Тәжірибелік сабақ №8. Көлемдік жылдамдық. Реакция уақыты. Реакция аймағының көлемі.

Тапсырма:

1. Мұнайхимиялық процестердің реакторларын технологиялық есептеу элементтері.

Әдістемелік нұсқаулықтар:

Өнеркәсіпте реакция аймағының қажет көлемін бағалау үшін көлемдік жылдамдық және әсерлесу уақыты сияқты параметрлер қолданылады.

Көлемдік жылдамдық ( ) – реакция аймағының көлемі арқылы 1 сағатта жіберілген бастапқы шикізаттың көлемі.

м³/(м³·сағ) немесе сағ^-1 (1)

мұндағы V – шикізат көлемі, м³/сағ;

V_p – реакция аймағының көлемі, м³.

Егер реакторға сұйық шикізат берілсе, онда көлемдік жылдамдықты оның 20⁰С температурадағы көлемі бойынша есептейді.

м³/сағ (2)

Егер шикізат газ тәрізді болса, онда қалыпты жағдайдағы көлемі бойынша анықтайды:

м³/сағ (3)

Егер реакторға бірнеше реагент берілсе, мысалы, көмірсутек және ауа немесе оттек, көмірсутек, оттек және су буы және т.б., онда көлемдік жылдамдықты реакциялық қоспаның реакторға кіргендегі қалыпты жағдайдағы көлемі бойынша есептейді:

(4)

Гетерогенді-каталитикалық процестер үшін реакция аймағының көлемі V_p реакция аймағының жалпы көлемін көрсетеді (катализатор көлемі және катализатор түйіршіктерінің арасындағы бос кеңістік).

Әсерлесу уақыты – реактордағы температура мен қысымда реакция аймағы көлемінің реакциялық қоспаның секундтық көлеміне қатынасы.

(5)

мұндағы V_сек – реакцияның жүру жағдайында реакторға түсетін сұйық немесе будың секундтық көлемі.

τ – минут немесе сағатпен өрнектеуге болады.

Сұйықтық көлемі (м³/сек):

(6)

Газ тәрізді шикізаттың көлемі (м³/сек):

(7)

мұндағы G_с, G_реаг, G_разб. – шикізаттың, реагенттің және сұйылтқыштың сәйкесінше мөлшерлері, кг/сағ;

М_с, М_реаг, М_разб. – шикізаттың, реагенттің және сұйылтқыштың сәйкесінше молекулалық массасы;

Т – реактордағы температура, К;

Р – реактордағы қысым, МПа

Будың шын мәніндегі көлемі 7-теңдеуде есептелгендегіден артық немесе кем болуы мүмкін, себебі процесс барысында бу көлемі кемуі немесе артуы мүмкін. Сондықтан мұндай жолмен анықталған әсерлесу уақыты шартты болып есептеледі. Кей жағдайда әсерлесу уақытын реактор бойынша орташа шама, реакция аймағына ену мен реакция аймағынан шығу арасындағы кмоль-дің орташа санымен анықтайды.

Өндірістік реакторлар үшін әсерлесу уақытын есептеу әдісі әрбір нақты жағдай үшін бастапқы эксперименттік мәліметтерді өңдеуде қабылданған әдіске сәйкес келуі керек.

Негізгі әдебиет 4[231-253]

Қосымша әдебиет 6[136-152]

Бақылау сұрақтары:

1. Реакция аймағын анықтау үшін қандай параметрлер қажет?

2. Егер реакторға бір мезгілде бірнеше реагент берілсе көлемдік жылдамдықты қалай анықтауға болады?

3. Өндірістік реактор үшін әсерлесу уақытын есептеу әдісі.

Тәжірибелік сабақ №9. Көмірсутек қоспаларын бөлуге арналған қондырғылардың негізгі технологиялық параметрлерін есептеу әдістері.

Тапсырма:

1. Мұнайхимиялық процестердің реакторларын технологиялық есептеу элементтері.

Әдістемелік нұсқаулықтар:

Есеп 1.Бутенді дегидрлеу реакторына бутен фракциясы G_б = 15000 кг/сағ және 20 моль/моль мөлшерінде бутен бар су буы түседі. Реактордың ішкі диаметрі D=6м, катализатор қабатының биіктігі H = 1,8 м. Бу-газ қоспасының қабатқа кірердегі температурасы t₁ = 630⁰С, шыққанда t₂ = 590⁰С. Қабатқа кірердегі қысым 0,16Мпа, қаббаттан шыққанда 0,13МПа. Шикізат берудің көлемдік жылдамдығын және шартты әсерлесу уақытын анықтаңыз.

Есептің шығарылуы:

Көлемдік жылдамдықты су буын есепке алмай шикізат буы көлемінің реакция аймағының көлеміне қатынасы ретінде анықтаймыз.

Қалыпты жағдайдағы бутен буының көлемі:

м³/сағ

Реакция аймағының көлемі:

м³

Шикізат берудің көлемдік жылдамдығы:

м³/(м³ · сағ) немесе сағ^-1

Шартты әсерлесу уақытын шикізат буы мен қабатқа кіргендегі су буының көлемі бойынша анықтаймыз.

Бутендер мен су буының кмоль саны:

кмоль/сағ

N_{су буы}= N_б · 20 = 267,9 · 20 = 5358 кмоль/сағ

Реакторға кіргендегі бу көлемі:

м³/сағ

Будың секундтық көлемі:

м³/сек

Шартты әсерлесу уақыты:

сек

Сонымен, реактор жұмысының көрсеткіштері белгілі.

Негізгі әдебиет 4 [354-375]

Қосымша әдебиет 6 [192-207]

Бақылау сұрақтары:

1. Шикізатты неліктен су буымен сұйылтады?

2. Реактордан шығардағы көмірсутек буының қысымын реттеуге бола ма?

3. Қандай параметрді анықтау үшін реактордың ішкі диаметрі мен катализатор қабатының биіктігі белгілі болу керек?