Семинар РИС. Семинар12. К-РИС балансы 03.05.21. Семинар 12 1
 Скачать 81 Kb.
|
|
Семинар 12 1) Эндотермическая реакция 2А → R+S – 68000 Дж проводится в каскаде из двух реакторов ИС с равными объемами; сА0 = 2 кмоль/м3, ср = 2900 Дж/кг∙К, =1140 кг/м3, V0 = 0,020 м3/с, входная температура потока t0 = 22 0С, степень превращения А на выходе из каскада равна 0,8, температуры в реакторах t1 = 22 0С и t2 = 35 0С. Константа скорости реакции k1 при температуре t1 равна 0,06 м3/(кмоль.с) и при температуре t2 - k2 = 0,085 м3/(кмоль.с). Для поддержания заданного температурного режима в реакторах в них подается пар с удельной теплотой парообразования r= 2,4106 Дж/кг. Определить: объемы реакторов и расход водяного пара, подаваемого в каждый реактор для поддержания заданного температурного режима.  Решение При равных объемах реакторов 1= 2.  где САк = СА0(1-хА)= 0,4 кмоль/м3. В уравнение одно неизвестное СА1. находим СА1=0,81 кмоль/м3. Объемы реакторов: Vp1= Vp2 = V0  Vp1= Vp2 = 0,3 м3. Составим тепловой баланс для схемы в целом и рассчитаем общее количество пара: q вх + q пар = q вых + q хр СpV0 ( tк –t 0) +1/2QрV0(сА0– сАк)103 = Gпарr.  = 0,81 кг/с.4) Расчет количества пара, подаваемого отдельно в реакторы. Выделим какой-либо реактор (допустим 1-й) и составим для него тепловой баланс: 1/2QрV0 (сА0– сА1)103 = Gпар,1r. Gпар,1= 0,34 кг/с. Легко найти: Gпар,2= Gпар – Gпар,1 =0,47 кг/с. 2) Реакция A + В R с константой скорости, равной 0,5 м3/(кмольс), проводится в установке состоящей из 2-х реакторов смешения, имеющих объёмы 0,2 и 0,6 м3. Сравнить схемы по производительности по продукту R.  В  ещества А и В поступают раздельно. Объёмный расход смеси, содержащей компонент А с концентрацией 1,5 кмоль/м3, составляет 3 м3/ч, объёмный расход смеси, содержащей компонент В с концентрацией 2 кмоль/м3, равен также 3 м3/ч. 3) Составить материальный баланс абсорбционного узла (подсистемы абсорбции SO3) в производстве серной кислоты производительностью 580 т в расчете на 100 %-ую H2SO4 G100 в сутки. Известно, что в абсорбере А поглощается 98% поступающего SO3. Абсорбер орошается 98,5%-ой серной кислотой, продукционная кислота G93,6 имеет концентрацию 93,6 мас.%.  Решение. Поместим реакционный узел в оболочку и определим материальные потоки входящие и выходящие. Всего 3 входящих и 2 выходящих потока. Материальный баланс должен выполняться всегда. 1) Баланс по общей массе: GвхSO3 + GН2О(общая) = Gвых SO3+ G93,6 где GН2О(общая) = G1+ G2 и GвхSO3 Gвых SO3= Gпогл SO3 2) Находим количество G93,6 , зная по условию G100 =580 т/сутки или  =24,1 т/ч. Тогда количество продукционной кислоты:  = 25,7 т/ч и  . 80 и 98 – молярные массы SO3 и H2SO4. 3) Расчет количества воды, поступающей в систему:  Чтобы найти G1 и G2, надо выделить элемент (аппарат) куда эти потоки поступают. Так, поток воды G2 поступает в сборник, куда также поступает кислота с концентрацией 98,5% и выходит продукт G93,6. Составим баланс по общей массе для этого сборника по аналогии с тем, как мы составили для всего отделения: G2 + G98,5 = G93,6, где G98,5 =  = 24,5 т/ч.Тогда: G2 = G93,6 G98,5 = 25,7 – 24,5 = 1,2 т/ч. и G1 = GН2О(общая) - G2=4,8 т/ч. 5) Определить количество аммиака, требуемое для производства 100000 т/год азотной кислоты и расход воздуха на окисление аммиака (м3/ч), если цех работает 355 дней в году, выход оксида азота 97%, степень окисления диоксида азота 100%, степень абсорбции NO2 92%, а содержание аммиака в сухой аммиачно-воздушной смеси 7,1 мас.% |