Изотермический процесс в химическом реакторе
Автор: nata2010 • Июнь 1, 2021 • Контрольная работа • 1,554 Слов (7 Страниц) • 404 Просмотры
ЗАДАЧИ ДЛЯ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ
Задача 3. Определить секундную тепловую нагрузку реактора, а также оптимальный тепловой режим, проводимой в РПС реакции А<________> В + ΔН Условия: Скорость подачи вещества А составляет 2 кмоль.с-1, температура на входе в реактор 20°С, степень превращения вещества А при оптимальной температуре процесса 50°С - 80%. ТеплоемкостьсР = 0,35.103 ккал.кмоль-1 .град-1 , ΔН = -18000 ккал.кмоль-1 А. Принять, что теплоемкость продуктов не зависит от температуры. |
Тема 3.1. ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС В ХИМИЧЕСКОМ РЕАКТОРЕ
1.3.1.1. ПРОТОЧНЫЙ РЕАКТОР ПОЛНОГО СМЕШЕНИЯ (РПС).В проточном реакторе исходные вещества постоянно подаются в реактор, а продукты отводятся из него. Процесс протекает в стационарном состоянии. В режиме идеального смешения химический состав, температура, давление и другие параметры, характеризующие свойства реакционной массы, имеют одинаковые значения во всех точках реактора. Уравнение материального баланса для компонента А смеси имеет вид
W0CA – W0CA,0=rA(C)Vp
или
[pic 1](3.1)
Если объем реакционной смеси не меняется в результате протекающей реакции, то уравнение (3.1) преобразуется к виду
[pic 2]или [pic 3] (3.2)
где СА - концентрация компонента А в смеси; τ— условное время пребывания в зоне реакции.
Условное время пребывания в зоне реакции
τ= Vp/W0. (3.3)
Здесь используется объем смеси V0при нормальных условиях, потому условное время реакции не совпадает со средним временем пребывания, которое определяется уравнением, подобным (3.3), но объем потока берется при рабочих условиях.
В табл. 3.1 сведены расчетные уравнения для реактора непрерывного действия, работающего в режиме идеального смешения при проведении в нем простых обратимых и необратимых, а также сложных химических реакций (различные виды зависимостей WA(C), когда массовая плотность смеси остается постоянной.
При других кинетических зависимостях решение уравнения (2) возможно графически или с использованием ЭВМ.
Таблица 3.1. Расчетные уравнениядля (проточного) реактора полного смешения (РПС)
τ = СА0 (xA-xA 0)/-rA
Реакция | Кинетическая модель | Расчетные уравнения |
A🡪B | r(С)=kCA, n= 1 1) ε=0(без изменения объема) | [pic 4] [pic 5][pic 6] |
2) ε≠0 (с изменением объема) | τ = (1/k).[xA (1+εAxA)/ (1-xA)] | |
r(С)=kCAn, n≠ 1 1) ε=0(без изменения объема) | [pic 7] | |
2) ε≠0 (с изменением объема) | [pic 8] | |
A + Y 🡪 B + … | r(С)=kCACY CA,0≠CY,0, CY,0/ CA,0 = βY | [pic 9] [pic 10][pic 11] |
A ⇔ B | r(С)=k1СА-k-1СB СB,0 = 0 | [pic 12] [pic 13] [pic 14] |
A🡪B🡪Z | rA(С)=k1CA,; rB(С)=k1CA-k2CB; rZ(C)=k2CB | [pic 15] [pic 16][pic 17] [pic 18] [pic 19] [pic 20] |
A🡪B (k1) A🡪Z (k2) | rA = (k1 + k2)CA | [pic 21] [pic 22][pic 23] [pic 24][pic 25] |
...