Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теория химико-технологических процессов органического синтеза. Учебное пособие
.pdf
На вход в реактор со скоростью 4 000 кг/ч подается смесь, содержащая 50 % молекул А и 50 % молекул инертного компонента.
Молекулярные массы А и инертной компоненты равны соответственно МА = 40 и Мин = 20. Объемная скорость притока смеси u =
2 000 л/ч. Определить размер реактора для достижения степени
конверсии вещества А, равной 0,35.
Задача 2. Для параллельных реакций
А → B (k1) r1 = k1CA;
A → C (k2) r2 = k2CA
установить тип реактора и условия максимальной селективности по
продуктам B и С, если C
= 10 моль/л, к1: к2 = 2, а степень конвер-
A,0
сии А меняется от 0,2 до 0,9.
Задача 3. В периодическом реакторе при 300 К и давлении
атм. в изотермическом и изобарическом режиме протекает газо-
5
фазная реакция
А → B + С.
Начальный объем реакционной смеси – 0,5 м3, константа скорости
реакции к = 1014ехр(−10000/Т) ч−1; теплота реакции QA =
−6280 кДж/кмоль; начальные концентрации B и С равны нулю. Рассчитать зависимость степени конверсии от времени и определить зависимость количества подводимого тепла от времени, необходимого
для поддержания условий изотермичности.
Задача 4. В периодическом реакторе при постоянной темпе-
ратуре проводят реакцию второго порядка в жидкой фазе. Константа скорости реакции kА = 0,05 литр/моль·мин, имеет начальную
концентрацию С
= 2 моль/л. Непроизводительное время между
А,0
загрузками реактора t0 = 20 мин. Каково должно быть время работы
реактора при каждой загрузке, чтобы максимизировать его производительность?
Задача 5. Требуется произвести 4752 молей вещества B в ре-
акции
A → R
с к = 0,020 мин
−1
в жидкой фазе в течение 10 ч производственного
дня и 99 % степени конверсии вещества А в периодическом реакторе, взяв 0,26 ч для наполнения реактора и нагрева до температуры реакции и 0,90 ч, чтобы выгрузить реактор и подготовить для
141
следующей загрузки реактора. Определить объем реактора, если
((((
))))
,
3
A A A
r k C
реактор содержит чистое вещество А в концентрации 8 моль/л.
Задача 6. Реакцию
A + B → C + D + …
первого порядка по отношению к каждому исходному реагенту с
kА = 4,0·10−5 л/моль · с при 25 °С проводят в жидкой фазе в реакторе
идеального вытеснения. Определить объем реактора при 80 % конверсии вещества А, если начальная концентрация каждого из исходных реагентов была 0,075 моль/л, объемная скорость подачи
смеси – 1,75 л/мин.
Задача 7. Реакцию первого порядка
А → B
проводят изотермически в реакторе идеального вытеснения объемом
м3. Величина объемной скорости подачи реагента – 0,05 м3/мин и
2
kА = 0,02 мин−1. Определить в стационарном режиме степень конвер-
сии для этого реактора и объем каскада реакторов идеального смешения непрерывного действия при той же степени конверсии.
Задача 8. Разложение диэтилового эфира на метан, водород и
оксид углерода является реакцией первого порядка с константой
скорости реакции при 504 °С kА = 4,3·10
−4 с−1
. Каким должен быть
объем реактора идеального вытеснения, для того, чтобы достичь
60 % степени разложения эфира (конверсии), если объемная скорость поступления эфира в реактор – 0,1 моль/с при температуре
504 °С и давлении в 1 бар? Реактор работает при постоянной температуре и давлении.
Задача 9. Реакцию
А → B + С
проводят в газовой фазе и изотермически в реакторе идеального вытеснения. Чистое вещество А поступает в реактор с объемной скоростью в 1 л/с, давление в реакторе остается постоянным в 150 бар.
Кинетическое уравнение
− =
− =
− =− =
ределить объем реактора для 50 % конверсии вещества А при С
где kА = 1,25 л2/моль2 · с. Оп-
=
А,0
0,05 моль/л.
Задача 10. Экзотермическая реакция первого порядка
А → B
142
проходит в реакторе идеального вытеснения. Определить объем
реактора, требуемый для 90 % конверсии вещества А, если процесс
– адиабатический.
Справочные данные по веществу: С
С
= 264,1 Дж/моль · К; u0 = 360 л/ч; ∆HRA = −19 000 Дж/моль;
PB
С
= 2,5 моль/л; d = 0,85 гр/см3; kА = 2,1·107 ехр(−6500/Т) мин
А,0
Т
= 325 К.
0
= 143,75 Дж/моль · К;
Р А
−1;
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица перевода нестандартных единиц
Величина Единица Символ
Отношения
единицы
Объем Литр л 1л =10
=10
Давление Бар bar 1 bar = 105 Па = 100 кПа =
= 10
−3 м3
−1
3 см3
МПа
= 1 дм3 =
Энергия Калорий кал 1 кал = 4,1840 Дж
Температура
Градус
Цельсия
°С
Т(К) = Т(С) + 273,15
143
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Лебедев, Н.Н. Теория химических процессов основного
органического синтеза / Н.Н. Лебедев, М.Н. Манаков, В.Ф. Швец;
общ. ред. Н.Н. Лебедева. – 2-е изд., перераб. – М.: Химия, 1984. –
376 с.
2. Потехин, В.М. Основы теории химических процессов тех-
нологии органических веществ и нефтепереработки / В.М. Потехин,
В.В. Потехин. – 2-е изд., испр. и перераб. – СПб.: Химиздат, 2007. –
944 с.
3. Жоров, Ю.М. Термодинамика химических процессов:
справочник / Ю.М. Жоров. – М.: Химия, 1985. – 464 с.
4. Бенсон, С. Термодинамическая кинетика / С. Бенсон. – М.:
Мир, 1971. – 308 с.
5. Эмануэль, Н.М. Курс химической кинетики / Н.М. Эмануэль, Д.Г. Кнорре. –
6. Missen, R.W. Introduction to chemical reaction engineering
and kinetics / R.W. Missen, C.A. Mims, B.A. Savill. – John
Wiley&Sons, Inc., 1998. – 673 p.
4-е изд. – М.: Высшая школа, 1984. – 463 с.
144
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]