Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Реакторы идеального смешения




Периодического действия

Реактор идеального смешения периодического действия представляет собой аппарат, снабженный перемешивающим устройством. Загрузка реагентов и выгрузка продуктов осуществляется периодически. Материальный баланс реактора периодического действия в соответствии с уравнением 1:

(12);

(13);

(14).

После разделения переменных и интегрирования находим:

(15).

Уравнение 15 позволяет определить необходимое время пребывания реагентов в реакторе периодического действия для достижения заданной степени превращения. При постоянном реакционном объеме уравнение приобретает вид:

(16).

В случае, когда объем реакционной массы меняется уравнение 16 примет вид:

(17).

В тех случаях, когда в РИС-П проводится реакция, порядок которой отличается от 0 и 1, интегрирование уравнения становится затруднительным, поэтому расчет рабочего времени химической реакции производится методом графического интегрирования.

В то же время, если известно время реакции, объем РИС-П можно найти, используя уравнение:

(18),

где Gv- суточная производительность;

z- запас мощности (0,1- 0,25);

φ- коэффициент заполнения (0,6 - 0,85);

τп - полное время периодического процесса () Это время складывается из времени реакции () и вспомогательного времени (), которое идет на загрузку и на выгрузку, нагревание и охлаждение реактора периодического действия и другое.

Реакторы периодического действия просты по конструкции, требуют небольшого вспомогательного оборудования, поэтому они особенно удобны в малотоннажных производствах (фармацевтических, парфюмерных и др.). Рассмотрим некоторые примеры расчетов реакторов периодического действия.

 

Пример 8.

Определить, какое количество вещества А можно переработать в РИС – П за сутки при проведении реакции в постоянном объеме.

Дано:

реакция А → R;

порядок реакции n=1;

VРИС-П = 10 м3;

время загрузки и выгрузки за одну операцию – 80мин;

коэффициент заполнения φ - 0,8;

начальная концентрация исходного вещества СА,0= 20 кмоль/ м3;

константа скорости реакции k= 0,03 мин-1;

степень превращения xA = 0,9.

Решение.

Время химической реакции определяем по уравнению (16):

Определяем полное время проведения процесса.

Определяем количество циклов, которое можно осуществить за одни сутки.

.

Исходя из коэффициента заполнения реактора определяем полезный объем реактора.

.

Определяем количество вещества, которое можно переработать за один процесс:

.

Определяем количество вещества, которое можно переработать за одни сутки:

.

Задачи для самостоятельного решения

1. Процесс описывается реакцией типа 2А → R+ С с константой скорости k = 0,03 л/(моль/мин). Заданная степень превращения вещества А составляет 0,9, исходная концентрация вещества А - 2 моль/л, Объем реактора смешения периодического действия – 10 м3. Коэффициент заполнения реактора 0,8. Время загрузки и выгрузки за одну операцию τв= 30 мин. Определить какое количество вещества А можно переработать за сутки.

2. Процесс описывается реакцией типа А → 2R+ С с константой скорости k = 0,5 л/(моль/мин). Заданная степень превращения вещества А составляет 0,8, исходная концентрация вещества А – 1,8 моль/л, Объемный расход реактора смешения периодического действия – 2 м3/мин. Коэффициент заполнения реактора 0,7. Полное время пребывания реагентов в реакторе реакции τп= 40 мин. Рассчитать необходимый объем реактора смешения периодического действия, степень превращения вещества А, селективность и выход целевого продукта R.

3. Жидкофазная реакция типа А → 2R имеет константу скорости k = 3,8 ч-1. Заданная степень превращения вещества А составляет 0,8, исходная концентрация вещества А – 0,8 моль/л, Объем реактора смешения периодического действия – 4 м3. Коэффициент заполнения реактора 0,8. Время загрузки и выгрузки за одну операцию τв= 20 мин. Определить суточную производительность по продукту R.

4. Процесс описывается последовательной реакцией типа А→R с константой скорости k = 0,14 л/(моль/мин). Объемный поток вещества А равен 4 м3/ч. Процесс проводится в реакторе смешения периодического действия объемом 140 л. Концентрация вещества А на входе в реактор составляет 3,4 моль/л. Время загрузки и выгрузки за одну операцию – 48 мин. Коэффициент заполнения реактора -0.7. Определить концентрации всех веществ на выходе из реактора, степень превращения вещества A и селективность по продукту R.

5. Процесс описывается реакцией типа 2А→R с константой скорости k = 0,15 л/(моль/мин). Объемный поток вещества А равен 40 л/мин. Процесс проводится в реакторе смешения периодического действия объемом 200 л. Концентрация вещества А равна 2,2 моль/л. Коэффициент заполнения реактора 0,8. Время загрузки и выгрузки за одну операцию – 40 мин. Определить производительность реактора по продукту R за сутки, степень превращения вещества A и селективность по продукту R.

6. Процесс описывается реакцией типа А + В → R c константой скорости k = 0,18 л/(моль/мин). Объемный поток вещества А равен 40 л/мин. Процесс проводится в реакторе смешения объемом 250 л. Концентрация вещества R на выходе из реактора равна 1,2 моль/л. Время загрузки и выгрузки за одну операцию – 25 мин. Коэффициент заполнения реактора -0.8. Определить концентрацию вещества А на входе в реактор и степень превращения вещества A.

7. Процесс описывается параллельной реакцией типа А + В → R+S с константами скоростей k1= 0,18 л/(моль/мин) и k2 = 0,14 л/(моль/мин). Поток вещества поступает с концентрацией 1,7 моль/л. Процесс проводится в реакторе смешения периодического действия объемом 100 л. Степень превращения вещества A составляет 0,9. Время загрузки и выгрузки за одну операцию – 10 мин. Коэффициент заполнения реактора -0.8. Определить допустимый расход вещества А.

8. Процесс описывается реакцией типа А + В → R с константой скорости k = 0,28 л/(моль/мин). Поток вещества поступает с концентрацией 1,6 моль/л. Процесс проводится в реакторе смешения объемом 180 л. Степень превращения вещества A составляет 0,7. Время загрузки и выгрузки за одну операцию – 30 мин. Коэффициент заполнения реактора -0,76.Определить производительность реактора по продукту R за час.

9. Процесс описывается параллельной реакцией типа

 

с константами скоростей k1= 0,15 л/(моль/мин) и k2 = 0,11 л/(моль/мин). Объемный поток вещества А с концентрацией 1,6 моль/л равен 100 л/мин. Процесс проводится в реакторе смешения периодического действия. Время загрузки и выгрузки за одну операцию – 25 мин. Коэффициент заполнения реактора -0.8. Определить объем реактора и достигаемую в нем степень превращения вещества А при условии, что производительность по продукту R составляет 4,8 кмоль/ч.

10. Процесс описывается реакцией типа А + В → R с константой скорости k = 0.48 л/(моль/мин). Объемные потоки вещества А с концентрацией 1,3 моль/л и вещества В с концентрацией 2,2 моль/л равны 100 л/мин. Процесс проводится в реакторе смешения объемом 2,2 м3. Концентрация вещества А на входе в реактор составляет 3,4 моль/л. Время загрузки и выгрузки за одну операцию – 40 мин. Коэффициент заполнения реактора - 0.65. Определить производительность реактора по продукту R за сутки.

11. Процесс описывается реакцией типа А + В → R с константой скорости k = 0,39 л/(моль/мин). Объемные потоки вещества А с концентрацией 1,3 моль/л и вещества В с концентрацией 1,7 моль/л равны 80 и 60 л/мин. Производительность реактора по продукту R составляет 8,64 кмоль/ч, концентрация продукта R на выходе - 0,8 моль/л. Время загрузки и выгрузки за одну операцию – 50 мин. Коэффициент заполнения реактора -0.7. Определить требуемый объем реактора смешения периодического действия.

12. Процесс описывается реакцией типа 2А → R с константой скорости k = 0,44 л/(моль/мин). Заданная степень превращения вещества А составляет 0,9, исходная концентрация вещества А - 2,3 кмоль/м3, производительность реактора по продукту R – 4,8 кмоль/ч. Определить требуемый объем реактора смешения периодического действия.

13. Процесс описывается реакцией типа А → 2R с константой скорости k = 0,24 мин-1. Заданная степень превращения вещества А составляет 0,7, исходная концентрация вещества А - 1,7 кмоль/м3, производительность реактора по продукту R – 2,8 кмоль/ч. Время загрузки и выгрузки за одну операцию – 20 мин. Определить требуемый объем реактора смешения периодического действия и объемный расход исходной смеси..

14. Процесс описывается обратимой реакцией первого порядка типа 2А R с константами скоростей: прямой k1 = 55,4 м3/(кмоль/ч) и обратной k2 = 3,2 ч-1 реакций. Заданная степень превращения вещества А составляет 0,8, исходная концентрация вещества А -1,4 моль/л. Объем реактора смешения периодического действия равен 0,8 м3. Определить производительность реактора по продукту R за час.

 

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2017-01-28; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 2242 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Лаской почти всегда добьешься больше, чем грубой силой. © Неизвестно
==> читать все изречения...

2490 - | 2358 -


© 2015-2025 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.013 с.