- •Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)
- •2008 Г. Задание
- •Введение
- •Получение изопропилового спирта из ацетона .
- •Материальный баланс рив
- •Тепловой баланс рив
- •Материальный баланс рпс
- •Тепловой баланс рпс
- •3. Программные расчеты и результаты
- •3.1Выбор реактора
- •3.2 Расчет Ad коэффициента.
- •3.3Производительность реактора от начальной температуры
- •3.4. Производительность от давления
- •3.5 Производительность от концентрации ключевого реагента.
- •1. Обоснование выбора адиабатического реактора для гидрирования ацетона.
- •Список использованной литературы
Материальный баланс рив
Рассмотрим химическую реакцию в общем виде:
aA+bB↔cC+dD
Выберем бесконечно малый объём реактора dV.
Физический приход:
[кг/c]=[(м3/с)/(м3/кмоль)]∙(кг/кмоль)
Физический расход:
[кг/с]=[(кмоль/м3∙с)∙(м3)∙(кг/кмоль)
Согласно закону сохранения массы веществ, экстраполируя его на случай реактора приравниваем расходную и приходную часть, сокращая на :
Учитывая, что , аполучим
- уравнение материального баланса РИВ
- характеристическое уравнение
Тепловой баланс рив
- теплота физического прихода
[кДж/с]=[(м3/c)∙(кДж/м3/град)∙(град)]
- теплота химической реакции
[кДж/c]=[(кмоль/м3∙c)∙(кДж/кмоль)∙(м3)]
- теплота, расходуемая на теплообменные устройства
[кДж/c]=[(кДж/м2∙град∙с)∙(м2/м3)∙(град)∙(м3)]
- теплота физического расхода
[кДж/с]=[(м3/c)∙(кДж/м3/град)∙(град)]
По закону сохранения энергии:
- уравнение политермы
Согласно уравнению материального баланса РИВ имеем:
Заменив и опустив индексы перед переменными, имеем
- уравнение политермы
В случае работы реактора в адиабатическом режиме слагаемое
так как отсутствует теплообменное устройство, и тогда получим:
отсюда, разрешая уравнение относительно, получим
, где верхний знак(+) относится к экзотермической реакции, а нижний(-) – к эндотермической.
Введём обозначения:
- адиабатический коэффициент
Физический смысл адиабатического коэффициента: на столько градусов изменится температура реакционной смеси, если степень превращения будет равна 1, то есть, если ключевой реагент прореагировал полностью.
Тогда уравнение адиабаты примет вид:
Материальный баланс рпс
Составим материальный баланс:
Таким образом,
- уравнение материального баланса РПС
- характеристическое уравнение РПС
Тепловой баланс рпс
- теплота физического прихода
- теплота химической реакции
- теплота на теплообменные устройства
- теплота физического расхода
По закону сохранения энергии:
- уравнение политермы
Согласно уравнению материального баланса РИВ имеем:
Заменим и получим
- уравнение политермы
При адиабатическом режиме работы реактора слагаемое
и тогда получим:
отсюда получим
- уравнение адиабаты
Верхний знак(+) в этом уравнении относится к экзотермической реакции, а нижний(-) – к эндотермической.
Введём обозначения:
- адиабатический коэффициент
Тогда уравнение адиабаты примет вид:
3. Программные расчеты и результаты
3.1Выбор реактора
Обоснование выбора адиабатического реактора для гидрирования ацетона.
Сравнивая работу ректоров идеального вытеснения и полного смешения в адиабатическом режиме при одном и том же времени, мы нашли значение степени превращения и температуры, на основе этих данных вычислили значение скорости реакции и получили, что скорость в РПС больше значения скорости РИВ при прочих равных условиях, следовательно выбираем реактор полного смешения.
Выбираем одно фиксированное время
τ=0.0001 с,при этом времени для РИВ степень
превращения х будет равно 0.11, а для РПС
х получается равная 0.123
Считаем скорость для РИВ и РПС при фиксир. степени превращения и температуре
Скорость в РПС будет больше чем в РИВ, следовательно, выбираем РПС.