Сравнительный анализ рециркуляционных схем на примере реакции изомеризации
 |
График по этим данным представлен на рис 2.4.
Рис.2.4. Зависимость величины рецикла от суммарного объема реакторов при подаче рецикла на вход второго реактора.
По графику видно, что с увеличением объема рецикл уменьшается и наоборот.
Концы кривой стремятся к некому пределу. Если взять, например, объем меньше предельной величины, то ни при какой величине рецикла 100% -ая конверсия не может быть достигнута.
Глава 3. Расчетная часть
С помощью пакета программ ChemCad проверяем аналитические расчеты и зависимости.
Эта программа, как и множество других, с успехом используется для решения многочисленных задач, связанных с анализом и синтезом ХТС, основными элементами которых являются реакционные и массообменные аппараты.
Проведем анализ двух рециркуляционных реакционно-ректификационных систем с различной подачей рецикла, но при одинаковых начальных условиях.
Сначала проверим зависимость величины рецикла от суммарного объема с помощью опытных данных снятых в программе ChemCad.
В обеих системах протекает одна и та же реакция изомеризации параксилола в ортоксилол. Начальный поток F=10 кмоль/час содержит только чистый параксилол, xf=1. Ректификационная колонна содержит 70 тарелок. Тарелка питания №35, паровое число Rb=50.
Рассчитаем минимальный суммарный объем реакторов по формуле
Vmin = 
= 
(3.1)
Где CAm = rA, при температуре реакции (t=1000C=3730K),
Где плотность считается по формуле, представленной в программном пакете ChemCad 5.2.
rA = 
(3.2)
Коэффициенты для параксилола:
А = 0,67752
В = 0,25887
С = 616,2
D = 0.27596
Следовательно r = 2,98, а Vmin = 1,68м3, при k+= 2 и F = 10кмоль/час.
Для схемы с рециклом, охватывающим два реактора зависимость выглядит следующим образом (таблица 3.1): данные сняты при постоянном составе смеси в кубовой части колонны – содержание параксилола x=0.001м. д.
|
V, м3 |
R, кмоль/час |
|
8 |
6,2 |
|
7 |
6,3 |
|
6 |
6,5 |
|
5 |
6,9 |
|
4 |
7,7 |
|
3 |
11,1 |
|
2,5 |
12,1 |
|
2 |
13,55 |
|
1,7 |
15,6 |
|
1,68 |
15,7 |
Таблица 3.1. Численная зависмиость величины рецикла от суммарного объема реакторов при охвате рециклом двух реакторов при постоянном составе х=0,001м. д.
 |
Рис.3.1. Зависимость величины рецикла от суммарного объема реакторов при подаче рецикла на вход первого реактора при постоянном составе смеси.
Для схемы с рециклом, охватывающим один реактор зависимость выглядит следующим образом (таблица3.2): данные сняты при постоянном составе смеси в кубовой части колонны – содержание параксилола x=0.001м. д.
|
V, м3 |
R, кмоль/час |
|
8 |
7,5 |
|
7 |
7,8 |
|
6 |
8,5 |
|
5 |
11 |
|
4 |
13,2 |
|
3 |
13,5 |
|
2,5 |
15,9 |
|
2,2 |
16,3 |
|
2 |
19,5 |
Таблица 3.2. Численная зависимость величины рецикла от суммарного объема реакторов при подаче рецикла на вход второго реактора при постоянном составе х=0,001м. д.
График, по этим данным, представлен на рис.3.2.
 |
Из этих графиков (рис.2.2, 2.4, 3.1. и 3.2) видно, что вид зависимостей, полученных аналитически и рассчетно, совпадает. Прослеживается одна и та же закономесрность. С увеличением рецикла объем уменьшается и наоборот.
Теперь построим зависимости энергозатрат от величины рецикла, при постоянном составе смеси в кубе колонны, содержащей x=0.001м. д. параксилола, и суммарном объеме V=5м3:
Для схемы с рециклом, охватывающим два реактора численная зависимость представлена в таблице 3.3.
|
R, кмоль/час |
Rb |
Q*107, кДж/час |
|
7 |
48 |
1,79177 |
|
8 |
43 |
1,60518 |
|
9 |
43 |
1,60509 |
|
10 |
43 |
1,60514 |
|
11 |
45 |
1,67978 |
|
12 |
45 |
1,67982 |
|
15 |
48 |
1,79183 |
|
20 |
53 |
1,97834 |
|
25 |
58 |
2,16508 |
|
30 |
63 |
2,35169 |
|
35 |
68 |
2,53832 |
|
40 |
73 |
2,72503 |
|
45 |
78 |
2,91184 |
|
50 |
83 |
3,09846 |
|
55 |
88 |
3,28511 |
|
60 |
93 |
3,47152 |
|
65 |
98 |
3,65804 |
|
70 |
103 |
3,84471 |
|
75 |
108 |
4,03104 |
|
80 |
113 |
4,21836 |
|
85 |
117 |
4,36775 |
|
90 |
122 |
4,55428 |
|
95 |
127 |
4,74097 |
|
100 |
132 |
4,92748 |
