Расчеты химических реакторов

Пример 10.
Реакция проводится в параллельной схеме соединения реакторов РИС-Н и РИВ (рис.5.). Исходный поток по реакторам разделяется поровну. Определить объемные расходы, подаваемые в каждый реактор, и производительность по продукту R.
Дано:
Схема реакции А → R
объемный расход исходного вещества G₀ =720 л/мин;
начальная концентрация исходного вещества С_А0= 3 моль/л;
константа скорости реакции k= 0,25 с ^-1;
объемы реакторов V_p1=0,08 м³, V_p2=0,05м³.1
G₀₁
V_p1
G₀
G₀₂ V_p2
Рис.5. Схема параллельного соединения реакторов
Решение.
По условию задачи G₀₁ = G₀ = 720/2 = 360 л/мин = 6 л/с.
Определяем время пребывания в реакторе смешения и реакторе вытеснения:
; .
Находим степень превращения вещества А в реакторах:
; .
Рассчитаем производительность по продукту R:
П_R = G₀₁ С_А0 х_А1 + G₀₂ С_А0 х_А2 =
Пример 11.
Реакция проводится в параллельной схеме соединения реакторов РИС-Н и РИВ (рис.5.). Определить распределение объемного потока по реакторам и производительность по продукту R при условии, что степени превращения в реакторах равны.
Дано:
реакция А → 2R;
объемный расход исходного вещества G₀ =100 л/мин;
начальная концентрация исходного вещества С_А0= 2,6 моль/л;
константа скорости реакции k= 0,0205 с ^-1;
Объем реактора вытеснения V_p2= 50 л.
Решение.
Приравниваем уравнения для расчета степеней превращения в реакторе смешения и вытеснения:

Выражаем через объемы соответствующих реакторов и объемные расходы, поступающие в них, и получаем:
.
Подставляем в полученное выражения значения и получаем:
,
где 1,66- объемный расход смеси , л/с.
Получили нелинейное уравнение, как функцию G₀₁, которое можно решить только графически. Зависимость левой (а) и правой (в) частей уравнения от G₀₁ приведены на рис 6.

Рис.6. Зависимость степени превращения от объемного расхода
В точках пересечения получаем значение G₀₁ и степени превращения вещества x_A в реакторах:
х_А1=0,57; G₀₁=45,3 л/ми_; G₀₂ = G₀ - G₀₁ = 54,7 л/мин.
Рассчитываем производительность установки по продукту R:
П_R=(2G₀₁ С_А0 х_А1 + 2G₀₂ С_А0 х_А2)=
=