Практическая работа №5

     Тема: Расчет различных реакторных систем процессов

                нефтехимического синтеза

     Цель: Научиться рассчитывать различные реакторные системы процессов нефтехимического синтеза

Теоретические основы

     Определение основных размеров аппаратов базируется на данных работы опытных и промышленных установок. Исходными данными являются объем перерабатываемых материалов (объемный поток) и время контакта (пребывания)t или объемная скорость и = .

Для газофазной системы объемный поток при нормальных условиях определяется по формуле

W = W_j0·22,4,

где W_j0 – объем j-го исходного вещества, перерабатываемого в единицу времени.

При температуре t объемный поток составит

       W_· Т

W₀ = ¾¾¾¾ .

       273

Рабочий объем реактора

V =W₀·t =  .

     Реакторы смешения – это емкостные аппараты с перемешиванием механической мешалкой или циркуляционным насосом. Для идеального смешения характерно абсолютно полное выравнивание всех характеризующих реакцию параметров по объему реактора.

В реакторе идеального смешения в жидкой фазе протекает реакция А+Y→B+Z.

     Материальный баланс по веществу А для реактора идеального смешения, работающего в стационарном режиме, т.е. тогда, когда в нем во времени не происходит никаких изменений имеет вид:

F_A,0 - F_A + r_AV = 0

или

F_A,0 - F_A = - r_AV = k·C_A·C_Y·V,

где F_A,0 , F_A  - мольный поток вещества А на входе и выходе, моль/с; V – рабочий объем реактора, л.

     По определению степени превращения

F_A,0 - F_A  = F_A,0 ·Х_А = F_В

или   

       F_B            G_B

F_A,0 =¾¾ = ¾¾¾

         Х_А        М_В·Х_А

Тогда                                                       

                                                                              F_A,0 Х_А

V = ¾¾¾

       k C_AC_Y

C_A = C_A,0 (1 - X_A)

C_Y = C_Y,0 - C_A,0· X_A

     Реактор идеального вытеснения – это трубчатый реактор, в котором сечение постоянно, все параметры (температура и концентрации веществ) по сечению однородны и меняются только в зависимости от расстояния от входа, причем реакционная смесь движется вдоль оси трубы по принципу ²поршня², без продольного (осевого) перемешивания.

V = F_A,0

Варианты заданий

Порядок выполнения работы

1. Время пребывания потока пропана в зоне реакции, рассчитанное при температуре входа 550⁰С и атмосферном давлении, равно 3с Входящий мольный поток, W_j0 = 10 моль/с, найти рабочий объем реактора.

2. В реакторе идеального смешения в жидкой фазе протекает реакция А+Y→B+Z. Кинетическое уравнение имеет вид: - r_A = k·C_A·C_Y моль/(л · с);

k = 0,6 с · л/моль; С_А,0 = 6 моль/л; С_Y,0= 8 моль/л; Х_А = 0,6; М_В = 100г/моль; G_В=10000 т/год. Установка работает 8000 ч в году. Потерями пренебречь. Определить рабочий объем V.

3. В реакторе идеального вытеснения протекает реакция A →B +Z. Кинетическое уравнение имеет вид: - r_A = k·C_A моль/(л · с); k = 0,4·10^-3 с^-1;        С_А,0 = 4 моль/л; Х_А = 0,6; М_В = 100 г/моль; G_B = 15000т/год. Установка работает 6000 ч в году. Потерями пренебречь. Считая реактор изотермическим, определить рабочий объем V.

4. Объемная скорость потока пропана в зоне реакции, рассчитанная при температуре входа 620⁰С и атмосферном давлении, равна 0,5 с^-1. Входящий мольный поток, W_j0 = 50 моль/с, найти рабочий объем реактора.

5. В реакторе идеального смешения в жидкой фазе протекает реакция А+Y→B+Z. Кинетическое уравнение имеет вид: - r_A = k·C_A·C_Y моль/(л · с);

k = 0,8 с · л/моль; С_А,0 = 9 моль/л; С_Y,0= 7 моль/л; Х_А = 0,6; М_В = 100г/моль; G_В=10000 т/год. Установка работает 8000 ч в году. Потерями пренебречь. Определить рабочий объем V.

6. В реакторе идеального вытеснения протекает реакция A →B +Z. Кинетическое уравнение имеет вид: - r_A = k·C_A моль/(л · с); k = 0,5 ·10^-3 с^-1;        С_А,0 = 8 моль/л; Х_А = 0,6; М_В = 150 г/моль; G_B = 20000т/год. Установка работает 9000 ч в году. Потерями пренебречь. Считая реактор изотермическим, определить рабочий объем V.

7. Время пребывания потока пропана в зоне реакции, рассчитанное при температуре входа 645 ⁰С и атмосферном давлении, равно 5с Входящий мольный поток, W_j0 = 45 моль/с, найти рабочий объем реактора.

8. В реакторе идеального смешения в жидкой фазе протекает реакция А+Y→B+Z. Кинетическое уравнение имеет вид: - r_A = k·C_A·C_Y моль/(л · с);

k = 0,9 с · л/моль; С_А,0 = 5 моль/л; С_Y,0= 7 моль/л; Х_А = 0,8; М_В = 400г/моль; G_В=30000 т/год. Установка работает 8500 ч в году. Потерями пренебречь. Определить рабочий объем V.

9. В реакторе идеального вытеснения протекает реакция A →B +Z. Кинетическое уравнение имеет вид: - r_A = k·C_A моль/(л · с); k = 0,2·10^-3 с^-1;        С_А,0 = 6 моль/л; Х_А = 0,7; М_В = 100 г/моль; G_B = 10000т/год. Установка работает 8000 ч в году. Потерями пренебречь. Считая реактор изотермическим, определить рабочий объем V.

Контрольные вопросы:

1. Какие реакторы называют реакторами смешения?

2. Что характерно для идеального смешения?

3. Что является достоинством реакторов смешения?

4. Какие реакторы называют реакторами вытеснения?

5. Что предполагает идеальное вытеснение?

6. Назовите достоинства и недостатки реакторов вытеснения.