Исследование паровой некаталитической конверсии метана в теплообменнике регенеративного типа

• Автор: Ситников, Михаил Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 180 c. : ил

1. КОНВЕРТИРОВАННЫЙ ГАЗ, ЕГО ПРШЕНЕНИЕ И СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ

1.1. Конвертированный газ в технологических процессах (традиционные и перспективные процессы)

1.2. Способы получения конвертированного газа

1.2.1. Промышленные способы конверсии

1.2.2. Исследования в области конверсии метана

1.3. Способ некаталитической конверсии метана в регенеративном теплообменнике

1.3.1. Технология получения восстановительного газа

1.3.2. Главные трудности на пути реализации

1.3.3. Достоинства способа

1.3.4. Оценка экономической эффективности способа

1.4. Выводы. Цель данного исследования

2. КИНЕТИКА ПАРШОЙ НЕКАТАЛИТИЧЕСКОЙ КОНВЕРСИИ МЕТАНА
2.1. Механизм реакции паровой некаталитической конверсии метана
2.1.1. Кинетика реакции термического разложения метана
2.1.2. Кинетика реакции газификации углерода водяным паром
3. РАСЧЕТ СОСТАВА ГАЗА ПАРОВОЙ НЕКАТАЛИТИЧЕСКОЙ КОНВЕРСИИ МЕТАНА
3.1. Постановка задачи
3.2. О влиянии различных факторов на состав конвертированного газа. (Общие рассуждения)
3.3. Результаты расчетов
- 3 -
4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПАРОВОЙ НЕКАТАЛИТИЧЕСКОЙ КОНВЕРСИИ МЕТАНА В ТЕПЛООШЕННИКЕ РЕГЕНЕРАТИВНОГО ТИПА
4.1. Обзор литературы, посвященной математическому моделированию процессов в регенераторах
4.2. Основные уравнения математической модели
4.2.1. Уравнение энергии для насадки
4.2.2. Уравнение энергии для газа в период разогрева
насадки
4.2.3. Уравнение энергии для газа в период конверсии
4.2.4. Уравнение энергии для футеровки теплообменной
камеры
4.2.5. Система уравнений математической модели паровой некаталитической конверсии метана в регенеративном теплообменнике
4.2.6. Граничные и начальные условия
4.3. Расчет теплоотдачи между газом и насадкой
4.4. Численная реализация уравнений математической модели
4.4.1. Сеточная область
4.4.2. О сходимости разностной схемы
4.4.3. Построение разностной схемы
4.4.4. Реализация разностной схемы на ЭВМ
4.4.5. Описание программы расчета
4.5. Исходные данные для расчета
4.5.1. Теплофизические свойства насадки
4.5.2. Теплофйзические свойства газов
4.5.3. Геометрия теплообменника, параметры продуктов сгорания и парометановой смеси, длительность периодов конверсии и разогрева
4.6. Задачи математического эксперимента
4.7. Результаты расчетов
4.8. Обсуждение результатов и выводы
О КОРРЕКТНОСТИ ОДНОМЕРНОГО ПРИБЛИЖЕНИЯ ПРИ РАСЧЕТЕ ТЕПЛО-ОШЕНА В РЕГЕНЕРАТИВНЫХ ГАЗОНАГРЕВАТЕЛЯХ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
6.1. Задачи эксперимента
6.2. Экспериментальный стенд
6.3. Методика проведения эксперимента
6.4. Результаты эксперимента
6.4.1. Влияние температуры насадки на состав сухого конвертированного газа
6.4.2. Содержание водяных паров и углерода в конвертированном газе
6.4.3. Влияние расхода парометановой смеси на состав конвертированного газа
6.4.4. Влияние неизотермичностй поля температуры в радиальном направлении на состав конвертированного газа
6.4.5. О выделений углерода в насадке
6.5. Обсуждение результатов экспериментального исследования паровой некаталитической конверсии метана и выводы
6.6. О соответствии эксперимента с теоретическим расчетом
6.7. Погрешности измерений

определялась термодинамическим способом в соответствии с равновесием реакций сдвига Н20 + СО = С02 + Н2.
Программа для расчета состава газа написана на языке "Ф0РТРАН-ІУ". Вычисления осуществлялись на ЭВМ НР-3000.
3.3, Результаты расчетов состава газа паровой некаталитической конверсии метана
Во всех вариантах расчета задавался одинаковый расход метана равный 30 г/с на м3 насадки, что соответствует объемной скорости 150 . Давление принималось равным атмосферному
Поскольку для промышленного использования требуется восстановительный газ с низким содержанием окислителей. Цель расчетов состава газа состояла в определении параметров процесса паровой некаталитической конверсии, при которых содержание окислителей (Н20 + С02) в конвертированном газе не превышало бы 5%.
Результаты расчетов представлены на рисунке 5 в виде зависимости коэффициента наполнения от максимальной температуры профиля (температуры конвертированного газа), при которой газ содержит Ъ% окислителей.
Общая закономерность зависимости коэффициента наполнения от максимальной температуры профиля очевидна - чем выше максимальная температура, тем меньшее наполнение профиля необходимо реализовать, чтобы получить тот же состав газа. Каждой кривой соответствует область разрешенных режимов конверсии, которая лежит выше кривой (более высокая температура конвертированного газа или более высокий коэффициент наполнения).
Константа равновесия К^ заимствована из /72/.
57Я? , 0,476*Ю5
+ 1,567 А,(Т) -0,000151 *Т -2 “