Каталог Рефератов - Расчет состава реакционной смеси и термодинамический анализ процесса

	Информационно-образоательный портал
	Рефераты, курсовые, дипломы, научные работы,



МЕНЮ\|

поиск

Расчет состава реакционной смеси и термодинамический анализ процесса

Федеральное агентство по образованию.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования.

Самарский государственный технический университет.

Кафедра: «Технология органического и нефтехимического синтеза»

Курсовая работа

по курсу:

«Теория химических процессов органического синтеза»

На тему:

Расчет состава реакционной смеси и термодинамический анализ процесса

Руководитель: доцент, к. х. н. Нестерова Т.Н.

Самара

2006 г.

Задание №1

При взаимодействии мезитилена со спиртом получена реакционная масса следующего состава (% масс.): - мезитилен - 10,39, АО-40 - 62,25, м-ксилол - 2,23, тетраметилбензол - 14,15, исходный спирт - 7,98. Вычислить степень конверсии реагентов, селективность процесса по каждому из продуктов реакции в расчете на каждый реагент и выход на пропущенное сырье каждого из продуктов реакции в расчете на один реагент.

Решение: наиболее вероятная схема превращений:

Составим таблицу распределения мол. долей исх. вещества:

Компонент	% масс.	М	G	Кол-во мол. исх. в-ва
				мезитилен	спирт
мезитилен	10,39	120	0,0866	b1 = 0.0866	0
4-гидроси	7,98	235	0,0340	b2 =0	d1 =0,0340
АО-40	62,25	771	0,0807	b3 =0.0807	d2 =0,2422
м-ксилол	2,23	109	0,0205	b4 =0.0205	0
ТМБ	14,15	134	0,1056	b5 =0.1056	0

Степень конверсии мезитилена определяется по формуле:

Степень конверсии спирта:

Селективность продуктов в расчете на мезитилен рассчитывается по формуле: , по спирту: . Результаты расчетов приведены в табл. 1.

Таблица 1

Компонент	Селективность
	по мезитилену	по спирту
АО-40	0,3904	1
м-ксилол	0,0989
ТМБ	0,5106

Проверка: , .

Выход продуктов на пропущенное сырье в расчете на пропилен рассчитывается по формуле: , в расчете на спирт: . Результаты представлены в табл. 2:

Таблица 2

Продукт/Пропущенное сырье	мезитилен	спирт
АО-40	0,2752	0,8770
м-ксилол	0,0697	0
ТМБ	0,3599	0

Задание № 2

Решение: Схема реакции представлена на рис. 1:

Рис. 1. Дегидрирование н-бутана.

Схема реактора представлена на рис. 2.

Рис. 2. Схема теплового баланса реактора.

Тепло, входящее в реактор, определяется по формуле:

, (1) здесь:

- определено для Т = 800К из логарифмического полиномиального уравнения, полученного по табличным данным;

определено для Твх из логарифмического полиномиального уравнения для Ср н-пентана с помощью функции «Поиск решения» программы «Microsoft Excel»;

- для 1000К определено по табличным данным;

- определено для Твх из полиномиального 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 = 966К.

Энтальпия реакции при данной Твх:

Теплота реакции определяется величиной энтальпии реакции, массового расхода реагента, степенью конверсии реагента.

Рассмотрим, когда степень конверсии .

Согласно уравнению теплового баланса:

Здесь: ,

- определено для Твых из логарифмического полиномиального уравнения с помощью функции «Поиск решения» программы «Microsoft Excel»;

- определено для Твых из логарифмического полиномиального уравнения для Ср н-бутана с помощью функции «Поиск решения» программы «Microsoft Excel»;

- определено для Твых из логарифмического полиномиального уравнения для Ср бутена с помощью функции «Поиск решения» программы «Microsoft Excel»;

С помощью функции «Поиск решения» программы «Microsoft Excel» методом наименьших квадратов определено значение Твых = 931К.

Аналогично определяем значения Твых для различных значений степени конверсии. Полученные значения представлены в таблице 3.

Таблица 3

б	Твых
0,1	34
0,2	45
0,4	66
0,6	88

Графическая зависимость перепада температур на входе и выходе от степени конверсии представлена на рисунке 3.

Рис. 3. Зависимость адиабатического перепада температур от степени конверсии.

Выводы

Как видно, характерной особенностью процесса является линейное увеличение адиабатического перепада температур в зоне реактора при увеличении степени конверсии исходного вещества. Это обуславливает некоторые технологические особенности промышленного процесса дегидрирования н-бутана.

Реактор процесса дегидрирования представляет собой колонну, снабженную провальными тарелками. Реакционная смесь подается вниз колонны и пары поднимаются через тарелки, проходя слой катализатора. При этом, как ясно видно из результатов расчетов, реакционная смесь охлаждается, и процесс дегидрирования замедляется. Во избежание подобного вверх колонны подается подогретый катализатор, регенерированный в регенераторе. Более горячий катализатор контактирует с частично прореагировавшей смесью, и наоборот, чем достигается выравнивание скоростей реакции по всему объему. На регенерацию закоксованный катализатор поступает, стекая по десорберу, где его отдувают от углеводородов азотом.

Таким образом, за счет дополнительного подогрева регенерированного катализатора и подачи его вверх колонны реактора достигается выравнивание температуры процесса.

Задание №1

Выполнить полный количественный анализ процесса пиролиза изопентана с образованием метана и изобутилена.

Дать анализ зависимостей равновесной степени конверсии изопентана и состава равновесной смеси от варьируемых параметров.

Аргументировать технологические особенности промышленных процессов пиролиза углеводородов и конструктивные особенности реакторов пиролиза.

Решение:

Проведем предварительный расчет процесса. Для этого необходимо ввести допущение, что побочных реакций не протекает, селективность процесса по целевому продукту 100%, то есть упрощенная схема реакции имеет вид:

Для определения параметров процесса необходимо определить термодинамические данные веществ, участвующих в реакции:

Для изопентана:

Т, К	?Н, кДж/моль	S ,Дж/моль*К
298	-154,47	343,59
300	-154,68	344,34
400	-163,64	383,34
500	-171,00	420,74
600	-176,86	456,39
700	-181,33	490,28
800	-184,64	522,37
900	-186,82	552,79
1000	-188,03	581,62

Для изобутилена:

Т, К	?Н, кДж/моль	S ,Дж/моль*К
298	-16,90	293,59
300	-17,03	294,18
400	-22,72	322,92
500	-27,61	349,87
600	-31,71	375,26
700	-35,02	399,15
800	-37,66	421,66
900	-39,62	442,96
1000	-40,96	463,13

Для метана:

Т, К	?Н, кДж/моль	S ,Дж/моль*К
298	-74,85	186,27
300	-74,89	186,52
400	-77,95	197,44
500	-80,75	207,15
600	-83,26	216,15
700	-85,35	224,68
800	-87,11	232,80
900	-88,49	240,58
1000	-89,54	248,03

Для воды, которая служит инертным разбавителем в данном процессе:

Т, К	?Н, кДж/моль	S ,Дж/моль*К
298	-241,84	188,74
300	-241,84	188,95
400	-242,84	198,70
500	-243,84	206,48
600	-244,76	212,97
700	-245,64	218,66
800	-246,48	223,76
900	-247,19	228,36
1000	-247,86	232,67

Страницы: 1, 2

© 2003-2013
Рефераты бесплатно, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент.