Глава 3. 113

И^_А(С; 7) = -к&а-Х_А)² + к,,с_кс₅. 124

| 139

Отвечает ли полученный результат устойчивому режиму работы ре­актора идеальною смешения?Глава і 193

Определить оптимальную степень превращения вещества А в реак­торе, оптимальный объем реактора вытеснения и себестоимость про­дукта Я.Глава 5. 281

при температуре, °С:Глава 6. 314

4.3-6 0,84; 41 л; 217,8 руб./кмольсписок 336

Определяем время пребывания в реакторе:

^ V 300 3600 ,. __в

х = — = = 64,78 с,

1/₀ 16,66 1000

но

т =

и, следовательно,

к = -у = _т = 0,0266 м³ / (кмольс).

тС_А0(1-*_А) 64,78 -2,38(1 -0,613)²

Пример 4.2-4. Процесс описывается реакцией типа 2А —> К с констан­той скорости к = 0,065 м³/(кмоль с). Концентрация вещества Я в вы­ходном потоке равна 2,5 кмоль/м³. Процесс проводится в установке (см. рис. 4.13), состоящей из смесителя Си, реактора и делителя Д, где полностью отделяется продукт Я, а непрореагировавшее вещество А возвращается в реактор. Установка перерабатывает 20 кмоль/ч исход­ного вещества, которое поступает с концентрацией 1,4 кмоль/м³. Сте-

9-3968

пень превращения вещества А в реакторе составляет 0,7, а концентра­ция вещества А в рецикле равна концентрации его на входе в установку.

Определить производительность установки по продукту R, необхо­димый объем реактора смешения, объем рецикла и концентрацию ве­щества R в выходном потоке.

Решение. Определяем объемный поток на входе в установку:

^исх = 1 _исх/С_А, _исх = 20/1,4 = 14,28 М³/ч.

Рассчитываем производительность установки по продукту R:

^к = ^_исх^ = 20І = 10 кмоль/ч.

А

Находим концентрацию вещества А на выходе из реактора: ^Са = ^CAûO - *а> ⁼ МО - 0,7) = 0,42 кмоль/м³

Определяем концентрацию вещества R на выходе из реактора:

C_R = С_АОх_л = 1,4 0,72— = 0,5 кмоль/м³. v_A 2

Рассчитываем объемный поток на входе в реактор: У₀ = y_R/C_R = 10/0,5 = 20 м 7ч.

Находим объемный поток рецикла:

^рс, - У₀ - ' 20,0 - 14,28 = 5,72 н>/ч.

Определяем время пребывания в реакторе:

_{т =} ^а ₌ 0J _{= 85 4? с}

^ло(І-^А)² 0,065-1,4.(1- 0,7)²

Рассчитываем объем реактора смешения:

Vp = У₀т = 20,0-85,47/3600 = 0,475 м³.

Находим концентрацию вещества R на выходе из установки: "„С* = и C_R = = 10/14.28 = 0,7 кмоль/м³.

Пример 4.2-5. В установке, состоящей из смесителя Си, реактора сме­шения и делителя Д (см. рис. 4.13), осуществляется реакция типа А —» R —> S с константами скоростей Аг, = 1,8 ч^-1 и к₇ — 0,8 ч""¹. В дели­теле Двещество А отделяется от продуктов реакции и с концентрацией, равной концентрации вещества А в исходном потоке, возвращается в реактор. Объемный расход с концентрацией вещества А 2,5 моль/л со­ставляет 120 л/мин.

Определить максимальную часовую производительность установки по продукту Я, объем реактора смешения и объем рецикла.

Решение. Максимальная производительность по продукту И будет соответствовать его максимальной концентрации, которая соответст­венно будет определяться оптимальным временем пребывания (см. табл. 2.1).

Рассчитываем оптимальное время пребывания реакционной смеси в реакторе смешения:

т = . - ¹ —=0,83 ч.

Определяем концентрации веществ А и К на выходе из реактора:

С_А =—-— = — = 1,0кмоль/м³;

^А 1 + ^т 1 + 1,80,83

С 2 5

Со - т гт^ г = — = 0,6кмоль/м³.

^к + + (1 + 1,8-0,83X1 + 0,8-0,83)

Находим степень превращения вещества А:

₌ ^САО~^СА ₌ 2,5-1.0 _д С_Ао 2,5

Из материального баланса по веществу А УцС_А0(\ - х_А) = ^_ЦС_А0 и баланса по потокам для смесителя объемом У₀ = У_ИСХ + находим, что

У₀ = У_псх/хд - 120/0,6 = 200 л/мин.

Определяем объемный расход рецикла:

% = ^У0 + У_ю = 200 - 120 = 80 л/мин.

Рассчитываем производительность по продукту И:

60

Д' = V Си = 200-0,6 = 7,2 кмоль/ч.

^{к 0 к} 1000

Определяем объем реактора смешения:

V = V₀x = 200 0,83-^- = 9.96 м-\ ^{р 0} 1000

Пример 4.2-6. Процесс проводится в установке с рециклом (см. рис. 4.12).

Рассчитать минимальную длину реактора вытеснения диаметром 25 мм для проведения жидкофазного процесса, описываемого слож­ной последовательной реакцией типа

к_{ к, А -> Я -> 5

с константами скоростей к_х = 2,8 мин^-1 и к₂ = 3,2 мин'¹, соответству­ющую максимальной производительности по продукту К. Объемный расход вещества А с концентрацией 3,6 кмоль/м³ составляет 240 л/ч. Концентрация вещества А в рецикле равна исходной.

Решение. Минимальный объем реактора вытеснения будет соответ­ствовать оптимальному времени пребывания реакционной смеси в ре­акторе вытеснения, которое для рассматриваемого условия определя- ется уравнением (см. табл. 2.2)

Inf ІпМ

т = -—-2- = iL. = 0,33 мин.

/с] -к₂ 2,8-3,2

Определяем концентрацию вещества А на выходе из реактора по уравнению

Сд - С_АОе-*»^т = 36 е-2,8-0,ЭЗ аг 1,43 кмоль/м³,

что соответствует степени превращения вещества А равной 0,6.

Из материального баланса по веществу А ^₀С_А0(1 - х_А) - ^_рецС_А0 и баланса по потокам для смесителя У_{) = К_ксх + К_рси находим

^vo = ^исхАа = ²⁴0 /0,6 = 400 л/ч.

Рассчитываем объем реактора вытеснения:

W ^{= V}0^T = 400-0,33/60 - 2,2 л.

Определяем длину реактора вытеснения:

, 4v 4-2,2 10"³ . .. L = —у = ~т — 4,48 м.

^KD 3,14(25 -КГ³)^-