Расчет объема адиабатического реактора по степени превращения

Время пребывания в РПС рассчитывается по формуле:

 , в РИВ - по формуле .

 

Знание времени пребывания газовой смеси внутри ректора позволяет рассчитать объем реактора по заданному объемному расходу смеси и наоборот, объемный расход по заданному объему ректора. Рассчитаем, как степень превращения будет изменяться при увеличении времени пребывания в адиабатическом реакторе.

Порядок решения:

1. Введем стехиометрические коэффициенты в соответствии с уравнением реакции. Рассчитаем изменение числа киломолей в ходе реакции.

2. Глобально определим мольные доли веществ в исходной смеси.

3. Определяем функции для константы равновесия k_p, константы скорости реакции k_c, безразмерной величины А.

4. Подключаем модуль с определениями всех основных функций.

5. Определяем функцию адиабатического разогрева.

6. Определяем функции прямой, обратной и наблюдаемой скоростей реакции. В функциях константы скорости вместо температуры ставим обращение к функции адиабаты T (t, x).

7. Для расчета равновесной степени превращения вводим функцию: x_p (t, P, x, Z_{A 1}, Z_{B 1}, Z_{C 1}, Z_{D 1}).

8. Определяем функции для расчета времени превращения в РПС и РИВ по уравнению материального баланса.

Используя функцию для расчета равновесной степени превращения, рассчитываем значение равновесной степени превращения для начальной температуры газовой смеси, равной .

Аналогично рассчитываем значение степени превращения близкое к равновесной степени превращения для начальной температуры газовой смеси .

Для построения объемного графика определяем функции , , , а также определяем коэффициент адиабатического разогрева.

12.Построим поверхности на объемном графике.

13.Строим график зависимости температуры газовой смеси от степени превращения в адиабатическом реакторе.

14.Строим зависимость скоростей реакции от степени превращения. Особенность данного графика состоит в том, что скорость реакции зависит одновременно от степени превращения и температуры.

15.На графике отразим зависимость подынтегральной функции в адиабатическом РПС и РИВ от степени превращения. Площадь под кривой будет соответствовать времени пребывания в адиабатическом РИВ, а площадь под горизонтальной прямой - времени пребывания в адиабатическом РПС.

16.Строим график зависимости степеней превращения от времени пребывания.

Вывод

Конечная степень превращения наблюдаемой скорости реакции стремится к бесконечности при увеличении времени пребывания смеси в реакторе. Время пребывания смеси в адиабатическом РИВ больше времени пребывания смеси в адиабатическом РПС.

 

Расчет себестоимости

 

1. Введем стехиометрические коэффициенты в соответствии с уравнением реакции. Рассчитаем изменение числа киломолей в ходе реакции.

2. Глобально определим мольные доли веществ в исходной смеси.

3. Определяем функции для константы равновесия k_p, константы скорости реакции k_c, безразмерной величины А.

4. Подключаем модуль с определениями всех основных функций.

5. Определяем функцию адиабатического разогрева. Определяем функции прямой, обратной и наблюдаемой скоростей реакции.

6. Определяем функции прямой, обратной и наблюдаемой скоростей реакции.

7. Определяем функции для расчета времени превращения в РПС и РИВ по уравнению материального баланса

8. Глобально зададим цены на сырье и эксплуатацию.

9. Определим функции для расчета сырьевой и эксплутационной компонент себестоимости, а также себестоимости в целом.

10.Строим плоский график.

Вывод

Эксплуатационная компонента себестоимости СЭi, которая пропорциональна объему реактора, а следовательно, и времени пребывания смеси, растет, т. к. скорость обратной реакции равна нулю, т. е. время стремится к бесконечности. Уменьшение сырьевой компоненты объясняется тем, что на производство фосгена расходуются исходные вещества почти полностью. Суммарная себестоимость имеет минимум.

 

Выводы по работе

 

Реакция синтеза фосгена является необратимой реакцией, поэтому в расчетах U₂ присваивалось значение ноль. Данная реакция является экзотермической. В ходе выполнения данной курсовой работы было установлено, что реакция синтеза фосгена является экзотермической реакцией и идет с уменьшением объема, т. к. энергия активации скорости прямой реакции меньше, чем энергия активации скорости обратной реакции. В связи с тем, что скорость обратной реакции равна нулю, становится понятно, почему на графиках скорость, степень превращения для прямой и наблюдаемой реакции совпадают.(скорость прямой реакции =скорость наблюдаемой реакции). Равновесная степень превращения, равная 1, не изменяется при изменении давления и температуры в пределах от 1-10 Па и 343-500⁰С соответственно. Но конечная степень превращения прямой реакции увеличивается при увеличении давления. Также в ходе работы установлено, что время пребывания в адиабатическом РИВ, больше, чем в адиабатическом РПС.

Конечная степень превращения наблюдаемой реакции стремится к бесконечности при увеличении времени пребывания, это обусловлено тем, что она стремится достичь свое равновесное значение. При рассмотрении графика зависимости себестоимости и ее компонент от степени превращения установлено, что рост эксплуатационной компоненты себестоимости СЭi, которая пропорциональна объему реактора, а следовательно, и времени пребывания смеси, объясняется тем, что скорость обратной реакции равна нулю, т. е. время стремится к бесконечности. Уменьшение сырьевой компоненты объясняется тем, что на производство фосгена расходуются исходные вещества почти полностью. Суммарная себестоимость имеет минимум.