l+/tт,

Выражаем и Т2 через объемы соответствующих реакторов и объемные расходы, поступающие в них, и получаем:

- = 1 - exp(-iEHL)

или

0,0205-

01

1 + 0,025-

= 1-ехр -0,025

1,66-Vc

где Kg = 1,66 - общий расход реакционной смеси, л/с.

Получили нелинейное уравнение, как функцию Vq, которое можно решить только графически. Зависимости левой а и правой b частей уравнения от приведены на рис. 4.4.

Рассчитываем производительность установки по продукту R:

= (6-3 0,76 + 6-3-0,875)- = 105,94 кмоль/ч.

1 иии

Пример 4.1-3. Процесс, описываемый реакцией первого порядка типа А 2R с константой скорости к = 2,05-10 с , проводится в системе реакторов (см. рис. 4.3). Объемный расход исходной смеси равен 100 л/мин, объем реактора вытеснения - 50 л. Объемы реакторов смешения и вытеснения равны. Концентрация вещества А в исходном потоке составляет 2,6 моль/л.

Определить распределение объемного потока по реакторам и производительность установки по продукту R при условии, что степени превращения в реакторах равны.

Решение. Приравниваем уравнения для расчета степеней превращения в реакторе смешения и реакторе вытеснения:

L = l exp(-2)

0,57

Рис. 4.4. К примеру 4.1-3

45,3

В точке пересечения получаем значения и степени превращения вещества Хд в реакторах: Хд = 0,57; = 45,3 л/мин; Kqj = ~ = 54,7 л/мин.

Рассчитываем производительность установки по продукту R:

jVr = (2 VoiCaoXa + 2Vo2CaoXa)

60 1000

= (2 45,3 2,6 о, 57 + 2 54,7 2,6 о, 57)-= 17,78 кмоль/ч.

1000

Пример 4.1-4. Процесс, описываемый реакцией первого порядка типа А -> R с константой скорости к = 2,5-10 - с~, проводится в системе реакторов (рис. 4.5). Объемный расход исходной смеси равен 100 л/мин, объем реактора вытеснения - 50 л. Объемы реакторов смешения равны. Каков должен быть их объем, если входящий поток делится поровну, а степень превращения в реакторе вытеснения равна степени превращения в каскаде реакторов смешения?

Решение. Определяем степень превращения в реакторе идеального вытеснения:

рив = 1 - ехр(-Ал;) = 1 - ехр(-0,025-60) = 0,78,

где т = Vpjg/Ko PPJB = 50/50 = 1 мин = 60 с.

Для каскада реакторов воспользуемся формулой (4.2) для расчета конечной концентрации в каскаде:

Рис. 4.5. К примеру 4.1-4, задачам 4.1-16, 4.1-17, 4.1-20, 4.1-24

ИЛИ 1 - X =

(1 +А7Г)2

откуда находим время пребывания в одном реакторе смешения каскада 1

РИС

но Tpjc = Vppic/o.PHC следовательно,

РИС = О.РИС

4.1.3. Задачи

50 60

Vl-0,78

0,025

= 37,74 л.

4.1-1. В каскаде из трех реакторов идеального смешения, соединенных последовательно (рис. 4.6), проводится жидкофазный процесс, описываемый простой необратимой реакцией первого порядка А-> 2R с константой скорости А; = 0,4 мин- Время пребывания реакционной смеси в каждом реакторе равно 5 мин.

Определить степень превращения исходного вещества на выходе из каскада.

4.1-2. Жидкофазный процесс описывается простой необратимой реакцией первого порядка с константой скорости к = 0,6 мт . Объемный расход реагирующего вещества с концентрацией Сдд = 2,4 моль/л равен 4 м^/ч.

Сколько реакторов смешения объемом 0,2 м^ (см. рис. 4.6) надо соединить последовательно, чтобы добиться степени превращения равной 0,95?

4.1-3. В каскаде из трех реакторов смешения (см. рис. 4.6) проводится жидкофазный процесс, описываемый реакцией

к, к, ARS

с константами скоростей реакций к^ = 0,4 мин , 2 = 03 мин~.

Рис. 4.6. К задачам 4.1-1, 4.1-3, 4.1-4, 4.1-15