Принципы сравнения производственного процесса

Лабораторная работа №4

Изучение принципа сравнения и выбора производственного процесса на примере химических реакторов и оценка их экономической эффективности.

Цель работы: Изучить основные принципы сравнения реакторов и обоснованности их выбора, произвести оценку их эффективности.

Методические указания

Основными факторами сравнения химических реакторов, определяющими выбор типа аппарата, является кинетика химической реакции, отношение порядков основной и побочных реакций, а также распределение времени пребывания реагентов, концентраций и температур в реакционном объеме. Эти факторы в различных типах реакторов могут по-разному влиять на степень превращения реагентов, избирательность их химического превращения, а следовательно, и на себестоимость получаемого продукта.

Удельная производительность реактора, являющаяся одной из важнейших его характеристик, непосредственно связана также с кинетикой химического процесса и типом аппарата.

Общее правило, устанавливающее связь между избирательностью химического процесса и его аппаратурным оформлением: если зависимость между степенью превращения и избирательностью падает, то следует выбирать реактор вытеснения, а для реакций с возрастающей зависимостью – реактор смешения непрерывного действия.

Принципы сравнения производственного процесса

1. Сравнение максимального выхода продукта в непрерывно действующих реакторах идеального смешения и идеального вытеснения (или периодически действующего реактора идеального смешения):

, где

, - максимальный выход в непрерывнодействующих реакторах идеального смешения и идеального вытеснения, соответсвенно; - отношение констант скоростей последовательных реакций.

2. Сравнение реакционных объемов периодически действующего реактора идеального смешения (V_см) и идеального вытеснения (V_выт) по степени превращения:

, где

х – степень превращения исходного вещества.

, С₀ – начальная концентрация реагирующего вещества; С_К – конечная концентрация реагирующего вещества. Для необратимых реакций первого порядка , k – константа скорости реакции [с^-1(кмоль·м ^-3)^-1], τ – время реакции, с.

3. Сравнение степени превращения для непрерывнодействующего реактора идеального вытеснения (х_выт) и каскада реакторов идеального смешения (х_см.к):

, k – константа скорости реакции, c^-1, τ – среднее время пребывания реагентов τ=V/v₀, n – число аппаратов в каскаде.