Дипломная работа: Сравнительный анализ рециркуляционных схем на примере реакции изомеризации

Примем k+, k - и F постоянными, а объемы реакторов равными между собой

V1 = V2.

k+ = 2

k - = 1

F = 10кмоль/час. При этих значениях с помощью программы Eсxel численно просчитаем, по формуле (2.44), зависимость величины рецикла от объема. Результаты представлены в таблице 2.2.

V1	V2	V	R
4	4	8	63,33333
5	5	10	27,5
7	7	14	14,65909
10	10	20	10
20	20	40	6,8
30	30	60	6,071429
40	40	80	5,757576
50	50	100	5,584416

Продолжение.

60	60	120	5,475113
70	70	140	5,4
80	80	160	5,345269
90	90	180	5,303644
100	100	200	5,270936
110	110	220	5,244565
120	120	240	5,222857
130	130	260	5, 204678
140	140	280	5,189235
150	150	300	5,175953
160	160	320	5,16441
170	170	340	5,154286
180	180	360	5,145334
190	190	380	5,137363
200	200	400	5,130219
210	210	420	5,123781
220	220	440	5,117949
230	230	460	5,112641
240	240	480	5,10779
250	250	500	5,103339

??????? 2.2. ????????? ??????????? ???????? ??????? ?? ?????????? ?????? ????????? ??? ?????? ??????? ?? ???? ??????? ????????.

График по этим данным представлен на рис 2.4.

Рис.2.4. Зависимость величины рецикла от суммарного объема реакторов при подаче рецикла на вход второго реактора.

По графику видно, что с увеличением объема рецикл уменьшается и наоборот.

Концы кривой стремятся к некому пределу. Если взять, например, объем меньше предельной величины, то ни при какой величине рецикла 100% -ая конверсия не может быть достигнута.

Глава 3. Расчетная часть

С помощью пакета программ ChemCad проверяем аналитические расчеты и зависимости.

Эта программа, как и множество других, с успехом используется для решения многочисленных задач, связанных с анализом и синтезом ХТС, основными элементами которых являются реакционные и массообменные аппараты.

Проведем анализ двух рециркуляционных реакционно-ректификационных систем с различной подачей рецикла, но при одинаковых начальных условиях.

Сначала проверим зависимость величины рецикла от суммарного объема с помощью опытных данных снятых в программе ChemCad.

В обеих системах протекает одна и та же реакция изомеризации параксилола в ортоксилол. Начальный поток F=10 кмоль/час содержит только чистый параксилол, xf=1. Ректификационная колонна содержит 70 тарелок. Тарелка питания №35, паровое число Rb=50.

Рассчитаем минимальный суммарный объем реакторов по формуле

Vmin = = (3.1)

Где CAm = rA, при температуре реакции (t=1000C=3730K),

Где плотность считается по формуле, представленной в программном пакете ChemCad 5.2.

rA = (3.2)

Коэффициенты для параксилола:

А = 0,67752

В = 0,25887

С = 616,2

D = 0.27596

Следовательно r = 2,98, а Vmin = 1,68м3, при k+= 2 и F = 10кмоль/час.

Для схемы с рециклом, охватывающим два реактора зависимость выглядит следующим образом (таблица 3.1): данные сняты при постоянном составе смеси в кубовой части колонны – содержание параксилола x=0.001м. д.

V, м3	R, кмоль/час
8	6,2
7	6,3
6	6,5
5	6,9
4	7,7
3	11,1
2,5	12,1
2	13,55
1,7	15,6
1,68	15,7

Таблица 3.1. Численная зависмиость величины рецикла от суммарного объема реакторов при охвате рециклом двух реакторов при постоянном составе х=0,001м. д.

??????????? ??????????? ?? ?????? ??????? 3.1. ???????????? ?? ???. (3.1)

Рис.3.1. Зависимость величины рецикла от суммарного объема реакторов при подаче рецикла на вход первого реактора при постоянном составе смеси.

Для схемы с рециклом, охватывающим один реактор зависимость выглядит следующим образом (таблица3.2): данные сняты при постоянном составе смеси в кубовой части колонны – содержание параксилола x=0.001м. д.

V, м3	R, кмоль/час
8	7,5
7	7,8
6	8,5
5	11
4	13,2
3	13,5
2,5	15,9
2,2	16,3
2	19,5