3.1.3. Расчет показателей процесса восстановления диоксида

углерода по экспериментальным данным

Определение содержания диоксида углерода

Необходимо вычислить площадь контрольного (S _К.П.) и экспериментального (S _Э.П.) пиков хроматограммы. Площадь пиков (мм²) высчитывают по формуле

S = H  L, (22)

где Н – высота пика, мм; L – ширина пика на высоте Н / 2, мм.

Содержание СО₂ (об. доля, %) составит

Cv_(CO2) = S_Э.П.  100 / S_К.П. (23)

Определение степени превращения СО₂

В реакторе протекает процесс восстановления СО₂ по реакции (1). Эта реакция протекает с изменением объема и степень превращения СО₂ (Х_СО2) можно рассчитать по уравнению

Х_СО2 = (С_{0 СО2} - С _СО2) / (С_{0 СО2} + V  С _СО2), (24)

где С_{0 СО2} – начальная концентрация, об. доля, %; С _СО2 – текущая или конечная концентрация, об. доля, %; V – относительная разность объемов смеси при степенях превращения Х = 1,0 и Х = 0.

V = (V_(X=1) – V_(X=0)) / V_(X=0) = (2-1) / 1 = 1. (25)

Определение выхода СО

Выход продукта (В) показывает, как близко реальный процесс приблизился к теоретически возможному, в данном случае – равновесному, определяемому из термодинамического расчета. Выход СО определяют из уравнения

В = Х / Х*  100 (%), (26)

где Х – экспериментально достигнутая степень превращения СО₂, %; Х* – равновесная степень превращения СО₂, %, которую следует рассчитать, используя программу, приведенную в Приложении 1.

Определение скорости превращения СО₂

Скорость процесса восстановления в данном случае определяется количеством диоксида углерода, которое реагирует в единицу времени во всем объеме реакционной зоны. Расчет производится по уравнению

v_СО2 = V₀  Х_СО2 / V_R, (27)

где V₀ – объемный расход смеси, дм³/с; Х_СО2 – степень превращения, дол. ед.; V_R – объем рабочей зоны реактора (объем угля), дм³.

Исходные данные и результаты экспериментального исследования заносят в таблицу 3.

Таблица 3 – Экспериментальные и расчетные данные

Условия опыта, расчетные данные	№ опыта
Концентрация СО2 в исходной смеси, С0 СО2, об. доля,%	1	2	3	4
Объемный расход смеси, V0, дм3/с
Температура, Т, К
Концентрация СО2 на выходе, С СО2, об. доля,%
Степень превращения, Х СО2, %
Скорость превращения, v СО2, дм3/с
Выход, %

3.1.4. Задание к лабораторной работе по восстановлению

диоксида углерода

1. Определить влияние температуры на степень превращения и скорость процесса восстановления СО₂. Рекомендуемый диапазон температур – 973-1273 К.

2. Определить влияние объемной скорости газового потока на степень превращения СО₂ и скорость процесса восстановления. Рекомендуемый расход смеси______________.

3. По результатам экспериментального исследования следует построить графические зависимости степени превращения и скорости превращения от соответствующих параметров процесса.

4. На основании анализа экспериментальных данных и известных теоретических положений сделать вывод об оптимальных условиях проведения процесса и путях его интенсификации.