Пример 2. Составьте тепловой баланс реактора синтеза этилового спирта, где протекает реакция

Составьте тепловой баланс реактора синтеза этилового спирта, где протекает реакция

СН₂=СН₂ +Н₂О ↔С₂Н₅ОН + Q_р (Q_р=46090 кДж/кмоль),

Если исходный газ имеет состав: 40% Н₂О и 60% С₂Н₄, скорость его подачи в реактор-гидрататор 2000м³/ч, температура на входе 614 К, конверсия за проход этилена 5%. Теплоемкость продуктов на входе и выходе одинакова и равна 27.1 кДж/кмоль. Побочные процессы и продукты не учитывать. Потери теплоты в окружающую среду принимаем 3% от прихода теплоты.

Решение.

Находим состав исходного газа:

= 2000 · 0.6 = 1200 м³,

= 2000 · 0.4 = 800 м³.

Определяем состав газа на выходе из реактора:

=1200 – 1200 · 0.05 = 1140 м³,

= 800 – 1200 · 0.05 = 740 м³,

= 1200 · 0.05 = 60 м³.

Находим суммарный объем газа (на выходе из реактора):

V = 1140 + 740 + 60 = 1940 м³.

Тепловой баланс:

Q₁ + Q₂ = Q₃ + Q₄

Рассчитываем приход теплоты. Физическая теплота газа:

Q₁ = (2000/22.4) · 27.1 · 290 = 701396.5 кДж.

Теплота реакции:

Q₂ = (2000/22.4) · 0.6 · 46090 · 0.05 = 123460 кДж

Всего: ΣQ_прих = 825156.5 кДж.

Определяем расход теплоты. Теплота, уносимая отходящими газами:

Q₃ = (1940/22.4) · 27.1 · 341 = 800345.4 кДж

Q₄ = 825156.5 · 0.03 = 24754.7 кДж

Всего: ΣQ_расх= 825100.1 кДж