Расчет трех реакторов подачи стирола

Шамордина Н. В.

Вариант № 6           

                   Температура, ⁰С:

реактор 1       реактор 2       реактор 3       подача стирола, т/ч

      115                 140                 160                             2,9

Конверсия мономера, %: 87; H_экз = 73,5 кДж/моль = 705,8 кДж/кг

При 115 ⁰С: k₁ = 1,0 ∙ 10⁶ ∙ exp(-77400 / (8,314 ∙ 388)) = 0,38 ∙ 10^-4 c^-1

При 140 ⁰С: k₂ = 1,0 ∙ 10⁶ ∙ exp(-77400 / (8,314 ∙ 413)) = 1,62 ∙ 10^-4 c^-1

При 160 ⁰С: k₂ = 1,0 ∙ 10⁶ ∙ exp(-77400 / (8,314 ∙ 433)) = 4,60 ∙ 10^-4 c^-1

Х1 = 0,814 – 0,0021 ∙ (Т – 273)

При 115 ⁰С: X1 = 0,814 – 0,0021 ∙ (388 – 273) = 0,573

При 140 ⁰С: X1 = 0,814 – 0,0021 ∙ (413 – 273) = 0,520

При 160 ⁰С: X1 = 0,814 – 0,0021 ∙ (433 – 273) = 0,420

Тепловой расчёт:

 V₁ = V₂ = V₃ = 0,81 ∙ 1,6 ∙ 366 / (906 ∙ 0,7) = 7,3 м³;

По каталогу выбираем реактор с V = 8,0 м³ и с площадью поверхности теплообмена рубашки 17,0 м²

Первый реактор:

Q¹_экз = 0,091 ∙ 705,8 ∙ 0,81 = 53,2 кВт

Q¹_прих = 172,5 + 53,2 = 225,7 кВт

Q¹_расх = Q¹_ст + Q¹_ПС + Q¹_исп + Q¹_пот

Q¹_ст = (1 – 0,093) ∙ 0,81 ∙ 2,25 ∙ 115 = 190,1 кВт

Q¹_ПС = 0,093 ∙ 0,81 ∙ 1,81 ∙ 115 = 15,7 кВт

Q¹_исп = 0,05 ∙ 0,81 ∙ 323,3 = 13,1 кВт

r_ст = 19,2 ∙ 10³ ∙ (1,91 + lg 388) ∙ (388 / 104) = 322,3

Q¹_пот = 0,1 ∙ (190,1 + 15,7 + 13,1) = 21,9 кВт

Q¹_расх = 190,1 + 15,7 + 13,1 + 21,9 = 240,8 кВт

ΔQ¹ = 225,7 – 240,8 = -15,1 кВт (необходим нагрев)

Второй реактор:

Q²_экз = (0,529 – 0,091) ∙ 0,81 ∙ 705,8 = 249,3 кВт

Q²_прих = 190,1 + 15,7 + 249,3 = 455,1 кВт

Q²_расх = Q²_ст + Q²_ПС + Q²_исп + Q²_пот

Q²_ст = (1 – 0,529) ∙ 0,81 ∙ 2,44 ∙ 140 = 130,3 кВт

Q²_ПС = 0,529 ∙ 0,81 ∙ 2,01 ∙ 140 = 120,6 кВт

Q²_исп = 0,1 ∙ (1 – 0,093) ∙ 0,81 ∙ 345,3 = 25,4 кВт

r_ст = 19,2 ∙ 10³ ∙ (1,91 + lg 413) ∙ (413 / 104) = 345,3

Q²_пот = 0,1 ∙ (130,3 + 120,6 + 25,4) = 27,6 кВт

Q²_расх = 130,3 + 120,6 + 25,4 + 27,6 = 303,9 кВт

Q²_охл = 455,1 – 303,9 = 151,2 кВт

G²_в = 151,2 / 4,41 ∙ (35 – 15) = 1,8 кг/с

Третий реактор:

Q³_экз = (0,87 – 0,529) ∙ 0,81 ∙ 705,8 = 194,9 кВт

Q³_прих = 130,3 + 120,6 + 194,9 = 455,8 кВт

Q³_расх = Q³_ст + Q³_ПС + Q³_исп + Q³_пот

Q³_ст = (1 – 0,87) ∙ 0,81 ∙ 2,6 ∙ 160 = 43,8 кВт

Q³_ПС = 0,87 ∙ 0,81 ∙ 2,1 ∙ 160 = 43,8 кВт

Q³_исп = 0,1 ∙ (1 – 0,529) ∙ 0,81 ∙ 363,4 = 13,9 кВт

r_ст = 19,2 ∙ 10³ ∙ (1,91 + lg 433) ∙ (433 / 104) = 363,4

Q³_пот = 0,1 ∙ (43,8 + 236,8 + 13,9) = 29,5 кВт

Q³_расх = 43,8 + 236,8 + 19,9 + 29,5 = 323,95 кВт

Q³_охл = 455,8 – 323,95 = 131,9 кВт

G³_в = 131,9 / 4,19 ∙ (35 – 15) = 1,6 кг/с