ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА «ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ»
Расчет на эвм реактора идеального вытеснения для проведения эндотермических процессов
Методические указания к лабораторной работе
РПК
«Политехник»
Волгоград
2008 г.
УДК 536.629
Расчет на ЭВМ реактора идеального вытеснения для проведения эндотермических процессов: метод. указ. к лабораторной работе / сост.: А.Б. Голованчиков, Н.А. Дулькина, А.В. Ильин, А.А. Шагарова; Волгоград. гос. техн. ун-т. - Волгоград, 2008. - 20 с.
Приведена методика расчета реактора идеального вытеснения с конденсирующимся паром в межтрубном пространстве для обогрева реакционной массы в трубках трубного пучка. Даны таблицы с исходными и справочными данными и расчетными параметрами и их величинами в контрольном примере расчета.
Работа выполняется в процессе изучения дисциплин «Математическое моделирование стационарных систем в химической технологии», «Моделирование объектов и систем».
Предназначены для студентов, обучающихся по направлениям 240100 «Химическая технология и биотехнология» и 150400 «Технологические машины и оборудование».
Табл. 4, рис. 3, Библиогр.: 6 назв.
Рецензент Г.В. Рябчук
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Волгоградского государственного технического университета
© Волгоградский государственный
технический университет, 2008
Введение
Реакторы идеального вытеснения широко применяются в химической и нефтехимической промышленности, а также в близких к ним отраслям производства: фармакологической, пищевой, микробиологической.
Основной проблемой при расчете и проектировании таких реакторов является определение диаметра и числа трубок в трубном пучке, обеспечивающих расчетный объем и поверхность теплопередачи для заданной степени конверсии, кинетике химической реакции, тепловом эффекте (положительной энтальпии реакции) и производительности [1-4].
Цель работы
Изучить методику расчета кожухотрубчатого реактора идеального вытеснения для проведения эндотермических процессов.
Научиться выбирать справочные данные по учебной и научной литературе и подбирать стандартные реакторы [1] по результатам расчетов.
Уметь иллюстрировать проводимые расчеты в виде схем и графиков.
Делать выводы по результатам расчетов на ЭВМ и выбирать оптимальные технологические режимы и геометрические размеры реактора.
Постановка задачи.
Рассчитать технологические параметры и геометрические размеры трубок трубного пучка реактора идеального вытеснения и их число по заданной производительности, степени конверсии основного реагирующего компонента, его тепловому эффекту реакции (положительной энтальпии реакции) и заданной дифференциальной кинетической зависимости в виде степенного уравнения [6] для средней температуры реакционной массы:
.
Пример расчета
Рассчитать кожухотрубный реактор идеального вытеснения для эндотермической реакции этерификации метанола уксусной кислотой с образованием метилацетата и воды.
Стехиометрическое уравнение химической реакции имеет вид [2]
,
.
Общий порядок реакции n=2. Константа скорости реакции описывается уравнением [4]
.
Выбираем температуру
реакционной массы в реакторе так, чтобы
она была ниже температуры кипения самого
легколетучего компонента реакционной
массы. Этот компонент – продукт реакции
– метилацетат с температурой кипения
С
[3]. Принимаем температуру реакционной
массы в реакторе
С.
Тогда константа скорости численно равна
.
Так как концентрация исходных веществ и продуктов реакции в водном растворе незначительна, то физические свойства реакционной массы выбираем как соответствующие физическим свойствам воды при средней температуре
С.
Исходные и необходимые справочные данные для расчета кожухотрубного реактора идеального вытеснения для эндотермической реакции этерификации метанола уксусной кислотой с образованием метилацетата и воды приведены в таблице 1.