Министерство образования и науки РФ
Федеральное агентство по образованию
Санкт-Петербургский государственный технологический институт
Кафедра общей химической технологии и катализа
Ю.В. Александрова, Е.А. Власов, С.А. Лаврищева, А.Ю. Постнов Химические реакторы
Методические указания и контрольные задания для студентов
заочной формы обучения
Санкт-Петербург
2014
Стоимость выполнения контрольных работ 1, 2 по химическим реакторам уточняйте при заказе.
Готовы следующие варианты:
Вариант 19
Контрольная работа 1.
Задание 1.
Реакторы с кипящим слоем катализатора. Особенности работы и конструкции
Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов.
При взаимодействии 25% (масс.) водного раствора CoSO4 (раствор 1) объемом 1.0 м3, полученного растворением CoSO4 и 20 % (масс.) раствора гидроксида натрия (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид кобальта. Коэффициент избытка осадителя составляет 1,2; степень превращения сульфата кобальта – 80%.
Составить материальный баланс реактора, рассчитать производительность за один цикл и расходные коэффициенты по сырью. Определить требуемый объем реактора периодического действия, если коэффициент запаса объема равен 1,3.
Задача 2.
В реакторе с внутренним теплообменником – холодильником протекает экзотермический процесс окисления диоксида серы кислородом воздуха по реакции:
2SO2 + O2 ↔ 2SO3 Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость степени окисления SO2 (X) от начальной концентрации диоксида серы (ZSO0): X=f(ZSO0). Дополнительные данные для расчета:
Т1 – температура газового потока на входе в реактор (Т1=300-500 °С);
Т2 - температура газового потока на выходе из реактора (Т2=530-760°С);
Тст – температура стенки теплообменника (Тст=30-230°С);
F – поверхность теплообменника (F=15-155 м2)
V1 – расход газовой смеси на входе в реактор (V1 = 10000-100000 м3/ч);
Zso0 – исходная концентрация диоксида серы (Zso0 = 0,03-0,15 мольная доля); Соотношение исходных концентраций диоксида серы и кислорода равно 1/0,75, остальное – азот;
Ср-теплоемкость газовой смеси принимается неизменной на входе и на выходе из реактора, Ср=1,24 кДж/ (м3∙ градус);
Удельная теплота химической реакции: ΔH=90000 кДж/кмоль;
Тепловые потери составляют 3% от теплоты химической реакции;
Коэффициент теплопередачи теплообменника: Кт=400 кДж/(м2∙ч∙градус)
Контрольная работа 2.
Задание 1.
Реакторы для процесса контактного окисления диоксида серы. Основные конструкции и характеристики.
Задача 1.
Окисление диоксида серы проводят в адиабатическом реакторе полного смешения. Состав исходной смеси (об. доли): диоксид серы-0,08, кислород -0,14, триоксид серы -0, остальное азот. Изменение равновесной степени превращения диоксида серы от температуры реакционной смеси представлено в справочной таблице.
Зависимость константы скорости от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:... моль SO2/(c∙м3)
где Pi - текущие парциальные давления диоксида серы, триоксида серы и кислорода.
Расход исходной газовой смеси 60000 нм3/ч.
Температура на входе в реактор 630 K.
Давление в реакторе 3 атм.
Степень превращения диоксида серы составляет 0,75 от равновесного значения.
Рассчитать требуемый объём реактора, производительность по триоксиду серы и температуру на выходе из реактора.
Задача 2.
Конверсию СО водяным паром проводят в двухполочном реакторе полного смешения с теплообменом между полками. Состав исходной смеси (об. доли): СО – 0,19; водяной пар – 0,62; водород – 0,03; углекислый газ -0,01; остальное-метан.
Зависимость константы скорости реакции от температуры:...моль СО/(c∙м3)
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...моль СО/(c∙м3)
Расход исходной смеси 55000 м3/ч.
Давление в реакторе 1 атм.
Температура реакционной смеси на входе в реактор 650 К.
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 5 м3.
Температура реакционной смеси на входе на вторую полку реактора 500 К
Объём катализатора, загруженного на вторую полку, составляет 4 м3.
Равновесная степень превращения СО при температуре на входе в реактор 650 К составляет 0,869
Рассчитать суммарную производительность по водороду.