Расчет изотермических периодических реакторов идеального смешения

МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ИДЕАЛЬНЫХ ГОМОГЕННЫХ РЕАКТОРОВ.

(ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ)

Три типа идеальных реакторов.

1. Периодический реактор идеального смешения.

2. Непрерывный реактор идеального вытеснения (РИВ).

3. Непрерывный реактор идеального смешения.

Периодические процессы применяются, главным образом, для производства малотоннажных продуктов, получаемых в большом ассортименте на одном и том же типовом оборудовании.

Для расчетов периодических процессов необходимо составлять баланс времени работы реактора. Полный цикл его работы складывается из целого ряда последовательных операций. При этом

τ_ц =

где,

τ_i ‒ продолжительность одной операции;

n ‒ число последовательных операций в цикле.

Обычно для нового производства задается объем выпуска продукта в год. При заданной производительности по целевому продукту В (G_В, т/год) расчет сводится к определению числа реакторов для известного полного объема единичного реактора V_п.

W*τ_ц

n = (1,1÷1,15) ————

V

Где,

W ‒ объем реакционной массы, перерабатываемой в 1 час, м³/час;

τ_ц ‒ τ + τ_н.з. ‒ время цикла, час;

τ_н.з. ‒ время непроизводительных затрат, час;

V ‒ рабочий объем принятого для осуществления процесса единичного реактора, м³;

1,1÷1,15 ‒ коэффициент запаса.

Связь между полным и рабочим объемами реактора осуществляется через коэффициент заполнения φ: V = V_п* φ, где, φ < 1.

φ = 0,7÷0,8 ‒ для невспенивающихся, слабо перемешиваемых сред.

φ = 0,5÷0,6 ‒ для кипящих, вспенивающихся сред.

Величина W определяется из заданной производительности по целевому продукту G_В.

Вначале находится мольное количество целевого вещества В, получаемого в год (кмоль/год):

=

Затем определяется количество вещества В, получаемого в час (кмоль/час):

F_B = =

Связь между количеством целевого вещества В и определяющего исходного вещества А определяется в виде:

F_B =

Для простых реакций Ф_В = 1, поэтому по заданной степени превращения определяющего реагента А вычисляется

=

Тогда,

W =

[кмоль/м³]

Для сложных реакций при нахождении и затем W нужно учитывать величину интегральной селективности . В изотермических условиях является функцией степени превращения определяющего реагента А и вычисляется по соответствующей формуле.

Дата добавления: 2014-01-20