- •1. Основные понятия
- •Модуль 2
- •Примеры расчетов с использованием стехиометрии химических процессов
- •Примеры термодинамических расчетов ХТП
- •Практические индивидуальные задания
- •4. Закономерности протекания гетерогенных технологических процессов
- •4.1. Основные понятия. Стадии гетерогенного процесса
- •4.2. Кинетические модели гетерогенных процессов
- •Модуль 3
- •1. Общие представления о химическом агрегате и реакторе.
- •Модели реакторов
- •Примеры технологических расчетов химических реакторов
- •Nq = 2 • 1,6 • 349 • 0,55 • 24 = 14745,6 (моль/сут) = 14,75 (кмоль/сут).
- •Индивидуальные практические задания
- •3. Анализ химико-технологической системы
- •4. Создание химического производства как химико-технологической системы
- •4.1. Основные задачи синтеза химико-технологической системы
- •4.2. Принципы создания химического производства
- •Индивидуальные практические задания
- •Модуль 5.
- •1.3. Получение спиртов
- •2.1с Технология производства серной кислоты
- •2.2. Технологические модели синтеза аммиака
- •2.4. Получение фосфорной кислоты и фосфорных удобрений
- •Индивидуальные практические задания
- •Модуль 6
- •1. Технологические процессы переработки отходов нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств
- •1.2. Основные методы н технологии утилизации
- •2. Технологические процессы переработки отходов основного неорганического синтеза
- •2.1. Технологические процессы переработки отходов сернокислотного производства
- •2.2. Технологические процессы переработки отходов производства фосфорной кислоты
S - удельная внешняя поверхность зерен катализатора, м2/м3; е - порозность неподвижного слоя; со - линейная скорость газа, м/с; р - плотность газа, кг/м3
Примеры технологических расчетов химических реакторов
Пример 1.
Уксусный ангидрид подвергают гидролизу в реакторе с механиче ским перемешиванием в режиме идеального смешения при большом избытке воды. Концентрация уксусного ангидрида в исходной смеси Сд равна 3 моль/л. Степень превращения составляет 0,7. Объемная ско
рость потока 20 л/мин. Константа скорости реакции К = 0,38 мин'1 Определите: 1) объем реактора РИС-н; 2) объем реактора для
проведения этого же процесса в режиме идеального вытеснения; 3) необходимое число реакторов в каскаде, суммарный объем кото рых приближался бы к объему РИВ.
Решение. Скорость реакции гидролиза уксусного ангидрида при большом избытке воды можно описать кинетическим уравнением реакции первого порядка: WA =-k-CA.
1. Определим условное время пребывания в РИС-н:
ТРИС |
сА-с* |
0,7 |
= 6,14 (мин). |
|
WA |
к - (1-х) 0,38 (1-0,7) |
|||
|
|
2. Определим объем РИС-н:
Vv =x-v0=6,14-20 = 122,8(л).
3. Определим условное время пребывания в РИВ и объем РИВ:
1 Xrdx |
—-—In—— = 2,89 (мин) |
|
In |
||
Трив ~ к j l - x |
0,38 0,3 |
v ' |
|
Гр = W |
”0=2,89-20 = 57,8 (л). |
|
|
4. |
Зная условное время пребывания в РИВ, можно определить |
|||
число реакторов РИС в каскаде по формуле |
|
|
||
|
, lg(С„/С,)_ |
lg(3/0,9) |
0,52 |
{625 |
|
lg(l + Агт) |
lg(l + 0,38-2,89) |
0,32 |
’ |
Суммарный объем в каскаде из двух реакторов будет прибли жаться к объему РИВ. Использование каскада реакторов позволяет интенсифицировать процесс.
Пример 2.
Процесс описывается обратимой реакцией первого порядка типа А<-+2В с константами скоростей прямой реакции A'i = 2,4 ч'1и обрат ной реакции К2=0,4 л/(моль ч). Исходная концентрация вещества А - 1,6 моль/л. Заданная степень превращения вещества А составляет 0,9 от равновесной. Объем реактора смешения - 0,3 м3 Определите производительность реактора по веществу В за сутки.
Решение:
1. Определим константу равновесия реакции и равновесную сте
пень превращения |
|
|
|
|
С2 |
4х2С° |
6 4х2 |
к |
= 6 |
^ _ *-в _ нлли А _ °»нла |
К = — |
|||
Са 1--«А |
1~ хх ’ |
К |
|
|
Решая уравнение, относительно *а получим равновесное значе |
||||
ние Хд = 0,61. хА = 0,9 • Хд = 0,9-0,61 =0,55. |
|
|||
2. Определим условное время пребывания компонентов в зоне |
||||
реактора РИС-н: |
|
|
|
|
т = |
- |
|
= 0,86 (ч). |
|
К^ - хк ) ~ 1кгхк
3.Определим объемный расход реагента А:
F = ^ = — = 349(л/ч).
т0,86