Определение состава получаемого газа

Пример технологического расчета процесса газификации кокса

Газификация по методу Winkler проводится под давлением 0,2 МПа, так как повышение давления приводит к увеличению в газе количества метана и диоксида углерода и снижению выхода водорода и оксида углерода. Расчет выполняется исходя из производительности установки, равной 363000 т кокса заданного состава в год. Число дней работы в году – 330.

Для газификации кокса принимаются параметры процесса:

- температура процесса газификации 950°С;

- температура подаваемого кислорода 250°С;

- температура перегретого водяного пара 500°С;

- состав дутья: 98% кислорода и 2% азота;

- соотношение пар: кокс 1,0;

- выход золы 2 % масс от количества кокса;

- содержание метана в получаемом газе 0,2 % об.

Температура в газогенераторе не должна превышать 1000°С, так как при высокой температуре происходит спекание золы.

Исходные данные по составу кокса приведены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 – Элементарный состав кокса

Состав кокса	вес. %	моль/100 кг	м^3/363000000 кг
С	90,5	7,5417
Н	5,3	2,6500
S	2,8	0,0875
N	0,5	0,0179
О	0,9	0,0281
Всего	100,0	10,3251

Низшая теплота сгорания кокса определяется по формуле Д. И. Менделеева

Q_н = 81 · С + 246 · Н – 26 · (О - S) – 6 · W, (7.1)

где С, Н, О, S, W – содержание в топливе соответствующих элементов и влаги, %.

Q_н = 81 ∙ 90,5 + 246 ∙ 5,3 – 26 ∙ (0,9 – 2,8) – 6 · 0 = 8683,7 ккал/кг;

Q_н = 8683,7 · 4,187 = 36358,7 кДж/кг.

Для составления системы уравнений принимаются следующие обозначения:

а, b, h - соответственно количество СО₂, СО и Н₂ в получаемом газе, тыс. м³;

w – количество прореагировавшего водяного пара, тыс. м³;

V – объем получаемого сухого газа, тыс. м³;

x – расход технического кислорода, тыс. м³.

Тогда получаемый сухой газ будет иметь состав, приведенный в таблице 7.2.

Составляется система из шести уравнений, включающая шесть принятых неизвестных: a, b, h, w, V, x.

Таблица 7.2 – Состав получаемого сухого газа

Компонент газа	Количество, тыс. м^3
СО2	а
СО	b
Н2	h
СН4	0,002V
N2	0,02x + 1452,0
Н2S	7114,8·1=7114,8

1) Уравнение баланса углерода.

Количество золы, выделяющейся при газификации 363000 т кокса, равно

0,02·363000 = 7260 т;

тыс. м³.

Тогда уравнение баланса углерода будет

613228,0 = a + b + 0,002V + 13552,0; (7.2)

599676,0 = a + b + 0,002V. (7.3)

2) Уравнение баланса водорода.

Расход водяного пара при газификации 363000 т кокса равен

1,0 · 363000 = 363000 т;

w₁ = тыс. м³.

Получается следующее уравнение баланса водорода:

215476,8 + 451733,4 = h + 2·0,002V + (451733,4– w) +7114,8; (7.4)

208362,0 = h + 0,004V – w. (7.5)

3) Уравнение баланса кислорода:

0,98х + 0,5·451733,4 + 2286,9 = а + 0,5b + 0,5·(451733,4 – w); (7.6)

2286,9 = а + 0,5b – 0,5w – 0,98х. (7.7)

4) Уравнение суммы компонентов сухого газа:

V = a + b + h + 0,002V + 0,02 x + 9545,827. (7.8)

5) Уравнение равновесия реакции водяного газа:

СО + Н₂О = СО₂ + Н₂; (7.9)

; (7.10)

(7.11)

= 1,47. (7.12)

Дата добавления: 2015-06-27