Синтез химико-технологической схемыМатериалы / Синтез химико-технологической схемы
Задание
Требуется синтезировать ХТС, работающую по следующей технологии:
Смесь, состоящую из компонентов А и B и инертного компонента нагревается в системе теплообмена до t1, поступает в реактор, где протекает обратимая реакция: A+0,5B=C+q, где q=21200 кал/моль – тепловой эффект реакции.
Реакция характеризуется константой скорости k=f(t) и константой равновесия К=f(t), для которых имеются экспериментальные данные.
Поскольку реакция равновесная и экзотермическая, то для повышения равновесной степени превращения реакционная смесь должна проходить несколько реакторов с промежуточным охлаждением между ними.
После прохождения m реакторов смесь поступает в абсорбер для выделения компонента C, а затем проходит n реакторов и второй абсорбер.
Таким образом, операторная схема выглядит следующим образом:
![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||
![]() |
|
|
|
Заданы температуры на входе в реакторы и абсорберы, объемы реакторов и абсорберов. Заданы также плотности орошения в абсорберах, температура, расход и концентрации компонентов исходной смеси.
Реакторы описываются моделями идеального вытеснения. Абсорберы описываются статистическими моделями по экспериментальным данным.
Скорость реакции в реакторе описывается уравнением:
W= (k (t) ×a×b/ (a+0,8×c)) ×(1-(c/ (Kр(t) ×a×b0,5))2),
где a, b, c – концентрации компонентов, об. доли.
При построении системы теплообмена могут использоваться пар и вода со следующими характеристиками:
начальная температура воды – 20°С,
конечная температура воды не более 90°С,
температура пара 460°С,
температура конденсации греющего пара 520 ккал/кг,
стоимость воды 0,00007 ус.д.ед./кг.
стоимость греющего пара 0,001 ус. д. ед./кг.
Коэффициенты теплопередачи:
в теплообменниках 19 ккал/(м2×ч×°С),
в нагревателях 22 ккал/(м2×ч×°С)
в холодильниках 20 ккал/(м2×ч×°С);
Теплоемкость реакционной смеси 0,33ккал/(м3×°С);
Время работы установки 8800 ч/год.
Нормативный коэффициент эффективности 0,12
Стоимостной коэффициент a 483
Вариант курсовой работы №1
m=3; n=2. Все реакторы идеального вытеснения.
t0=60°C |
t1=415°C |
t2=460°C |
t3=420°C |
ta1=180°C |
t4=415°C |
t5=405°C |
ta2=175°C |
Расход смеси на входе в систему – 120000 м3/ч.
Концентрации компонентов:
А – 0,08 об. доли;
В – 0,09 об. доли;
С – 0,0008 об. доли.
Объемы реакторов, м3:
V1=70; V2=50; V3=50; V4=60; V5=40.
Объемы абсорберов, м3:
V1=25; V2=26.
Плотность орошения в 1–_м абсорбере 18 м3/м2.
Плотность орошения во 2–_м абсорбере 18 м3/м2.
Для получения значений k0 и E в уравнении Аррениуса использовать данные таблицы 1 и МНК.
Kр (t) =10^ (4905/T-4,6455)
Для получения статистической модели абсорбера использовать данные таблицы 2 и метод Брандона.
Таблица 1. Зависимость константы скорости от температуры
t, °C |
k,1/c |
400 |
0,4 |
405 |
0,4 |
415 |
0,5 |
435 |
0,6 |
455 |
0,8 |
485 |
1,3 |
505 |
1,6 |
530 |
2,2 |
575 |
3,5 |
595 |
4,3 |
605 |
4,7 |
615 |
5,2 |
Таблица 2. Экспериментальные данные по работе абсорберов
Номер Опыта |
Твх, ˚С |
Плотность орошения, м3/м2 |
Объем абсорбера, м3 |
Твых, ˚С |
Степень абсорбции y, % |
1 |
170 |
13 |
22 |
65 |
72,2 |
2 |
180 |
14 |
25 |
57 |
78,1 |
3 |
170 |
13 |
30 |
49 |
84,4 |
4 |
160 |
18 |
21 |
56 |
85,1 |
5 |
188 |
17 |
27 |
49,5 |
87,9 |
6 |
200 |
16 |
24 |
59 |
79,0 |
7 |
210 |
19 |
22 |
60 |
80,5 |
8 |
150 |
20 |
25 |
44 |
99,9 |
9 |
174 |
21 |
26 |
44,5 |
98,9 |
10 |
182 |
21 |
26 |
45,5 |
97,15 |
11 |
190 |
21 |
26 |
46,5 |
95,5 |
12 |
170 |
18 |
26 |
47,5 |
92,43 |
13 |
160 |
17 |
29 |
43 |
97,19 |
14 |
170 |
15 |
24 |
56 |
81,5 |
15 |
180 |
15 |
24 |
57,5 |
80,0 |
16 |
190 |
15 |
24 |
59 |
78,0 |
17 |
210 |
15 |
24 |
62 |
75,0 |
18 |
225 |
16 |
22 |
62 |
72,0 |
19 |
210 |
18 |
29 |
48 |
90,0 |
20 |
150 |
18 |
19 |
59 |
83,5 |
21 |
186 |
14 |
25 |
58 |
77,5 |
22 |
190 |
14 |
25 |
59 |
77,0 |
Смотрите также
Агрохимический анализ почв, растений, удобрений
Агрономическая
химия изучает гл. обр. вопросы азотного и минерального питания с.-х. растений с
целью повышения урожая и улучшения продукции. Таким образом, а. х. исследует
состав с.-х. раст ...
Постулаты квантовой механики
Каждый из постулатов квантовой
механики, конечно, можно сформулировать в виде лаконичного математического
утверждения, но, как всякое исходное допущение, любой из них построен на целой
сово ...
Синтез нитробензойной кислоты
Ароматическими карбоновыми кислотами называются
производные бензола, содержащие карбоксильные группы, непосредственно связанные
с углеродными атомами бензольного ядра. Кислоты, содержащие к ...