Мы поможем в написании ваших работ!
ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
|
Исследование химического процесса, протекающего в гомогенном реакторе идеального смешения
Пусть в реакторе идеального смешения протекает химическая ре-акция превращения н -октана в и -октан и в продукты крекинга:
| н -СH
| - DH1
| изо -C H
| +ΔH2C H
| + C
| H
| ,
| | 8 18
| ®
| 8 18
| ®
|
|
|
|
|
| |
| k 1
|
|
|
|
|
|
|
| | где D H 1 = –7,03 Дж/моль
| при 700
| К –
|
| экзотермическая реакция;
| D H 2= +85,89Дж/моль–эндотермическая реакция.
Представим химическую реакцию в виде
A ¾¾® k 1 B ¾¾® k 2 C + D.
Математическая модель процесса, с учетом уравнений (2.82, 2.84), может быть записана в виде следующей системы уравнений материаль-ного и теплового балансов:
|
|
| dCA
| =
| 1
| ×(C A 0- C A)- k 1× CA;
|
|
|
| |
|
| dt
| t
|
|
|
|
|
|
| |
|
| dCB =
| 1
| (C B 0- C B)+ k 1× C A - k 2× CB;
|
|
| |
|
| dt
| t
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
| dCC
| =
| 1
| (CC 0
| - CC)+ k 2× CB;
|
| (2.94)
|
| |
|
| dt
|
| t
|
|
|
|
|
|
| |
|
| dCD =
| 1 (C D
| - C D)+ k 2× CB;
|
|
|
| |
|
| dt
|
| t
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
| | dT =
| 1 ( T - T ) + (Q 1 × k 1 × C A + Q 2 × k 2 × C B ) × R × T / p ,
|
| | dt
| t
|
|
|
|
|
|
| Cp
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
| | где Р – давление в реакторе, Мпа.
|
|
|
|
|
| | Начальные условия:
|
|
|
|
|
|
|
|
| | при t = 0 C А (0) = C А ,0;C B (0) = CC (0) = CD (0) = 0, R – универсальная газовая
|
| | постоянная, R = 0,00845
| м 3 × МПа
| .
|
|
|
|
| |
|
|
| кмоль × К
|
|
|
|
| | Так как тепловой эффект реакции (Qi) равен величине энтальпии
|
| | i -й реакции(D Hi)с обратным знаком:
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
| Qi =-D Hi,
|
|
|
|
| | то Qi = 7,03 Дж/моль, Q 2 = -85,89 Дж/моль.
|
|
|
| | Для решения системы дифференциальных уравнений может быть
|
| | использован численный метод Эйлера.
|
|
|
|
| | Результаты вычислений приведены на рис. 2.12–2.13.
|
|
| | доли
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| | 0,8
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| | мольн.
| 0,6
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| | Концентрация,
| 0,4
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| | 0,2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
| Время, с
|
|
| | н‐С8Н18, время контакта 6с.
|
| и‐С8Н18, время контакта 6с.
|
| | н‐С8Н18, время контакта 3с.
|
| и‐С8Н18, время контакта 3с.
|
|     
Рис. 2.12. Зависимость концентраций реагирующих веществ от времени
|
|
|
|
|
|
|
|
| | , К
|
|
|
|
|
|
|
| | Температура
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
| Время, с
|
| |
|
| время контакта 3с
|
| время контакта 6с
|
|
Рис. 2.13. Зависимость изменения температуры
от времени
На основании полученных результатов можно судить об изменении концентрации веществ и температуры в реакторе идеального смешения, рассчитать степень превращения компонентов.
|
