:: hodina šiesta

Obsah

Izotermický rúrkový reaktor so zmenou objemového prietoku >>>

Izotermický rúrkový reaktor s viacerými reakciami >>>

Príklad č.1

Reakcia v plynnej fáze typu: rovnica je nevratnou reakciou druhého poriadku. Uvedená reakcia prebieha v rúrovom reaktore s piestovým tokom za izotermických podmienok. Nástrek do reaktora je 18 kmól/h reakčnej zmesi. Mólové zlomky v nástreku: yA = yB = 0.4 a mólový zlomok inertu je yI = 0.2. Ďalej kv = 280 m3.kmol-1.s-1, T = 823 K a P = 0.5 MPa. Vypočítajte profil stupňa premeny látky A a objemového prietoku pozdĺž reaktora keď priemer rúrky je 100 mm a stupeň premeny na konci reaktora je XA = 0.9. Predpokladajte ideálny plyn.

Riešenie

Materiálovú bilanciu piestového reaktora možeme zapísať takto: rovnica Pre jednu reakciu v ustálenom stave a zložku A sa výraz zjednoduší: rovnica kde rýchlostná rovnica pre uvedenú chem. reakciu má tvar: rovnica Upravujme: rovnica Dosadením do mat. bilancie zložky A: rovnica Keďže suma stechiometrických koeficientov je rovná -1, treba uvažovať so zmenou objem. prietoku. Vyjadrenie koncentrácie zložky A potom nadobudne nasledovný tvar: rovnica kde εA je expanzný faktor a keďže αBA=1 potom pre konc. B: rovnica Dostávame tak konečnú podobu bilancie v dif. tvare: rovnica A tú riešime buď Eulerovou metódou (viď Excel), pri okrajových podmienkach: rovnica Alebo numericky integrujeme: rovnica

Príklad č.2

V izotermickom izobarickom prietokovom reaktore prebiehajú chemické reakcie v plynnej fáze rovnica Rýchlosti chemických reakcií sú v tvare rovnica Vypočítajte objem reaktora tak aby látka B zreagovala na 95%. Predpokladajte ideálne správanie sa plynnej zmesi. Aká bude úhrnná selektivita (R vzhľadom na B) a selektivitný faktor SRQ.
Údaje: rovnica rovnica

Riešenie

Zo zadania úlohy vyplýva že: rovnica rovnica a keďže rovnica a reakcia prebieha v plynnej fáze, musíme uvažovať so zmenou objemového prietoku v reaktore. Keďže v reaktore prebiehajú dve chemické reakcie, na zmenu objemového prietoku nemôžeme použiť stupeň premeny látky A ani expanzný faktor. Úlohu budeme riešiť pomocou bilancie mólových prietokov zložiek v systéme. A to systémom nasledovných diferanciálny rovníc: rovnica Keďže rýchlosti chemických reakcií sú vyjadrené cez mólové koncentrácie, musíme vyjadriť tieto pomocou mólových prietokov. rovnica Podelením dostaneme: rovnica a keďže reaktor je izotermický a izobarický, rovnica sa odľahčí na tvar rovnica Požitím známej rovnice na výpočet mol. koncetrácie: rovnica a následnom dosadení do rýchlostnej rovnice dostanem rovnica analogicky rovnica kde rovnica je mólový prietok zmesi v danom mieste reaktora. Nuž a systém rovníc vyzerá nasledovne: rovnica a okrajová podmienka je zrejmá. Riešenie viď Excel alebo Matlab súbor.