Рециркуляционная схема с рециклом, охватывающим два реактора.
Рассмотрим рециркуляционную систему (рис.2.1), состоящую из двух реакторов идеального смешения и ректификационной колонны, охваченных обратным рециркулирующим потоком по дистилляту. R Xr
V1 V2 F G L L Xf Xg Xl1 Xl2
W, Xw Рис.2.1. Рециркуляционная система. Реактор-ректификационная колонна с охватом рециклом двух реакторов. В реакторах протекают обратимые реакции типа A B, скорость которых подчиняется закону действующих масс. На вход в систему подается чистый реагент А, реакционная смесь зеотропна, колонна обладает бесконечной эффективностью по разделению, реагент А является легколетучим компонентом. Тогда в соответствии с обозначениями на рис.2.1. система балансовых уравнений в статике относительно реагента А имеет вид: Для смесителя: G = F + R (2.1) Gxg = Fxf + Rxr (2.2) Для колонны: L = W + R (2.3) Lxl2 = Wxw + Rxr (2.4) Для реакторов: G = L (2.5) G = F + R (2.6) Для первого реактора: Fxf + Rxr = Lxl1 + V1rA1 (2.7) Где rA1 = k+xl1 – k-(1 – xl1) (2.8) Для второго реактора: Lxl1 = Lxl2 + V2rA2 (2.9) Где rA2 = k+xl2 – k-(1 – xl2) (2.10) Для системы в целом: Fxf – Wxw = rA1V1 + rA2V2 (2.11) Где rA1, rA2 – скорости химической реакции по реагенту А в первом и втором реакторах, V1, V2 – объемы реакционной зоны. Выразим скорость химической реакции, протекающей в первом реакторе. Для этого из (2.8) выразим сдержание компонента А на выходе из реактора xl1 Xl1 = (2.12) И подставим его в выражение (2.7) Fxf + Rxr - L - V1rA1 = 0 (2.13) Отсюда, после преобразований: rA1 = (2.14) С учетом, что L = R + F и что на вход в систему подается чистый компонент А, т.е. xf = 1 и в рецикле тоже чистый компонент А, xr = 1: rA1 = (2.15) Отсюда, после преобразований rA1 = (2.16) или с учетом, что L = R + F rA1 = (2.17) Теперь выразим скорость химической реакции, протекающей во втором реакторе: Содержание компонента А на выходе из реактора xl2 = (2.18) Теперь подставляем (2.12) и (2.18) в (2.9): - - V2rA2 = 0 (2. 19) после преобразований rA2 = (2. 20) подставим (2.17) в (2. 20): rA2 = (2.21) Для того чтобы достичь полного превращения сырья производительность реактора должна равняться количеству реагента А, поступающего на вход в систему F = rA1V1 + rA2V2 (2.22) Подставим выражения (2.17) и (2.21) в (2.22): F = + (2.23) После преобразований: L (k+(V1 + V2) – F) + L(k+ + k-) (V1V2k+ - F(V1 + V2)) – FV1V2(k+ + k-) = 0 (2.24) где L = R + F. Мы получили аналитическое выражение зависимости величины рецикла от объема. По этому выражению мы можем построить и проследить зависимость величины рецикла от объема реакторов. 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 Excel численно просчитаем, по формуле (2.24), зависимость величины рецикла от объема. Результаты представлены в таблице 2.1.
Таблица 2.1. Численная зависимость величины рецикла от суммарного объема реакторов при подаче рецикла на вход первого реактора. По этим данным строится график, представленный на рис.2.2. Рис.2.2. Зависимость величины рецикла от суммарного объема реакторов при подаче рецикла на вход первого реактора. Из графика видно, что с увеличением рецикла объем уменьшается и наоборот. Поэтому для проведения какого-либо процесса следует выбирать оптимальное соотношение объема и величины рецикла.
Популярное: Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (304)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |