Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

Химические реакторы

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 05

Контрольная работа 1.
Задание 1.
Общие принципы составления теплового баланса химического реактора. Уравнения расчета тепловых потоков.

Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов. При взаимодействии 15% (масс.) водного раствора Mg(NO₃)₂ (раствор 1) объемом 1.8 м³, полученного растворением кристаллогидрата Mg(NO₃)₂∙6H₂O и 32 % (масс.) раствора гидроксида аммония (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид магния. Коэффициент избытка осадителя составляет 1,05; степень превращения нитрата магния – 96%.
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 1,35.

Задача 2.
В смеситель поступает природный газ (V₁, м³/ч) состава (об%): CH₄ – 98; N₂ – 2; и водяной пар в соотношении исходных концентраций ZN_CH4/ZN_H2O равной 1/2, а затем газовая смесь направляется в каталитический реактор, где протекает реакция конверсии метана с водяным паром по реакции:
CH₄ + H₂O = 3H₂ + CO  (1)
Так как реакция конверсии эндотермическая, то для поддержания температурного режима в реактор подают теплоноситель, получаемый сжиганием природного газа кислородом воздуха в печи по реакции:
CH₄ + 2O₂ = 2H₂O + CO₂ (2)
Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость расхода природного газа (V₂), идущего на сжигание в печи, от степени конверсии (X): V₂=f(X)
Дополнительные данные для расчета:
X – степень конверсии метана с водяным паром (X=0.5-0.9)
Степень окисления метана кислородом воздуха в печи равна 1; кислород взят в соответствии со стехиометрией реакции (2)
Т1 – температура газовой смеси на входе в реактор (Т₁=50-250°С);
Т2 - температура проконвертированной газовой смеси на выходе из реактора (Т₂=430-1250°С);
V₁ – расход природного газа, направленный в реактор на конверсию с водяным паром (V₁=10000 до 60000 м³/ч);
Изменение энтальпии реакций: ΔH₁ =206000 кДж; ΔH₂ = - 805000 кДж.
Изменением объема газовой смеси и теплоемкости в результате протекания реакции конверсии пренебречь. Средние теплоемкости исходной и проконвертированной газовой смеси равны: 2,34 кДж/м³·градус.
Тепловые потери в реакторе конверсии составляют 3% от тепловой энергии, приносимой газовой смесью в реактор; тепловые потери в печи сжигания составляют 5% от энергии, выделяющейся от сжигания природного газа.

Контрольная работа 2.
Задание 1.
Многополочные реакторы. Особенности работы и конструкции реакторов с холодным байпасированием при проведении экзотермических реакций.

Задача 1.
Окисление диоксида серы проводят в адиабатическом реакторе полного смешения. Состав исходной смеси (об. доли): диоксид серы-0,11, кислород -0,13, триоксид серы -0.01, 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  P_i - текущие парциальные давления диоксида серы, триоксида серы и кислорода.
Расход исходной газовой смеси 70000 нм³/ч.
Температура на входе в реактор 600 K.
Давление в реакторе 2 атм.
Степень превращения диоксида серы составляет 0,9 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 – 0,13; водяной пар – 0,7; водород – 0,05; углекислый газ -0,02; 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 65000 м³/ч.
Давление в реакторе 1 атм.
Температура реакционной смеси на входе в реактор 625 К.
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 6 м³.
Температура реакционной смеси на входе на вторую полку реактора 570 К
Объём катализатора, загруженного на вторую полку, составляет 5 м³.
Равновесная степень превращения СО при температуре на входе в реактор 625 К составляет 0,937
Рассчитать суммарную производительность по водороду.

Дата выполнения: 18/04/2016

Другие предметы, которые могут Вас заинтересовать:

Физическая химия