДж/кг

демек Q_{р кокс}= 980×35627,5 = 34914950 кДж/са = 9698597 Вт

Q_{р отын газы} = В· Q = 40492 кДж/са = 11247,8В Вт

Кіретін жылуды жалпы млшері:

Q_кіріс= Q_{кокс.кат.}+ Q_ауа+ Q_{р кокс} + Q_{р отын газы} = 120123780 + 798439 + +3403,7В + 9698597+11248,7В = 130620816 + 14652,4В Вт

Шыатын жылу млшері:

· регенерацияланан катализатормен:

Q_{рег.кат.}=822773·0,921·650 = 492553050 кДж/са=136820290 Вт

· регенерация жне отын жау газдарымен:

Q_г= (G_коксС_{рm кокс}+ ВС_{pm отын газы})·t_г;

Q_г =(980·14,33+В·19,78)·590= 8285606 + 11670,2В кДж/са = 2301492 +

+3241,7В Вт

Барлыы:

Q_шы.= Q_{рег.кат.}+ Q_г= 136820290 + 2301492 + 3241,7В = 139121782 + +3241,7В Вт

· Кіретін жне шыатын жылуларды тедігінен отын газыны шыынын табамыз:

130 620 816+14

652,4В=139 121 782+3 241,7В

 

В = = 745 кг/са

· рі арай Q_кір. = Q_шы тексереміз.

 

осымша дебиет 3[34 - 58]; 7[43-62]

Баылау сратары:

1. Ірі тонналы химиялы процестерді реакторлары мен регенераторларыны жылу баланстары алай рылады?

2. Регенератора енгізілген жне одан реакция німдерімен шыан жылу млшерін анытау андай жолмен жргізіледі?

3. Регенераторды жылу балансын ру принциптері.