:: hodina desiata

Obsah

CSTR s viacnásobnými ustálenými stavmi >>>

:: Stiahni si

Príklad č.1

Propylénglykol sa vyrába hydrolýzou propylénoxidu v dokonale miešanom, prietokovom reaktore podľa nasledovnej reakcie: rovnica Reakcia je prvého poriadku vzhľadom na propylénoxid, frekvenčný faktor kV = 1.696 x 1013 h-1 a aktivačná energia E = 75345 J/mol. Objem reaktora je 1.14 m3, pričom sa doň nastrekuje 19.5 kmol/h POX, 32.6 kmol/h metanolu a 364.14 kmol/h vody. Teplota nástreku dosahuje 297.04 K a teplota v reaktore by nemala stúpnuť nad kritickú teplotu 51.7°C. Bude možné prevádzkovať tento reaktor ako adiabatický? Aká bude konverzia v danom ustálenom stave? Aká bude teplota a konverzia v ustálenom stave, ak budeme reaktor chladiť?
Reakčná entalpia je zadaná rovnicou: rovnica tepelné kapacity jednotlivých zložiek sú: CP,POX = 146.5 J/mol/K, CP,H2O = 75.34 J/mol/K, CP,MeOH = 81.62 J/mol/K. Parametre chladenia: úhrnný koeficient prestupu tepla U = 2043.7 kJ/h/m2/K, veľkosť teplovýmennej plochy chladiaceho zariadenia A = 3.72 m2 a teplota chladiva TC =29.4 oC.

Riešenie

Začnime tak, že si napíšeme EB bilanciu CSTR reaktora v takom znení, ako bola odvodená na prednáškach: rovnica keďže budeme prezieravo predpokladať, že tepelná kapacita sa nebude meniť t.j. bude konštantná a zaujíma nás stav reaktora v ustálenom režime, rovnica sa zjednoduší: rovnica Z materiálovej bilancie zložky A určíme rýchlosť reakcie: rovnica a dosadíme do predchádzajúcej rovnice. A aby sme to ešte viac zakomplikovali tak si vyjadríme aj člen charakterizujúci ohrev/chladenie reaktora. Dostaneme: rovnica Dajme tomu že nech: rovnica čo sa odrazí v optickom zjednodušení rovnice na tvar (samozrejme aj po určitom popreskupovaní): rovnica Kde ľavá strana predstavuje tzv. "heat generating term" (GT) a pravá strana "heat removing term" (RT). Riešenie predstavuje prienik obidvoch kriviek. Viď EXCEL.