Определение тепловой нагрузки на реактор
Учим химию / Получение уксусной кислоты / Учим химию / Получение уксусной кислоты / Определение тепловой нагрузки на реактор Определение тепловой нагрузки на реактор
Страница 1

Примем температуру реакции Tк =110°С, а температуру исходных веществ Tн = 30°С.

Для расчёта теплоёмкостей веществ при температуре реакции и начальной температуре веществ-участников реакции воспользуемся уравнениями вида сp=a + bT + cT² + c' T‾². Согласно справочным данным [19] соответствующие коэффициенты в уравнении для веществ будут равны:

Вещество

a

b·10³

c·10.

c´·10-5.

С2Н4

11,32

122,01

–37,9

–

O2

31,46

3,39

–

–3,77

СН3СНО

13,00

153,5

–53,7

–

СН3СООН

14,82

196,7

–77,7

–

СО2

44,14

9,04

–

–8,54

Н2О

3,00

10,71

–

0,33

N2

27,88

4,27

–

–

Рассчитаем теплоёмкости исходных веществ и продуктов реакции при заданных температурах:

cp ( C2H4)=11,32 + 122,01·10-3·303 – 37,9·10-·3032 =44,81 кДж/кмоль

cp 8( C2H4)=11,32 + 122,01·10-3·383 – 37,9·10-·3832 =52,49 кДж/кмоль

cp ( О2)=31,46 + 3,39·10-3·303 – 3,77·105·303-2 =28,38 кДж/кмоль

cp 8( О2)=31,46 + 3,39·10-3·383 – 3,77·105·383-2 =24,04 кДж/кмоль

cp 8( CH3СНО)=13,00 + 153,5·10-3·383 – 53,7·10-·3832 =80,46 кДж/кмоль

cp 8( CH3СООН)=14,82 + 196,7·10-3·383 – 77,7·10-·3832 =78,76 кДж/кмоль

cp 8( СО2)=44,14 + 9,04·10-3·383 – 8,54·105·383-2 =41,78 кДж/кмоль

cp 8( Н2О)=30,00 + 10,71·10-3·383 + 0,33·105·383-2 =34,36 кДж/кмоль

cp 0( N2)=27,88 + 4,27·10-3·303 =29,17 кДж/кмоль

cp 8( N2)=27,88 + 4,27·10-3·383 =29,51 кДж/кмоль

Приход тепла

1. Тепло, приходящее с исходными веществами:

Qисх. в-в = ΣGni · cpi · Tн = G C2H4· cp ( C2H4) · Tн + G О2· cp ( О2) · Tн + G N2 · cp 0( N2) · Tн =

=1,786 ·44,81· 303 + 3,376· 28,38· 303 + 12,698· 29,17· 303 = 165511,4 кДж/час

2. Тепло химических реакций:

Qр= Qобркон – Qобрисх

Теплота образования конечных веществ:

Qобркон = Σ(–ΔН°j) · Gnj

Qобр C2H4 = –52,3 · 0,143 · 10 = –7478,9 кДж/час

Qобр CH3СНО = 166,00 · (1,316 + 0,163) · 10 = 245 514 кДж/час

Qобр CH3СООН = 434,84 · 0,049 · 10 = 21307,2 кДж/час

Qобр СО2 = 393,51 · 0,23 · 10 = 90507,3 кДж/час

Qобр Н2О = 241,81 · 0,23 · 10 = 55616,3 кДж/час

Теплота образования исходных веществ:

Qобркон = Σ(–ΔН°i) · Gni

Qобр C2H4 = –52,3 · 1,786 · 10 = –93407,8 кДж/час

Qр=495465,9 – (– 93407,8 ) =498873,3 кДж/час

3. Тепло фазовых переходов.

В условиях реакции фазовых переходов продуктов реакции и реагентов не происходит.

4. Итого, приход тепла:

Qприх = Qисх. в-в + Qр = 165511,4 + 498873,7 = 664385,1 кДж/час

Расход тепла

1. Тепло, уносимое из реактора продуктами реакции и непрореагировавшими веществами:

Qпрод= ΣGnj· cpj · Tк = G C2H4· cp 8( C2H4) · Tк + G О2 · cp 8(О2) · Tк + G N2 · cp 8( N2) · Tк + G СО2 · cp 8( СО2) · Tк + G Н2О · cp 8(Н2О) · Tк = (0,143·52,49 + 2,243·24,04+ 12,698·29,51 + 0,23·41,78 + 0,23·34,36)·383 = 173751,0 кДж/час

2. Тепло, затрачиваемое на подогрев исходных реагентов:

Qнагр = ΣGni· cpi · (Tк – Tн) = [G C2H4· cp (C2H4) + G N2 · cp 0(N2) + G О2· cp ( О2)]· (Tк – Tн) = (1,786·44,81 + 12,698·29,17 + 3,376·28,38) · (383 – 303) = 43699,4 кДж/час

3. Потери тепла:

Δ Q= 0,04·Qприх = 0,04·664385,1 = 26575,4 кДж/час

4. Тепловая нагрузка:

Страницы: 1 2

Смотрите также

Разработка дополнительных занятий в школе к теме "Химизм различных способов приготовления пищи"
Проблема пищи всегда была одной из самых важных проблем, стоящих перед человеческим обществом. Все, кроме кислорода, человек получает для своей жизнедеятельности из пищи. Среднее потребле ...

Мутации структуры белковоподобного сополимера. Компьютерное моделирование
...

Алюминий
АЛЮМИНИЙ (лат. Aluminium; от "alumen" — квасцы), Al, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 13, атомная масса 26,98154. ...