Для изомеризации н-пентана в изопентан вычислить перепад температур в зоне реакции при адиабатическом ведении процесса. Процесс протекает при давлении 1 атм. В реактор подается 10 т/час н-пентана при 650К и 25 молей водорода на 1 моль пентана при 900К. Степень конверсии н-пентана 10, 20, 50, 70%. Селективность процесса 100%. Потери тепла в окружающую среду составляют 3% от прихода тепла в реактор. Провести графическую и аналитическую зависимости адиабатического перепада температур от степени конверсии н-пентана. Аргументировать технологические приемы, используемые при осуществлении промышленной изомеризации углеводородов.
Решение: Схема реакции представлена на рис. 1:
Рис. 1. Изомеризация н-пентана.
Схема реактора представлена на рис. 2.
Рис. 2. Схема теплового баланса реактора.
Тепло, входящее в реактор, определяется по формуле:
, (1) здесь:
,
,
- определено для Т = 650К из полиномного уравнения, полученного по табличным данным;
определено для Твх из полиномного уравнения для Ср н-пентана с помощью функции «Поиск решения» программы «Microsoft Excel»;
- для 900К определено по табличным данным;
- определено для Твх из полиномного уравнения для Ср воды с помощью функции «Поиск решения» программы «Microsoft Excel»;
, ,
С помощью функции «Поиск решения» программы «Microsoft Excel» методом наименьших квадратов определено значение Твх = 685К.
Энтальпия реакции при данной Твх:
Теплота реакции определяется величиной энтальпии реакции, массового расхода реагента, степенью конверсии реагента.
Рассмотрим пример, когда степень конверсии .
,
Согласно уравнению теплового баланса:
.
Здесь: ,
- определено для Твых из полиномного уравнения с помощью функции «Поиск решения» программы «Microsoft Excel»;
,
- определено для Твых из полиномного уравнения для Ср н-пентана с помощью функции «Поиск решения» программы «Microsoft Excel»;
,
- определено для Твых из полиномного уравнения для Ср и-пентана с помощью функции «Поиск решения» программы «Microsoft Excel»;
С помощью функции «Поиск решения» программы «Microsoft Excel» методом наименьших квадратов определено значение Твых = 687К.
Аналогично определяем значения Твых для различных значений степени конверсии. Полученные значения представлены в таблице 3.
Таблица 3
α |
Твых |
0,1 |
662 |
0,2 |
663 |
0,5 |
667 |
0,7 |
669 |
Введение
Процессы ректификации являются одними из самых энергоемких
процессов химической технологии, и их эффективность часто определяет экономику
производства в целом. В ряде случаев на разделение методом р ...
Атомы и молекулы
Любое вещество состоит из ничтожно малых частиц – так называемых атомов. Часто атомы объединяются в группы, которые называют молекулами. Размеры атомов настолько малы, что увидеть их через обычн ...