Химические реакторы

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

Министерство образования и науки РФ
Федеральное агентство по образованию
Санкт-Петербургский государственный технологический институт
Кафедра общей химической технологии и катализа
Ю.В. Александрова, Е.А. Власов, С.А. Лаврищева, А.Ю. Постнов
Химические реакторы
Методические указания и контрольные задания для студентов
заочной формы обучения
Санкт-Петербург
2014

Стоимость выполнения контрольных работ 1, 2 по химическим реакторам уточняйте при заказе.

Готовы следующие варианты:

Вариант 11

Контрольная работа 1.
Задание 1.
Конструкции и характеристика реакторов, работающих в адиабатическом температурном режиме.

Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов.
При взаимодействии 25% (масс.) водного раствора NiCl₂ (раствор 1) объемом 1.8 м3, полученного растворением NiCl₂ и 20 % (масс.) раствора гидроксида аммония (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид никеля. Коэффициент избытка осадителя составляет 1,25; степень превращения хлорида никеля – 96%.
Составить материальный баланс реактора, рассчитать производительность за один цикл и расходные коэффициенты по сырью. Определить требуемый объем реактора периодического действия, если коэффициент запаса объема равен 1,2.

Задача 2.
В смеситель поступает природный газ (V₁, м³/ч) состава (об%): CH₄ – 98; N₂ – 2; и водяной пар в соотношении исходных концентраций ZN_CH4/ZN_H2O равной 1/2, а затем газовая смесь направляется в каталитический реактор, где протекает реакция конверсии метана с водяным паром по реакции:
CH₄ + H₂O = 3H₂ + CO  (1)
Так как реакция конверсии эндотермическая, то для поддержания температурного режима в реактор подают теплоноситель, получаемый сжиганием природного газа кислородом воздуха в печи по реакции:
CH₄ + 2O₂ = 2H₂O + CO₂ (2)

Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость степени конверсии (X) от температуры газовой смеси на выходе из реактора (T₂), идущего для сжигания в печи: X=f(T₂)
Дополнительные данные для расчета:
Степень окисления метана кислородом воздуха в печи равна 1; кислород взят в соответствии со стехиометрией реакции
Т1 – температура газовой смеси на входе в реактор (Т₁=50-250°С);
Т2 - температура проконвертированной газовой смеси на выходе из реактора (Т₂=430-1250°С);
V₁ – расход природного газа, направленный в реактор на конверсию с водяным паром (V₁=10000 до 60000 м³/ч);
V₂ – расход сжигаемого природного газа в печи (V₂ = 15000-80000 м³/ч)
Изменение энтальпии реакций: ΔH₁ =206000 кДж; ΔH₂ = - 805000 кДж.
Изменением объема газовой смеси и теплоемкости в результате протекания реакции конверсии пренебречь. Средние теплоемкости исходной и проконвертированной газовой смеси равны: 2,34 кДж/м³·градус.
Тепловые потери в реакторе конверсии составляют 3% от тепловой энергии, приносимой газовой смесью в реактор; тепловые потери в печи сжигания составляют 5% от энергии, выделяющейся от сжигания природного газа.

Контрольная работа 2.
Задание 1.
Сравнение работы изотермических реакторов идеального вытеснения и полного смешения при проведении экзотермических реакций.

Задача 1.
Окисление диоксида серы проводят в адиабатическом реакторе полного смешения. Состав исходной смеси (об. доли): диоксид серы-0,1, кислород -0,12, триоксид серы -0.01, остальное азот. Изменение равновесной степени превращения диоксида серы от температуры реакционной смеси представлено в справочной таблице.
Зависимость константы скорости от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
где  - текущие парциальные давления диоксида серы, триоксида серы и кислорода.
Расход исходной газовой смеси 40000 нм³/ч.
Температура на входе в реактор 550 K.
Давление в реакторе 3 атм.
Степень превращения диоксида серы составляет 0,8 от равновесного значения.
Рассчитать требуемый объём реактора, производительность по триоксиду серы и температуру на выходе из реактора.

Задача 2. Конверсию СО водяным паром проводят в двухполочном реакторе полного смешения с теплообменом между полками. Состав исходной смеси (об. доли): СО – 0,22; водяной пар – 0,55; водород – 0,08; углекислый газ -0,05; остальное-метан.
Зависимость константы скорости реакции от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
Расход исходной смеси 40000 м³/ч.
Давление в реакторе 1 атм.
Температура реакционной смеси на входе в реактор 550 К.
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 4 м³.
Температура реакционной смеси на входе на вторую полку реактора 500 К
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 6 м³.
Равновесная степень превращения СО при температуре на входе в реактор 550 К составляет 0,842
Рассчитать суммарную производительность по водороду.

Дата выполнения: 03/04/2015