 |
Составьте тепловой баланс реактора синтеза этилового спирта, где протекает реакция
|
|
|
|
СН2=СН2 +Н2О ↔С2Н5ОН + Qр (Qр=46090 кДж/кмоль),
Если исходный газ имеет состав: 40% Н2О и 60% С2Н4, скорость его подачи в реактор-гидрататор 2000м3/ч, температура на входе 614 К, конверсия за проход этилена 5%. Теплоемкость продуктов на входе и выходе одинакова и равна 27.1 кДж/кмоль. Побочные процессы и продукты не учитывать. Потери теплоты в окружающую среду принимаем 3% от прихода теплоты.
Решение.
Находим состав исходного газа:
= 2000 · 0.6 = 1200 м3,
= 2000 · 0.4 = 800 м3.
Определяем состав газа на выходе из реактора:
=1200 – 1200 · 0.05 = 1140 м3,
= 800 – 1200 · 0.05 = 740 м3,
= 1200 · 0.05 = 60 м3.
Находим суммарный объем газа (на выходе из реактора):
V = 1140 + 740 + 60 = 1940 м3.
Тепловой баланс:
Q1 + Q2 = Q3 + Q4
Рассчитываем приход теплоты. Физическая теплота газа:
Q1 = (2000/22.4) · 27.1 · 290 = 701396.5 кДж.
Теплота реакции:
Q2 = (2000/22.4) · 0.6 · 46090 · 0.05 = 123460 кДж
Всего: ΣQприх= 825156.5 кДж.
Определяем расход теплоты. Теплота, уносимая отходящими газами:
Q3 = (1940/22.4) · 27.1 · 341 = 800345.4 кДж
Q4 = 825156.5 · 0.03 = 24754.7 кДж
Всего: ΣQрасх= 825100.1 кДж
8.ОПИСАТЕЛЬНЫЕ МОДЕЛИ ХТС:
Каждое производство в соответствии с общей теорией систем является сложной системой, которая называется химико-технологической системой.
Модели ХТС: качественные и математические.
Качественные: описательные и графические. Графические в свою очередь делятся на: функциональные схемы, структурные схемы, операторные схемы, технологические схемы.
Математические: символические (аналитические) и графические.
Описательная модель – это словесное описание процесса функционирования системы. В нем приводятся основные химические реакции, дается описание процессов, происходящих в аппаратах, приводятся сведения о составе сырья, значениях параметров технологического режима и т.д. Примером описательной модели ХТС является технологический регламент - основной закон и настольная книга инженера-технолога на химическом предприятии. В нем описано, как нужно проводить технологический процесс. Нарушение технологического регламента влечет за собой административное, а в некоторых случаях, и уголовное наказание.
Графические качественные модели ХТС – это различные виды схем технологического процесса. Существует несколько разновидностей таких схем: функциональная (принципиальная), структурная, операторная, технологическая. Функциональная схема дает самое общее представление о процессе функционирования ХТС и создается на первом этапе синтеза системы. На этом схеме показывают последовательность основных этапов получения химического продукта. Простейшим элементом функциональной схемы является подсистема. На основе функциональной схемы составляют материальный баланс процесса.
На следующих этапах проектирования составляются структурная и операторная схемы.
Структурная схема дает изображение всех элементов ХТС в виде блоков, имеющих несколько входов и выходов, и показывает технологические связи между блоками. Простейшим элементом схемы является блок. Операторная
|
|
|
схема дает наглядное представление о физико-химической сущности технологических процессов системы. Для этого каждый элемент ХТС изображают в виде определенного типового технологического оператора. Каждый оператор имеет свое графическое изображение. На основе операторной схемы тоже можно считать балансы, как материальные, так и тепловые.
Технологическая схема дает наиболее полное представление о процессе. Она составляется на последнем этапе проектирования ХТС на основе операторной схемы. На технологической схеме оператор заменяется на конкретный аппарат, выполняемый в виде эскиза в определенном масштабе. Стандартное изображение аппаратов приводится в документах Единой системы конструкторской документации (ЕСКД). На каждый аппарат имеется свой ГОСТ. Для каждого аппарата показывают «обвязку», то есть подвод сырья, пара, воды, сжатых газов и т.д. и отвод продуктов в виде линий с указанием точек размещения основной запорной арматуры. Технологические связи показывают линиями со стрелками.
Все оборудование схемы нумеруют слева направо в порядке направления сырьевых и продуктовых потоков, используя буквенный индекс оборудования с добавлением через черточку порядкового номера аппарата, например, колонна К-1, теплообменник Т-2 и т.д. Технологическая схема снабжается спецификацией оборудования, технологических линий и привязки основной контрольно-измерительной аппаратуры и регулирующих приборов. Форма представления спецификации также стандартизирована.
Технологическая схема сопровождается описанием. Описание производится по каждой подсистеме, начиная с поступления и подготовки сырья и кончая отгрузкой готового продукта с указанием технологических параметров процесса, характеристикой оборудования, систем регулирования и т.д. со ссылкой на чертеж технологической схемы. Технологическая схема совместно с описанием составляет основу технологического регламента.
|
|
|
|
|
|
