Инженерные расчеты в химической технологии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• Задача 2

 

	4НСl+O2↔2Cl2+2H2O
Вещество	∆Н˚,кДж/моль	S˚, Дж/(моль*К)	а	в*10 ^3	с*10^5	Tкр
НСl	-92,3	186,7	26,53	4,6	1,09	324,6
О2	0	205,03	31,46	3,39	-3,77	154,8
Сl2	0	223	36,69	1,05	-2,52	417,2
H2O	-241,84	188,74	30	10,71	0,33	647,4
Реакция	-114,48	-128,35	-4,2	1,73	-4,97
					Ркр	t	p	γ
t(К)	1060				81,5	3,266	0,736	1,009
р(Па)	6	60			50,1	6,848	1,198	1,015
β(y)	1,05				76,1	2,541	0,788	1,002
					218,3	1,637	0,275	0,987
	M0	0,549
	M1	0,274
	M-2	0,291			Р1	9,692
	∆G	25045,73			Р2	28,013
	lnKa	-2,8420			Р3	11,148
	Ка	0,0583			Р4	11,148
	Kγ	0,93				60,000
	Kp	0,0627			N	1,8758
	Ха	0,697

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• Задача 2

 

Целевой продукт реакции  В получают по реакции второго  порядка при взаимодействии реагентов  А и Y. Параллельно протекает реакция второго порядка, в ходе которой образуется продукт D.

A+Y→B+…

A+Y→D+…

Исходные реагенты взяты  в эквимолекулярном соотношении  с начальными концентрациями С_А0=С_Y0=0,5 моль/л.

В периодических условиях получены следующие экспериментальные  данные:

t, мин	3,5	7	10,5	14	17,5	21	28	35
СА	0,452	0,408	0,367	0,328	0,297	0,264	0,218	0,173
СВ	0,033	0,062	0,089	0,114	0,134	0,157	0,187	0,217

 

1.Рассчитать константы  скорости целевой и побочной  реакции.

2.Рассчитать оптимальную  степень конверсии, стоимость  продукта В, начальный мольный  поток F_A0, мольный поток побочного продукта D-F_D, а также объемы реактора идеального смешения и реактора идеального вытеснения, если процесс проводят без рецикла, а побочный продукт реализуется.

3.Рассчитать оптимальную  степень конверсии, стоимость  продукта В, начальные мольные  потоки  F_A00 и F_Y0 , возвратный мольный поток  F_A, и мольный поток побочного продукта D-F_D, а также объемы реакторы идеального смешения и реактора идеального вытеснения, если процесс проводится с выделением и рециркуляцией реагента А, а побочный продукт не используется.

 

Поток целевого продукта В, кмоль/ч	5
Стоимость реагента А, руб/кмоль	2
Стоимость реагента Y, руб/кмоль	0,8
Стоимость продукта D, руб/кмоль	0,2
Затраты на амортизацию  оборудования, SRV, руб*м-3*ч-1	0,01
Затраты на выделение  и рециркуляцию непревращенного  реагента А, руб/кмоль	0,1
Начальные концентрации реагентов СА0=СY0, моль/л	0,5

 

 

 

 

 

 

 

 

С рециклом

 

 

 

1.Вносим данные 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Концентрация побочного  продукта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Проверка линейности соотношения СВ и СD, график:

4.Расчет константы  скорости:

4.1 объединение векторов:

 

 

 

 

4.2 константа отношения

 

4.3 прямолинейность функции

 

 

 

 

 

4.4.Константа суммарная:

 

 

4.5 Константа скорости:

 

 

 

 

 

 

 

5. Вводим данные для  процесса без рецикла:

 

 

 

6. Расчет селективности:

 

 

 

 

 

7. Расчет степени конверсии:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Начальный мольный поток:

 

 

 

9. Мольный поток побочного  продукта:

 

 

 

10. Себестоимость продукта  В:

 

 

11. Объем РИВ:

 

12. Объем РИС:

 

 

 

13. Вводим данные для процесса с рециклом:

 

 

 

14. Расчет степени конверсии:

 

 

 

 

 

 

 

 

15.Возвратный мольный  поток:

 

 

 

16. Начальные мольные  потоки F_A00 и F_Y0:

 

 

 

17.Мольный продукт  побочного продукта:

 

 

18. Себестоимость продукта В:

 

 

19. Объем  РИС:

 

 

 

 

 

 

20. Объем РИВ:

 

 

 

 

 

Вывод: степень конверсии, себестоимость и объемы реакторов  при процессе без рецикла больше, чем в процессе с рециклом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Экономические расчеты

 

• Задача 1

Хлорпентан  получают в условиях работы № 6  в РИС. Реагенты подаются в реактор с одинаковой объемной скоростью.

Рассчитать оптимальную  степень конверсии бромпентана, стоимость процесса, себестоимость  хлорпентана, объем РИС, объемную скорость, мольные потоки реагентов на входе  и выходе из реактора, если процесс проводят без рецикла и с рециклом непревращенного бромпентана. Производительность по хлорпентану F_B=6 моль/ч. начальные концентрации бромпентана- 10 кмоль/м³, хлорида лития-30 кмоль/м³. Стоимость реагентов: бромпентан-5 руб/кмоль; хлорид лития – 1 руб/кмоль. Переменные затраты на оборудование составляет 0,3руб/(м³ *ч). Стоимость рецикла- 0,5 руб/кмоль. Значение константы скорости реакции взять из работы №6.

 

1.Вносим  данные для  процесса с рециклом:

 

 

 

 

 

2. Расчет оптимальной  степени конверсии бромпентана:

 

 

 

 

 

3. Себестоимость хлорпентана:

 

 

 

4.  Расчет мольных  потоков реагентов А и Y на входе и на выходе из реактора:

 

 

 

 

5. Расчет объемной  скорости реагентов A и Y:

 

 

 

6. Расчет объема РИС:

 

 

 

7. Расчет стоимости  процесса:

 

 

8. Данные для процесса  без рецикла:

 

 

 

 

9.Оптимальная степень  конверсии бромпентана:

 

 

 

 

 

 

 

10. Себестоимость хлорпентана 

 

 

 

11. Расчет мольных потоков  реагентов А и Y на входе и на выходе из реактора:

 

 

 

 

 

12. Расчет объемной  скорости реагентов A и Y:

 

 

 

13. Расчет объема РИС:

 

 

 

 

14. Стоимость процесса:

 

 

 

Вывод: При проведении процессов без рецикла себестоимость, степень конверсии, объем РИС  больше чем с рециклом.