Общая химическая технология (стр. 2 )

Решая уравнение (2.8) численным методом, можно найти зависи­мость или . Исследование процесса восстановления СО2 с помощью уравнения (2.8) необходимо провести для случая с не­подвижным слоем твердого реагента, в качестве которого применяется активированный уголь марки БАУ с характеристиками: насыпная плотность р =260 кг/м3, удельная поверхность =57 .103 м2/кг. Процесс проводится при температуре Т = 1000 К. Принять .

При определении времени пребывания для достижения заданной степени превращения задача сводится к вычислению интеграла вида:

, (2.9)

где f(x) – правая часть уравнения (2.8).

2.4 Задание

Построить зависимость исходя из уравнения кинетики процесса (2.8). Для этого при заданных условиях процесса и характери­стиках твердой фазы по программе № 3, приведенной в Приложении А, рассчитать время пребывания для степени превращения в интервале 0<<0,9. Значение парциального давления взять из таблицы 2.1 согласно номеру варианта. Экспериментальные значения времени пре­бывания для различных степеней превращения взять из таблицы 2.3. Результаты численного эксперимента и опытные данные свести в таблицу 2.2. По этим данным построить график в координатах "", как показано на рисунке 2.1. Сравнивая полученные зависимости, оп­ределить область протекания процесса.

Таблица 2.1 – Варианты заданий

Номер варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9
	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9

Таблица 2.2 – Результаты расчетов

	1	2	3	4	5	6	7	8	9
расчетное, ч
экспериментальное, ч

Таблица 2.3 – Экспериментальные значения времени пребывания для различных степеней превращения, ч

	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
1	0,26	0,54	0,84	1,15	1,5	1,88	2,32	2,84	3,51
2	0,18	0,38	0,59	0,82	1,06	1,33	1,64	2,00	2,48
3	0,15	0,31	0,48	0,67	0,87	1,09	1,34	1,64	2,02
4	0,13	0,27	0,42	0,58	0,75	0,94	1,16	1,42	1,75
5	0,12	0,24	0,37	0,52	0,67	0,84	1,04	1,27	1,57
6	0,11	0,22	0,34	0,47	0,61	0,77	0,95	1,16	1,43
7	0,10	0,20	0,31	0,43	0,57	0,71	0,88	1,07	1,32
8	0,09	0,19	0,29	0,41	0,53	0,66	0,82	1,00	1,24
9	0,08	0,18	0,28	0,38	0,50	0,63	0,77	0,94	1,17

1 – теоретическая кривая; 2 – экспериментальная кривая

Рисунок 2.1 – Изменения степени превращения

от времени пребывания

2.5 Контрольные вопросы

1. Зачем проводится газификация топлива?

2. Какие реакции называются гетерогенными?

3. Какие области протекания гетерогенного процесса вы знаете?

4. Что такое лимитирующая стадия?

5. Как определяется лимитирующая стадия гетерогенного процесса?

6. Роль температуры и давления в проведении процесса восстановления двуокиси углерода.

7. Какие способы повышения степени превращения реагента применяются в промышленных условиях?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3.

СРАВНЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ

ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ РЕАКТОРОВ

3.1 Цель работы

3.1.1 Использование кинетических закономерностей химической реакции для сравнения эффективности работы реакторов.

3.1.2 Изучение влияния гидродинамического режима в реакторе на показатели процесса.

3.2 Краткие теоретические сведения

Основными факторами сравнения химических реакторов, опреде­ляющими выбор типа аппарата, является кинетика химической реак­ции, отношение порядков основной и побочных реакций, а также рас­пределение времени пребывания реагентов, концентраций и температур в реакционном объеме. Эти факторы в различных типах реакторов мо­гут по-разному влиять на степень превращения реагентов, выход, се­лективность и, следовательно, на себестоимость получаемого продукта. Величина удельной производительности реактора, являющаяся одной из важнейших его характеристик, непосредственно связана также с ки­нетикой химического процесса и типом аппарата. Общее правило, ус­танавливающее связь между селективностью процесса и его аппара­турным оформлением: если зависимость между степенью превращения и селективностью падает, то следует выбирать реактор смешения пе­риодического действия или реактор вытеснения, а для реакций с воз­растающей зависимостью – реактор смешения непрерывного дейст­вия [3].

Оценку эффективности реактора по тому или иному технологиче­скому критерию обычно проводят по двум крайним моделям: идеаль­ного смешения (РИС) и идеального вытеснения (РИВ), отражающим гидродинами­ческие характеристики потоков [7]. В реальных аппаратах структура потока отвечает промежуточному варианту модели. Предпочтение от­дается такой конструкции аппарата, которая приближена к идеальному аппарату с наилучшими показателями технологических критериев.

3.3 Математическое описание изотермических реакторов

В данной работе рассмотрены три варианта конструктивного оформления процесса химического превращения: РИС, РИВ и каскад РИС на примере двух химических реакций:

(3.1)