Составить тепловой баланс реактора для получения водорода каталитической конверсией метана

СН4 + Н2О ↔ СО + ЗН2– 206 200 кДж
В соответствии с условием задачи произведем расчет на 2000м3 Н2 объем исходных реагентов и полученных продуктов:
х1 м3 х2 м3 х3 м3 2000 м3
СН4 + Н2О ↔ СО + ЗН2
22,4 22,4 22,4 3*22,4
Исходные вещества:
Объем СН4:
VCH4=22.4*20003*22.4=667 м3
Объем Н2O c учетом двухкратного избытка по отношению к СН4:
VреакH2O=22.4*20003*22.4=667 м3
VизбH2O=2*667=1334 м3
Продукты:
Объем СО:
VCО=22.4*20003*22.4=667 м3
Остаток непрореагировавшей воды:
VостH2O=1334-667=667 м3
Составим тепловой баланс:
Приход тепла с исходными веществами при температуре Т1=105°С
Qi=ni*Cpi*T=ViVm*Cpi*T
QCH4=66722.4*36,72*105=114807 кДж
QH2O=133422.4*33,29*105=208167 кДж
Общий приход тепла равен:
Qприх=inQi(исх.в-ва)
Qприх=114807+208167=322974 кДж
Рассчитаем расход тепла
Расход тепла, уносимый продуктами реакции при температуре Т2=900°С
Qi=ni*Cpi*T=ViVm*Cpi*T
QCO=66722.4*31.36*900=840420 кДж
QH2O=66722.4*38.14*900=1022118 кДж
QH2=200022.4*29.90*900=2402679 кДж
Расход тепла реакции
Qреакц=66722.4*206200=6139973 кДж
Расход с потерями тепла
Qпотери=0,08*Qприх=0,08*322974=25838 кДж
Общий расход тепла равен:
Qрасход=inQi(прод)+Qреакц+Qпотери
Qрасход=840420+1022118+2402679+6139973+25838=10431028 кДж
Дефицит тепла, необходимый для нагрева реактора:
∆Q=Qрасход-Qприх=10431028-322974=10108054 кДж
Тогда тепловой баланс будет выглядеть так:
Приход Расход
  кДж   кДж
Приход с метаном 114807 Расход с СО 840420
Приход с водой 208167 Расход с водой 1022118
    Расход с водородом 2402679
    Теплота реакции 6139973
    Потери тепла 25838
       
Итого 322974   10431028