Расчет в произвольной системе реакторов идеального смешения и идеального вытеснения

 

Реакторы идеального смешения периодического действия РИСП и РИВ относятся к интегральным реакторам, а РИС-Н к дифференциальным.

В интегральных идет непрерывное изменение параметров по длине реактора или по времени.

В дифференциальных реакторах происходит скачкообразное изменение параметров по объему реактора, а параметры по времени остаются постоянными.

Последовательное соединение РИВ используется для повышения интенсивности процесса и повышения производительности.

Эти расчеты можно использовать для расчета размеров реакторов.

Параллельное соединение РИВ используют для увеличения мощности производства. Важным условием параллельной схемы является одинаковый состав реакционной массы в потоках.

Задание: Определить производительность по продукту реакции при заданной схеме соединения реакторов РИС-Н, РИВ. Установить какая из схем соединений является наиболее эффективной.

Дано:

Таблица 21. Исходные данные

1	GА,0 кмоль/с	0,0012
2	Константа скорости К, с-1	0,0018
3	СА,0 кмоль/м3	2,3
4	СВ,0 кмоль/м3	1,5
5	V1РИВ, м3	2,5
6	V2РИС-Н, м3	4
7	Уравнение реакции	А+2В=С

 

Рассмотрим параллельную схему соединения РИС-Н и РИВ

 

СА,0

СА

V2

РИВ

РИС-Н

V1

С_А,1=С_А,2=С_{А, n}

 

Материальный баланс для РИС-Н имеет вид:

 

 

Это уравнение по реагенту А запишется в виде:

 

Текущая концентрация реагента В с учетом стехиометрии равна:

 

С_В=С_В,0 – 2(С_А,0 – С_А,1)

Т.к. С_А,1=С_А =>

 

Выразим из полученного уравнения G_0,1 через реагент А:

 

 

Т.к. время пребывания реагента А в РИС-Н равно:

 

 

Время пребывания в РИВ рассчитываем по уравнению:

 

 

После интегрирования данного уравнения получаем:

 

 

Выразим отсюда G_0,2:

 

G ₁ = G _0,1 + G _0,2

 (1)

 

Подставим это значение в уравнение (1) и выразим С_А:

 

 

Отсюда С_А=1,550000000001 или 1,55

Производительность по веществу С.

 

 

Рассмотрим последовательное соединение РИС-Н и РИВ

 

СА,2

СА,0

СА,1

РИВ

РИС-Н

 

Запишем уравнение материального баланса для РИС-Н:

 

 

Так как С_В=С_В,0 – 2(С_А,0 – С_А,1)

где С_А,1 – концентрация на выходе из первого реактора.

Время пребывания в РИС-Н равно

 

 

Найдем из этого выражения С_А,1

 

С_А,1=1,567

 

Время пребывания в РИВ рассчитываем по уравнению:

 

 

Проинтегрировав получим:

 

где С_В,1=С_В,0 – 2(С_А,0 – С_А,1)= 0,034   

Отсюда находим С_А,2= 1,5500000000001 или 1,55

С_В,1=С_В,0 – 2(С_А,0 – С_А,1)= 0,034

Производительность:

 

 

Вывод: при анализе различных схем соединения реакторов видно что максимальная производительность при заданных условиях получается при параллельном соединении РИВ и РИС-Н.