4. Расчет реакторов на «температурную устойчивость»

Для того, чтобы осуществить проверку на «температурную устойчивость» достаточно изменить значение оптимальной температуры на несколько кельвинов (10К) в большую и меньшую стороны. Критерием оценки оптимальности принятых решений по-прежнему остается суммарный объем реактора.

а) Меняем значение оптимальной температуры в меньшую сторону.

Т_опт = 488К,

примем Т₁ = 488 – 10 = 478К

Рассчитаем скорость химической реакции:

W_р,А1 = К₁*С_А – К₂*С_В = К₀₁*exp(-Е₁/RT₁)*С_А0(1-Х_А1) - К₀₂*exp(-Е₂/RT₁)* С_А0*Х_А1 = * exp(-78280/8.31*478) * 2,6 * 0,48 - * exp(-121077/8.31*478) * 2.6 * 0,52 = 6,2 – 0,87 = 5,34 (моль/л*с);

W_р,А2 = К₁*С_А – К₂*С_В = К₀₁*exp(-Е₁/RT₁)*С_А0(1-Х_А2) - К₀₂*exp(-Е₂/RT₁)* С_А0*Х_А2= * exp(-78280/8.31*478) * 2,6 * 0,31 - * exp(-121077/8.31*478) * 2,6 * 0,69 = 4 – 1,15 = 2,75 (моль/л*с).

W_р,А3 = К₁*С_А – К₂*С_В = К₀₁*exp(-Е₁/RT₁)*С_А0(1-Х_А2) - К₀₂*exp(-Е₂/RT₁)* С_А0*Х_А2= * exp(-78280/8.31*478) * 2,6 * 0,20 - * exp(-121077/8.31*478) * 2,6 * 0,8 = 2,58 – 1,34 = 1,24 (моль/л*с).

Найдем суммарный объем реактора:

U_P∑= U_P1+ U_P2 + U_P3= + = 0,10 + 0,06+0.07 = 0,25 (м³).

б) Изменим значение оптимальной температуры в большую сторону.

Т_опт = 488К,

примем Т₂ = 488 + 10 = 498К

Рассчитаем скорость химической реакции:

W_р,А1 = К₁*С_А – К₂*С_В = К₀₁*exp(-Е₁/RT₁)*С_А0(1-Х_А1) - К₀₂*exp(-Е₂/RT₁)* С_А0*Х_А1 = * exp(-78280/8.31*498) * 2,6 * 0,48 - * exp(-121077/8.31*498) * 2,6 * 0,52 = 13,7 – 2,96 = 10,74 (моль/л*с);

W_р,А2 = К₁*С_А – К₂*С_В = К₀₁*exp(-Е₁/RT₁)*С_А0(1-Х_А2) - К₀₂*exp(-Е₂/RT₁)* С_А0*Х_А2= * exp(-78280/8.31*498) * 2,6 * 0,31 - * exp(-121077/8.31*498) * 2,6 * 0,69 = 8,84 – 3,69 = 4,91 (моль/л*с).

W_р,А3 = К₁*С_А – К₂*С_В = К₀₁*exp(-Е₁/RT₁)*С_А0(1-Х_А2) - К₀₂*exp(-Е₂/RT₁)* С_А0*Х_А2= * exp(-78280/8.31*498) * 2,6 * 0,20 - * exp(-121077/8.31*498) * 2,6 * 0,8 = 5,7 – 4,55 = 1,15 (моль/л*с).

Найдем суммарный объем реактора:

U_P∑= U_P1+ U_P2 + U_P3= + = 0,05 + 0,04+0.1 = 0,19 (м³).

Полученные результаты отобразим в графике зависимости U_P∑от Т (рисунок 3).Проверка на «температурную устойчивость» показала, что при изменении значения температуры в любую сторону от оптимальной приведет к увеличению объема аппаратов, а это приведет к увеличению времени процесса и к увеличению стоимости аппаратов.

5. Заключение

В соответствии с заданием рассчитали установку для получения вещества В из вещества А. В ходе выполнения курсовой работы:

1. Определили параметры уравнения Аррениуса для прямой и обратной реакций.

2. Составили уравнение материального баланса для каскада реакторов.

3. Рассчитали значение оптимальной температуры.

4. Приняв в качестве критерия оптимизации суммарный объем реакторов каскада, определили значение степени превращения в первом аппарате каскада.

5. Определили значение суммарного объема реактора каскада.

6. Произвели проверку на «температурную устойчивость».

Список используемых источников

1. Кафаров В. В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. –М.; Химия, 1968.-280 с.

2. Кутепов А. М., Бондарева Т. И., Беренгартен М. Г. Общая химическая технология. :Учебн. для техн. вузов. Высшая школа, 1990.- 520 с.

3. Стандарты предприятия СТП ЯГТУ 701-2005,702-2005,703-2006.

4. Сугак А. В., Гончаров Г. М. Математическое моделирование аппаратуры нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств. – Ярославль- ЯПИ, 1992.-68 с.