lektsii_bav_Tovkusм

по второй реакции

,

по третьей реакции

.

Суммируем: 2772,74 кг – 100%-ый бензол, но технический бензол по условию содержит 2,5% примесей. Количество примесей:

.

Таблица метериального баланса.

Введём перерасчётный коэффициент:

где Q – заданная годовая мощность, кг/год;

Тэф – эффективный фонд рабочего времени в году; g – количество компонента, который мы считаем.

Дано:

Q = 1500 тонн/год,

Тэф = 7740 часов, g = 1000 кг.

.

Каждое число в таблице материального баланса умножим на К.

Часовая производительность.

Расчёт объёма реактора для периодического процесса.

Рассчитаем объём реактора для процесса получения железного порошка:

Fe + 5 CO → Fe(CO)5

Молекулярная масса: 56 5*28=140 196

При нагревании идёт обратная реакция:

Fe(CO)5 → Fe + 5 CO

Тэф – эффективный фонд времени, рассчитывается как: 365 дней ∙24 часа = 8760 часов

На капитальный ремонт отводится 10 суток, а через каждые 700 часов производится текущий ремонт продолжительностью 72 часа.

Таким образом, на капитальный ремонт затрачивается:

10 дней ∙ 24 часа = 240 часов

Тогда Тэф за вычетом капитального ремонта: Тэф = 8760 часов – 240 часов = 8520 часов На текущий ремонт затрачивается:

Тогда Тэф = 8760 – 240 – 780 = 7740 часов

Время цикла – продолжительность всех операций, которые входят в

цикл:

загрузка – 3 часа;

опрессовка – 3 часа;

синтез – 50 часов;

охлаждение – 4 часа;

продувка – 4 часа;

выгрузка – 3 часа.

Таким образом, время цикла τ = 64 часа.

В году можно провести циклов:

nц = 7740/64 = 121 циклов в году

Теперь рассчитаем, сколько с одной операции получим продукта, если по проектному заданию нужно получить 6000 тонн в год (Qгод = 6000 т/год).

За одну операцию получим:

кг/операцию

По заданию: содержание Fe в исходном сырье 96%, степень превращения Fe 80%, насыпной вес 1600 кг/м3.

С одного кубического метра реакционного объёма получим:

Общий реакционный объём:

Примем число колонн равным трём:

Рассчитаем объём аппарата для периодического процесса при следующих исходных данных:

η – выход продукта по стадиям в долях.

Рециркуляционные процессы.

Применяются, когда возникают термодинамические или кинетические ограничения.

Например, кинетические затруднения – обратимая реакция:

А↔В

Термодинамические ограничения – сложные реакции, например, параллельно-последовательные:

окись этилена(С)→ СО2 + Н2О

Н2С=Н2С (А)

СО2(В) + Н2О

Коэффициент рециркуляции.

Na – рециркуляционный поток; Nс – свежий поток;

Nр – расходный поток. Nс = Nр = N – N ∙ α

α – доля возвращающегося сырья.

Nс = N(1 – α)

Коэффициент рециркуляции – отношение общей нагрузки к свежей.

Кр всегда больше 1.

Материальный баланс рециркуляционного процесса.

Определить полную загрузку реактора хлорирования бензола при рециркуляции хлора и бензола, если известно, что загрузка свежего бензола N1 = 117 кг/ч. Массовое отношение хлора и бензола постоянно на входе и составляет 0,82. В реактор возвращается в виде рециркулята 90% непрореагировавшего бензола и 80% хлора, реакционная масса, включая потери имеет следующий состав (в массовых долях):

хлорбензол (ХБ) – 31,74%;

дихлорбензол (ДХБ) – 15,59%;

НCl – 17,94%; Бензол – 24,7%; Cl2 – 10%.

Всего: 100%.

Обозначим.

N – полная загрузка; N1 – свежий бензол;

N2 – рециркулят бензола;

N3 – свежий хлор;

N4 – рециркулят хлора;

N5 – потери бензола;

N6 – потери хлора;

N7 – ХБ;

N8 – ДХБ;

N9 – НCl;

Порядок расчёта.

1. Начертим схему и обозначим материальные потоки.

2.Определяем рециркуляционные потоки бензола N2 и потери бензола N5.

N2 = (N*0,247)*0,9 = 0,2223*N

N5 = N*0,247 – 0,2223*N = 0,0247*N

3.Аналогично определяем рециркуляционные потоки хлора N4 и потери хлора N6.

N4 = (N*0,10)*0,8 = 0,08*N

N5 = N*0,1 – 0,08*N = 0,02*N

4.Составим уравнения материального баланса. N1+N3 = N5+N6+N7+N8+N9

N1+N3 = 0,0247*N+0,02*N+0,3174*N+0,1559*N+0,1797*N N1+N3 = 0,6977*N

(N3+N4)/(N1+N2) = 0,82

117+N3 = 0,6977*N

(N3+0,08*N)/(117+0,2223*N) = 0,82

Решаем систему двух уравнений с двумя неизвестными с помощью оболочки MathCad.

Given

117+N3 = 0,6977*N

(N3+0,08*N)/(117+0,2223*N) = 0,82

X = find (N, N3)

X= (357,634; 132,521)

N = 357,634; N2 = 0,2223*N; N2 = 79,502; N3 = 132,521

N4 = 0,08*N; N4 = 28,611; N5 = 0,0247*N; N5 = 8,834

N6 = 7,153; N7 = 113,513

N8 = 53,755; N9 = 64,267