Сравнительный расчет идеальных реакторов различного типа

 

Задание: Использую проектное уравнение рассчитать и сравнить объемы РИС-Н и РИВ. Определить интенсивность реакторов. При заданном числе реакторов одинакового объема, используя графический метод рассчитать объем реактора РИС-Н при последовательном соединении (каскад реакторов), а также их общий объем.

Сравнить объемы РИВ, РИС-Н и К-РИС-Н и сделать вывод об их интенсивности.

Дано:

Таблица 18. Исходные данные

1	Объемный расход реагента А	GV,A0 м3/час	4,2
2	Объемный расход реагента В	GV,В0 м3/час	2,8
3	Степень превращения	ХА	0,7
4	Молярное соотношение реагентов	А:В	1:1,1
5	Начальная концентрация реагента А в исходном потоке	СA,0 моль/л	2,5
6	Константа скорости	К мин-1	4,2
7	Число реакторов в каскаде	m	3
8	Уравнение скорости

 

Рассчитаем объем РИС-Н

 

А:В=1:1,1 => С_В=1,1^. С_А

 л

8.1.2. Рассчитаем объем РИВ

 

Сделаем замену:

 

1–Х_А=t

-dX_A=dt  =>

л

 

Рассчитаем объем К-РИС-Н

 

Х_А=0,7                   

Х_А1=0,1           С_А1=2,25                  23,4

Х_А2=0,2           С_А2=2                       18,5

Х_А3=0,3           С_А3=1,75                  14,1

Х_А4=0,4           С_А4=1,5              10,4

Х_А5=0,5           С_А5=1,25                  7,2

Х_А6=0,6           С_А6=1                       4,6

Х_А7=0,7           С_А6=0,75                  2,6

Строим графическую зависимость

При m=3 получим:

Рис. 8. Зависимость скорости реакции от концентрации.

По графику найдем среднее время пребывания реагентов в первом реакторе:

 

 минут или 6,06 секунд

л

л

 

Рассчитаем интенсивность этих реакторов для их сравнения

 

  сек^-1

сек^-1

сек^-1

 

Вывод: Таким образом в ходе проведенных расчетов установили что минимальный объем имеет реактор К-РИС-Н (0,354 литра). Интенсивность реактора К-РИС-Н выше.

 

Расчет реальных реакторов с учетом функции распределения времени пребывания

 

Задание: С учетом функции распределения частиц по времени пребывания рассчитать среднюю конечную концентрацию С_А и среднюю степень превращения Х_А.

Дано:

Таблица 19. Исходные данные

1	Константа скорости	К с-1	0,072
2	Порядок реакции	n	1
3	Изменение плотности реакционной смеси		-0,1362

 

Таблица 20. Исходные данные

, с	8	15	22	29	36	43	50	57	64	72	78	85	92	99	106
Си	5	16	23	38	48	62	75	90	105	93	75	63	51	38	23

 

С_А,0=0,105

 

Характеристическое уравнение, определяющее концентрацию реагента в элементарном объеме в зависимости от порядка реакции имеет вид для реакции первого порядка:

 

 

Рассчитаем среднюю степень превращения

 

 

=1–0,67=0,33

 

Найдем конечную среднюю концентрацию:

 

 

Вывод: Таким образом в ходе проведенных расчетов установили что средняя степень превращения и средняя конечная концентрация отличаются от мгновенных значений