Реакторы идеального полного смешения (РИС-н).

РИС – реактор непрерывного действия, в котором осуществляется режим гидродинамического действия. В нем потоки реагентов смешиваются друг с другом и с продуктами химического превращения.

Во время его работы соблюдается стационарный режим, т.е. постоянство характеристик во времени. Нестационарный режим наблюдается во время пуска и остановки. В РИС-н перемешивающие устройства работают так интенсивно, что попадающие в реактор потоки реагента равномерно и мгновенно перемешиваются по объему всего реактора. В результате чего выравниваются параметры, которые характеризуют процесс.

Характеристические графики РИС-н во времени и объеме реактора.

С_А0, С_А – начальная и конечная концентрации реагентов в реакторе.

W_A₀, W_A – начальная и конечная скорости процесса в реакторе.

Если известна кинетика процесса, то возможно рассчитать время, которое необходимо для достижения требуемой степени превращения.

Для необратимой реакции нулевого порядка

Для реакции первого порядка:

Зависит только от степени превращения и не зависит от концентрации С_А0.

Для реакции второго порядка:

Первое задание.

Используя принцип Ле-Шателье, проанализируйте все возможные способы смещения равновесия реакции вправо для получения максимального количества целевого продукта (ΔН реакции рассчитывается по табличным данным):

№ варианта	Реакции	№ варианта	Реакции
	2СО_(г) + О_2(г) ↔ 2СO_2(г) С₆Н_6(г) ↔ С₆Н_12(г) + Н_2(г)		4С₂Н_4(г) ↔ С₅Н_10(г) + С₃Н_{6 (г)} С₆Н_14(г)↔ С₆Н_{6 (г)} + 4Н_2(г)
	CuS_(т) + O_2(г) ↔ Cu_(т) + SO_2(г) С₂Н_6(г) ↔ С₂Н_4(г) + Н_2(г)		2СО_(г) + О_2(г) ↔ 2СO_2(г) С₆Н₅–СН_3(ж) + Н_2(г)↔ С₆Н_6(г) + СН_4(г)
	С₄Н_8(г) + Н₂О_(ж) ↔ (СН₃)₃СНО_(ж) С₂Н_6(г) ↔ С₂Н_4(г)+ Н_2(г)		С₆Н_6(г) ↔ С₆Н_12(г) + Н_2(г) 4С₂Н_4(г) ↔ С₅Н_10(г) + С₃Н_{6 (г)}
	С₆Н_6(г) + С₂Н_4(г)↔ С₆Н₅С₂Н_5(ж)С₂Н_4(г) ↔ С₂Н_2(г)+ Н_2(г)		С₂Н_6(г) ↔ С₂Н_4(г) + Н_2(г) N_2(г) + 3H_2(г) ↔ 2NН_3(г)
	СН₂О_(г) + Н_2(г)↔ СН₃ОН_(г) С₆Н_14(г)↔ С₆Н_{6 (г)} + 4Н_2(г)		С₂Н_6(г) ↔ С₂Н_4(г)+ Н_2(г) CuS_(т) + O_2(г) ↔ Cu_(т) + SO_2(г)
	N_2(г) + 3H_2(г) ↔ 2NН_3(г) С₆Н₅–СН_3(ж) + Н_2(г)↔ С₆Н_6(г) + СН_4(г)		С₂Н_4(г) ↔ С₂Н_2(г)+ Н_2(г) СН₂О_(г) + Н_2(г)↔ СН₃ОН_(г)
	4С₂Н_4(г) ↔ С₅Н_10(г) + С₃Н_{6 (г)} С₂Н_6(г) ↔ С₂Н_4(г)+ Н_2(г)		С₆Н_14(г)↔ С₆Н_{6 (г)} + 4Н_2(г) 2СО_(г) + О_2(г) ↔ 2СO_2(г)
	С₄Н_10(г) ↔ С₄Н_6(г)+ 2Н_2(г) С₆Н_6(г) ↔ С₆Н_12(г) + Н_2(г)		2С₄Н_8(г) ↔ С₈Н_16(ж) 2СО_(г) + О_2(г) ↔ 2СO_2(г)
	2С₄Н_8(г) ↔ С₈Н_16(ж) С₂Н_4(г) ↔ С₂Н_2(г)+ Н_2(г)		С₂Н_6(г) ↔ С₂Н_4(г)+ Н_2(г) С₄Н_10(г) ↔ С₄Н_6(г)+ 2Н_2(г)
	СН₂О_(г) + Н_2(г)↔ СН₃ОН_(г) С₆Н_14(г)↔ С₆Н_{6 (г)} + 4Н_2(г)		С₂Н_4(г) ↔ С₂Н_2(г)+ Н_2(г) 4С₂Н_4(г) ↔ С₅Н_10(г) + С₃Н_{6 (г)}
	2СО_(г) + О_2(г) ↔ 2СO_2(г) С₂Н_4(г) ↔ С₂Н_2(г)+ Н_2(г)		С₆Н_6(г) ↔ С₆Н_12(г) + Н_2(г) N_2(г) + 3H_2(г) ↔ 2NН_3(г)
	CuS_(т) + O_2(г) ↔ Cu_(т) + SO_2(г) С₂Н_6(г) ↔ С₂Н_4(г) + Н_2(г)		С₆Н_14(г)↔ С₆Н_{6 (г)} + 4Н_2(г) СН₂О_(г) + Н_2(г)↔ СН₃ОН_(г)
	N_2(г) + 3H_2(г) ↔ 2NН_3(г) С₆Н_6(г) ↔ С₆Н_12(г) + Н_2(г)		N_2(г) + 3H_2(г) ↔ 2NН_3(г) С₄Н_8(г) + Н₂О_(ж) ↔ (СН₃)₃СНО_(ж)

Второе задание.

1.Протекают параллельные реакции:

Определить: степень превращения X_A, селективность S_R, выход продукта E_R, если на выходе из реактора C_A=5 кмоль/м³, C_R=15 кмоль/м³, С_S=4 кмоль/м³.

2.Протекают последовательные реакции:

Определить: степень превращения X_A, селективность S_R, выход продукта E_R, если на выходе из реактора C_A=3 кмоль/м³, C_R=12 кмоль/м³, С_S=2 кмоль/м³.

3. Протекают параллельные реакции:

Определить: степень превращения X_A, селективность S_R, выход продукта E_R, если на выходе из реактора C_A=1 кмоль/м³, C_R=7 кмоль/м³, С_S=1 кмоль/м³.

4.Протекают последовательные реакции:

Определить: степень превращения X_A, селективность S_R, выход продукта E_R, если на выходе из реактора C_A=3 кмоль/м³, C_R=9 кмоль/м³, С_S=1 кмоль/м³.

5. Протекают параллельные реакции:

Определить: степень превращения X_A, селективность S_R, выход продукта E_R, если на выходе из реактора C_A=2 кмоль/м³, C_R=12 кмоль/м³, С_S=1 кмоль/м³.

6.Протекают последовательные реакции:

Определить: степень превращения X_A, селективность S_R, выход продукта E_R, если на выходе из реактора C_A=2 кмоль/м³, C_R=6 кмоль/м³, С_S=4 кмоль/м³.

7. Протекают параллельные реакции:

Определить: степень превращения X_A, селективность S_R, выход продукта E_R, если на выходе из реактора C_A=1 кмоль/м³, C_R=5 кмоль/м³, С_S=2 кмоль/м³.

8.Протекают последовательные реакции:

Определить: степень превращения X_A, селективность S_R, выход продукта E_R, если на выходе из реактора C_A=3 кмоль/м³, C_R=10 кмоль/м³, С_S=3 кмоль/м³.

9. Протекают параллельные реакции:

Определить: степень превращения X_A, селективность S_R, выход продукта E_R, если на выходе из реактора C_A=5 кмоль/м³, C_R=10 кмоль/м³, С_S=4 кмоль/м³.

10.Протекают последовательные реакции:

Определить: степень превращения X_A, селективность S_R, выход продукта E_R, если на выходе из реактора C_A=2 кмоль/м³, C_R=7 кмоль/м³, С_S=4 кмоль/м³.

11. Протекают параллельные реакции:

Определить: степень превращения X_A, селективность S_R, выход продукта E_R, если на выходе из реактора C_A=2 кмоль/м³, C_R=7 кмоль/м³, С_S=1 кмоль/м³.

12.Протекают последовательные реакции:

Определить: степень превращения X_A, селективность S_R, выход продукта E_R, если на выходе из реактора C_A=1 кмоль/м³, C_R=7 кмоль/м³, С_S=4 кмоль/м³.

13. Протекают параллельные реакции:

Определить: степень превращения X_A, селективность S_R, выход продукта E_R, если на выходе из реактора C_A=1 кмоль/м³, C_R=6 кмоль/м³, С_S=2 кмоль/м³.

14.Протекают последовательные реакции:

Определить: степень превращения X_A, селективность S_R, выход продукта E_R, если на выходе из реактора C_A=3 кмоль/м³, C_R=7 кмоль/м³, С_S=4 кмоль/м³.

15. Протекают параллельные реакции:

Определить: степень превращения X_A, селективность S_R, выход продукта E_R, если на выходе из реактора C_A=2 кмоль/м³, C_R=6 кмоль/м³, С_S=2 кмоль/м³.

16.Протекают последовательные реакции:

Определить: степень превращения X_A, селективность S_R, выход продукта E_R, если на выходе из реактора C_A=3 кмоль/м³, C_R=8 кмоль/м³, С_S=5 кмоль/м³.

17. Протекают параллельные реакции:

Определить: степень превращения X_A, селективность S_R, выход продукта E_R, если на выходе из реактора C_A=3 кмоль/м³, C_R=9 кмоль/м³, С_S=2 кмоль/м³.

18.Протекают последовательные реакции:

Определить: степень превращения X_A, селективность S_R, выход продукта E_R, если на выходе из реактора C_A=1 кмоль/м³, C_R=5 кмоль/м³, С_S=4 кмоль/м³.

19. Протекают параллельные реакции:

Определить: степень превращения X_A, селективность S_R, выход продукта E_R, если на выходе из реактора C_A=5 кмоль/м³, C_R=12 кмоль/м³, С_S=3 кмоль/м³.

20.Протекают последовательные реакции:

Определить: степень превращения X_A, селективность S_R, выход продукта E_R, если на выходе из реактора C_A=3 кмоль/м³, C_R=12 кмоль/м³, С_S=4 кмоль/м³.

21. Протекают параллельные реакции:

Определить: степень превращения X_A, селективность S_R, выход продукта E_R, если на выходе из реактора C_A=3 кмоль/м³, C_R=7 кмоль/м³, С_S=2 кмоль/м³.

22.Протекают последовательные реакции:

Определить: степень превращения X_A, селективность S_R, выход продукта E_R, если на выходе из реактора C_A=3 кмоль/м³, C_R=10 кмоль/м³, С_S=4 кмоль/м³.

23. Протекают параллельные реакции:

Определить: степень превращения X_A, селективность S_R, выход продукта E_R, если на выходе из реактора C_A=1 кмоль/м³, C_R=10 кмоль/м³, С_S=2 кмоль/м³.

24.Протекают последовательные реакции:

Определить: степень превращения X_A, селективность S_R, выход продукта E_R, если на выходе из реактора C_A=2 кмоль/м³, C_R=9 кмоль/м³, С_S=1 кмоль/м³.

25. Протекают параллельные реакции:

26.Протекают последовательные реакции:

Определить: степень превращения X_A, селективность S_R, выход продукта E_R, если на выходе из реактора C_A=2 кмоль/м³, C_R=11 кмоль/м³, С_S=1 кмоль/м³.

Третье задание.

Рассчитать время пребывания реагентов в реакторе для достижения заданной степени превращения:

а) РИС-Н; б) РИВ-Н, если протекает реакция:

1) нулевого порядка; 2) первого порядка; 3) второго порядка

и степень превращения достигла: 1) X₁; 2) X₂.

№ варианта	X₁	X₂	C_A0, кмоль/м³	k	№ варианта	X₁	X₂	C_A0, кмоль/м³	k
	0,2	0,95	2,5	1,2		0,4	0,95	2,4
	0,15	0,9		1,8		0,3	0,75	2,5	2,2
	0,15	0,8				0,1	0,9		1,8
	0,23	0,9				0,1	0,65	1,6	1,6
	0,4	0,95	1,2	1,4		0,2	0,9	1,2	1,2
	0,1	0,9		1,6		0,35	0,75		1,4
	0,3	0,75		1,5		0,15	0,65	4,5	1,5
	0,1	0,65	4,5			0,25	0,85		2,2
	0,2	0,9	3,5			0,2	0,95	3,5	2,4
	0,25	0,85		2,2		0,1	0,7	1,5
	0,35	0,75	2,5	1,3		0,23	0,9		1,8
	0,15	0,65	1,5	1,4		0,15	0,9	3,5	1,6
	0,1	0,7	1,6	1,8		0,15	0,8		1,4

Четвертое задание.

1.Производство фосфорной кислоты.

2.Производство серной кислоты.

3.Производство аммиака.

4.Производство азотной кислоты.

5.Первичная переработка нефти.

6.Каталитический риформинг углеводородов.

7.Характеристика нефтехимического комплекса.

8.Синтез формальдегида.

9.Получение изопрена.

10.Получение α-метилстирола.

11.Изомеризация пентана.

12.Хлорирование метана.

13.Получение хлористого винила.

14.Гидрохлорирование винилацетилена.

15.Получение хлорбензола.

16.Получение капролактама.

17.Синтез анилина.

18.Получение акрилонитрила.

19.Получение окиси этилена.

20.Получение циклогексанона.

21.Получение метилэтилкетона.

22.Сточные воды промышленных предприятий и методы их очистки.

23.Классификация химических загрязнений биосферы. Источники загрязнения атмосферы.

24.Сырьевая и энергетическая база химической промышленности.

25.Нефть и ее классификация. Фракционный состав нефти.

26.Классификация отходов химической промышленности и методов их обезвреживания.

Рекомендуемая литература.

1.Бесков В.С., Сафронов В.С. Общая химическая технология и основы промышленной экологии: Учебник для вузов. – М.:Химия, 1999. 472 с.: ил.

2.Общая химическая технология: Учебник для химико-техн. вузов/Под ред. И.П. Мухленова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М: Высш. шк., 1984. – 256 с.: ил.

3.Краткий справочник физико-химических величин. Издание девятое/Под ред. А.А. Равделя и А.М.Пономаревой. – СПб.:Специальная Литература, 1998. – 232 с.: ил.