Синтез химико-технологической схемы
Материалы / 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:

n-й реактор

 

m+1-й реактор

 

ta2

 

Tn

 

tn

 

tm+1

 

t0

 

Tm+1

 
 

Подпись: t1

1-й реактор

 

m-й реактор

 

1-й абсорбер

 
 

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

    Менделеев Дмитрий Ивановы и химия
    Менделеев Дмитрий Ивановы-великий русский химик, открыватель периодического закона химических элементов. Родился 27 января 1834. в Сибири, в Тобольске. Отец Менделеева был директором гимназии, но, ...

    Неон (Neonum), Ne
    Неон - химический элемент VIII группы периодической системы Менделеева, относится к инертным газам, атомный номер 10, атомная масса 20,179. На Земле присутствует главным образом в атмосфере, содержани ...

    Калифорний (Californium), Cf
    Получен искусственно в 1950 группой Сиборга в Калифорнийском университете в Беркли. Назван в честь Калифорнийского университета в Беркли, где и был получен. Как писали авторы, этим названием они хотел ...