Ім'я файлу: лабораторна 4.docx
Розширення: docx
Розмір: 213кб.
Дата: 06.06.2022
скачати
Пов'язані файли:
курсовая мерчандайзинг.docx
ВАРІАНТ 3 ВІДПОВІДІ.docx
Реферат №1.docx
Система орфографічних вправ.doc
лаб 2 Карита.docx
лабораторна 3.docx
ЕП-2.2 Федосенко.docx
Биполярный транзистор КТ3107 - StudentLib.com.doc
Практична робота 4 (1).doc
Практична робота 4 (2).doc
Практична робота 4 (3).doc
Практична робота 4 (4).doc
full_166850588223930.docx
ЗБТв221 Залюбівська обмін речовин.pptx
ТЕМА 5.docx
курсовая важно!.docx
Новий Документ Microsoft Office Word (2).docx
Медовець О.І_стаття_Фарм.doc
СРСР.docx
Ендокрина_система_Скемська_Сніжана.docx
TPZSAP_lab_1.docx
Порівняння_Борисп_та_бровар_Правки_29_01.docx
Анілін (1).pptx

Міністерство освіти і науки України

Національний Університет “Одеська політехніка”

Хіміко-технологічний факультет

Кафедра органічних та фармацевтичних технологій

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4

МОДЕЛЮВАННЯ ТРУБЧАСТОГО РЕАКТОРА ДЛЯ ПРОЦЕСУ ОКИСЛЕННЯ МЕТАНОЛА НА ОКІСНИХ КАТАЛІЗАТОРАХ

Виконала:

Студентка гр.ХТ-191

Карита Н.В.

Перевірив:

Борщ О.А

Одеса 2022

1. МЕТА РОБОТИ:

 провести розрахунки полів концентрацій компонентів і температури в шарі каталізатора трубчастого реактора для окислення метанолу в формальдегід, користуючись прикладними програмами;

 аналізуючи отримані результати, визначити технологічні параметри трубчастого реактора.

2. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

У трубчастому каталітичному реакторі каталізатор розташований в трубках. Через стінки трубок здійснюється відведення (для екзотермічних процесів) або підведення (для ендотермічних процесів) тепла за допомогою зовнішнього теплоносія, що подається в міжтрубний простір. Схема такого реактора приведена на рис. 4.1а, а графік зміни температури в шарі каталізатора – на рис. 4.1б. При розрахунку параметрів процесу в трубчастому реакторі використовується двохпараметрична дифузійна математична модель процесу. Для процесу окислення метанолу і формальдегіду, в якому протікають дві послідовні безповоротні реакції, система рівнянь має вигляд:





Початкові умови: t=0; Cм=Смвх; Сф=Сфвх; Св=Сввх; Ск=Сквх;Т=Твх , (4.11) де W1,W2  швидкості основної і побічної реакцій на зерні каталізатора, моль/(м3 с); См, Сф, Св, Ск  концентрація метанолу, формальдегіду, води, моль/м3 ; Dr, λr  ефективні коефіцієнти радіальної дифузії (м2 /с) і радіальної теплопровідності (Bт/м∙к) відповідно; T, TX  температура газу і хладоагенту, К; ω  лінійна швидкість реакційної суміші, м/с; ℓ  поточна координата шару каталізатора в трубці, м; r, R – поточний і внутрішній радіус трубки, м; Cp –середня теплоємність реакційної суміші, кДж/(кг∙К); ρ  середня густина реакційної суміші, кг/м3 ; qi  теплові ефекти реакцій, кДж/моль; K  коефіцієнт теплопередачі від реакційної суміші до холодоагенту, Вт/м2 ∙К. На показники роботи трубчастого реактора помітний вплив надають багато які його параметри. Тому для вибору всіх параметрів, що впливають на показники хімічного процесу, необхідно виконати велике число розрахунків на ЕОМ. У лабораторній роботі рекомендується обмежитися у якості керуючих параметрів найбільш істотними – середньою температурою зовнішнього теплоносія в міжтрубному просторі, температурою на вході в каталізатор і швидкістю газової суміші в трубках, приймаючи інші незмінними у всіх варіантах

Розрахунок процесів, що протікають в трубчастому реакторі, проводиться з використанням програми «Трубчастий ректор», що входить до складу програмного комплексу COMPLEX. Система рівнянь (4.1–4.11) вирішується методом прогонки. Початкові дані записуються у виділені вікна панелі, а при переході до розрахунку нового варіанту необхідно виправити значення тільки тих величин, які змінюються. Результати розрахунку виводяться на екран дисплея. Можливий запис результатів на диск, але для цього необхідно указати ім'я файлу. Отримані результати розрахунку на ЕОМ шару каталізатора в трубках дозволяють однозначно визначити всі основні технологічні параметри трубчастого реактора – склад і температуру суміші на вході в апарат, довжину трубок і час контакту в трубчастій частині, швидкість реакційної суміші в трубках з каталізатором, середню температуру зовнішнього теплоносія, що подається в міжтрубний простір для відведення тепла реакції, склад і температуру реакційної суміші на виході з трубок з каталізатором, безрозмірні характеристики хімічного процесу: ступінь перетворення, селективність і вихід цільового продукту. Ці дані використовуються на подальших етапах проектування технологічної схеми і самого реактора. 3. МЕТОДИКА ВИКОНАННЯ РОБОТИ 1. Перед початком розрахунків необхідно вибрати розмір зерен каталізатора для трубчастої частини. При цьому потрібно використати співвідношення: 4 ≤Dтр/Dз ≤ 6 (4.12) 2. Спочатку вибір параметрів потрібно провести, орієнтуючись на обмеження по допустимій для даного каталізатора температурі (Тmax). Максимальна температура в трубці, так звана температура "гарячої точки" (Тг.т.), повинна бути близькою до допустимої (Тmax), але не перевищувати її. Найбільший вплив на Тг.т. при фіксованих діаметрі трубки і розмірі зерна каталізатора надає інтенсивність тепловідводу в зоні реакції, що визначається середньою температурою зовнішнього теплоносія в міжтрубному просторі (Тх). Дві-три наближення дозволяють підібрати Тх, при якій температура "гарячої точки" виявляється досить близькою до допустимої температури, але не перевищує її. 3. Після підбору температури теплоносія, встановити необхідний час контакту для трубчастого реактора. При цьому необхідно домогтися одночасного виконання наступних обмежень: по ступеню перетворення і по гідравлічному опору реактора. Якщо остання умова не виконується, вибирають іншу лінійну швидкість реакційної суміші в трубках і всю серію розрахунків, починаючи з підбору температури теплоносія, доводиться повторювати. За результатами розрахунків на ЕОМ для всіх прийнятних варіантів визначити концентрації компонентів в реакційній суміші і її температуру на виході з трубчастої частини. Розрахунок кожного наступного варіанту треба виконувати, проаналізувавши результати попереднього. Якщо внаслідок аналізу отриманих результатів вдається знайти декілька варіантів, що задовольняють вище названим умовам і обмеженням, перевагу потрібно віддати тому з них, для якого вихід продукту, тобто добуток селективності на ступінь перетворення, на виході з реактора виявиться найбільшим. 4. Розрахувати величину параметричної чутливості по каналах Тг.т. – Тхл, Тг.т. – Твх і Тг.т. – ω при зміні вхідної температури і температури холодоагенту в інтервалі ± (3–5)0С, лінійній швидкості ± (0,1–0,2) м/с. Методика визначення параметричної чутливості викладена в лабораторній роботі №1



М1=2,65

Ф2=0,2

В1=1,2

К1=3,4

Рекомендований діапазон температур холодоагенту 240–290 С. Це означає, що за його межі можна виходити. Температура входу 160–190 С. Візьмемо середнє значення 175 С. Внутрішній діаметр трубки за завданням 18 мм. Для того, щоб не порушувалася нерівність 5.12, можливо взяти зерно каталізатора або 3 або 4 мм. Візьмемо 4 мм.

Мета – провести розрахунки та підібрати параметри роботи трубчастого ректора. У нашому випадку ми підбираємо таку температуру теплоносія (холодоагенту) і таку швидкість фільтрації суміші (швидкість газу), щоб наш розрахунок відповідав усім необхідним обмеженням. А саме: 1) температура максимальна (гарячої точки) була не вище, але якомога ближче до обмеження (тут 365 С±1,0С, і знову краще мінус), 2) гідравлічний опір дорівнював 0,03 не більше МПа, можна 0,029 (для цього є довжина трубки: більше довжина – більше опір, більше швидкість – більше опір і навпаки); 3) ступінь перетворення має потрапити до діапазону 0,965–0,98. (Тут ситуація така, що потрібно з цього діапазону прорахувати щонайменше 3 значення за ступенем. Наприклад: поблизу 0,965 або трохи більше; поблизу 0,98 або трохи менше і щось посередині 0,972 плюс мінус. Тобто вирішити міні-оптимізаційне завдання: знайти в нашому діапазоні ступінь, при якій спостерігається максимальний вихід. Пам'ятаємо, що вихід – це ступінь на селективність у кожному випадку. І тоді у висновках можна порівняти набуте значення зі значенням роботи №3.)

Один із улюблених способів усіх часів і народів – перебрати всі 51 значення температури від 240 до 290. Можна зробити інакше. Порахувати чутливість каналу «гаряча точка – холодоагент».

Р = Тг.т / Тхл

Р = (396,010–263,594)/(290–240) = 2,64 С/ 1 С

№ п/п
, м/с
Тхл, С
Тг.т., С
р, МПа
Х, частки
Sel, частки
, с

1
1,8
290
396,06
0,03
0,993
0,964
0,447

2
1,8
277
364,857
0,03
0,971
0,964
0,447

3
1,75
276
364,847
0,03
0,976
0,961
0,489

B1 = 0,993×0,964 = 0,9572

В2 = 0,971×0,964 = 0,9360

В3 = 0,976×0,961 = 0,9379


скачати

© Усі права захищені
написати до нас