Читать практическое задание по химии: "Моделювання процесу окислення метанолу в формальдегід в реакторі з адіабатичними шарами каталізатора" Страница 1

назад (Назад)скачать (Cкачать работу)

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

Міністерство освіти і науки України

Одеський національний політехнічний університет

Хіміко-технологічний факультет

Кафедра органічних та фармацевтичних технологій Лабораторна робота

Моделювання процесу окислення метанолу в формальдегід в реакторі з адіабатичними шарами каталізатора Студентки групи ХФ-122

Авраменко В.Г.

Викладач: Брем В.В. Одеса 2015

Мета роботи:

• провести розрахунки полів концентрацій компонентів і температури в адіабатичних шарах каталізатора реактора для окислення метанолу в формальдегід, користуючись прикладними програмами;

• аналізуючи отримані результати, визначити технологічні параметри шарів каталізатора.

Загальні відомості

У адіабатичному реакторі каталізатор розташований на декількох полицях, між якими знаходяться міжшарові теплообмінники, призначені для відведення тепла для екзотермічних процесів за допомогою зовнішнього теплоносія. Початкова газова суміш поступає на полицю з адіабатичним шаром каталізатора, де хімічний процес проходить без теплообміну з навколишнім середовищем. На виході з шару температура не повинна перевищувати максимально допустиму за умовами термостійкості для даного каталізатора. Схема такого реактора приведена на рис. 4.1а.

Розрахунок реактора з адіабатичними шарами каталізатора проводимо на прикладі процесу окислення метанолу в формальдегід на окисному залізо-молібденовому каталізаторі. У даному процесі протікають дві послідовні, практично безповоротні реакції:

каталізатор формальдегід окислення метанол

СН3ОН + 1/2 О2 = НСНО + Н2О + (-∆H1) (4.1)

НCHO + 1/2O2 = CO + H2O + (-∆H2) (4.2) Енергія активації першої реакції (4.1) помітно більше, ніж другий (побічної). Для цього випадку теоретично оптимальним режимом є ізотермічний режим при максимально допустимій температурі. Для даного каталізатора температурний діапазон роботи 220 - 365°С.

На рис. 4.1б приведена характерна залежність зміни температури по шарам каталізатора.

При розрахунку параметрів каталітичних шарів адіабатичного реактора повинна застосовуватися відповідна математична модель процесу.

Для розрахунку стаціонарних режимів в адіабатичному шарі каталізатора використовується модель ідеального витіснення.

Рис. 4.1. Моделювання процесу окислення метанолу в формальдегід в реакторі з адіабатичними шарами каталізатора:

а - схема реактора,

б - залежність зміни температури по шарам каталізатора Для процесу окислення метанолу і формальдегіду, в якому протікають дві послідовні безповоротні реакції, система рівнянь має вигляд: (4.3)

(4.4)

(4.5)

(4.6)

(4.7)

(4.8)

(4.9)

Граничні умови:

ℓ=0; Cм=Смвх; Сф=Сфвх; Св=Сввх; Ск=Сквх; Т=Твх. (4.10)

Початкові умови:

=0: Cм= Cм(ℓ); Cф= Cф(ℓ); Cв= Cв(ℓ); Cк= Cк(ℓ); T=T(ℓ), (4.11)

де W1, W2 - швидкості основної і побічної реакцій на зерні каталізатора, моль/(м3с); См, Сф, Св, Ск - концентрація метанолу, формальдегіду, води, кисню, відповідно, моль/м3; Т - температура газу, К; ω - лінійна швидкість реакційної суміші, м/с; ℓ - поточна координата шару каталізатора в трубці, м; Cp - середня теплоємність реакційної суміші, кДж/( кг∙К); ρ - середня густина реакційної суміші, кг/м3; qi - теплові ефекти реакцій, кДж/моль; К1, К2, К3, а1, а2, а3, в1,в2, в3, в4, в5, α - параметри, що залежать від розміру зерна


Интересная статья: Быстрое написание курсовой работы