Расчет объема реактора
Thread Content
Адипиновая кислота и гексилгликоль в молекулярном соотношении 1:1 реагируют в интермиттентном реакторе при использовании серной кислоты в качестве катализатора. Реакция второго порядка: –ra = kCa²kmor·м⁻³·ч⁻¹, где k = 0.1182 м³·кмор·ч. Начальная концентрация адипиновой кислоты CA₀ = 4 кмор·м⁻³. Если ежедневно обрабатывается 2400 кг адипиновой кислоты, время подготовки к каждой партии продукции составляет 1 час, коэффициент заполнения реактора — 0,75, а степень превращения — 80%, то необходимо определить объем реактора.Решение: Для интермиттентного реактора второго порядка: tr = 1 × 0,8 / [ (0,1182 × 4) × (1 – 0,8) ] = 8,5 часов. Общее время работы реактора: tt = 8,5 + 1 = 9,5 часов. Скорость потока адипиновой кислоты: FA₀ = 2400 / (24 × 146) = 0,684 кмор/ч. Объем потока адипиновой кислоты: V₀ = FA₀ / CA₀ = 0,684 / 4 = 0,171 м³/ч. Эффективный объем реактора: v₀ × tt = 0,171 × 9,5 = 1,63 м³. Общий объем реактора: 1,63 / 0,75 = 2,17 м³.
Вопрос: Здесь FA₀ и CA₀ — это значения, связанные с адипиновой кислотой. Почему же полученный объем потока не соответствует объему потока самой адипиновой кислоты? Для гександиола в молярных дозах, вероятно, тоже потребуется определенный объем реакции. Если начальная концентрация гексилдиола также составляет 4, нужно ли тогда удвоить объем реакции?
CA0 — это концентрация компонента A в момент начала реакции, когда субстанция уже помещена в реактор; при этом компонент B также обязательно находится в реакторе, причем реагирующая смесь состоит из компонентов A и B. A:B=1:1, в составе материала CB0 естественным образом совпадает с CA0. Если A и B поступают в реактор двумя потоками в соотношении 1:1, причем перед поступлением концентрация одного из потоков составляет CA, а концентрация другого — CB, то после смешивания концентрации будут равны 1/2CA и 1/2CB. В этом случае значения концентраций A и B (1/2CA, 1/2CB) соответствуют значениям CA0 и CB0. В таком случае необходимо особо указать это в условиях задачи. В формуле реакции в данном вопросе есть некоторые проблемы; правильно должно быть -ra=kCaCbkmor·м^-3·ч^-1. Если писать по формулировке из условия задачи, то получится, что реакция является второго порядка по адипиновой кислоте и нулевого порядка по гексилдиолу.
Потому что для расчёта объёма используется концентрация, а не количество вещества. Концентрация уже может отражать состояние всего материала.