Исследование химического процесса, протекающего в гомогенном реакторе идеального смешения

 

Пусть в реакторе идеального смешения протекает химическая ре-акция превращения н -октана в и -октан и в продукты крекинга:

н -СH	- DH1	изо -C H	^+^ΔH2C H	+ C	H	,
8 18	®	8 18	®
	^k 1
где D H 1 = –7,03 Дж/моль	при 700	К –		экзотермическая реакция;

D H ₂= +85,89Дж/моль–эндотермическая реакция.

 

Представим химическую реакцию в виде

 

A ¾¾® ^k 1 B ¾¾® ^k 2 C + D.

 

Математическая модель процесса, с учетом уравнений (2.82, 2.84), может быть записана в виде следующей системы уравнений материаль-ного и теплового балансов:

 

 

		dCA	=	1	×(C A 0- C A)- k 1× CA;
		dt	t
		^dCB =	1	(C B 0- C B)+ k 1× C A - k 2× CB;
		dt	t
		dCC	=	1	(^CC 0	- CC)+ k 2× CB;		(2.94)
		dt		t
		^dCD =	^1 (C D	- C D)+ k 2× CB;
		dt		t
dT =	1 ( T - T ) + ^(Q1 ^× ^k 1 ^× ^C A ^+ ^Q 2 ^× ^k 2 ^× ^C B ^) ^× ^R ^× ^T ^/ ^p ,
dt	t							Cp
где Р – давление в реакторе, Мпа.
Начальные условия:
при t = 0 C А (0) = C А ,0;C B (0) = CC (0) = CD (0) = 0, R – универсальная газовая
постоянная, R = 0,00845	м ^3 × МПа	.
			кмоль × К
Так как тепловой эффект реакции (Qi) равен величине энтальпии
i -й реакции(D Hi)с обратным знаком:
						Qi =-D Hi,
то Qi = 7,03 Дж/моль, Q 2 = -85,89 Дж/моль.
Для решения системы дифференциальных уравнений может быть
использован численный метод Эйлера.
Результаты вычислений приведены на рис. 2.12–2.13.
доли
0,8
мольн.	0,6
Концентрация,	0,4
0,2
									Время, с
н‐С8Н18, время контакта 6с.		и‐С8Н18, время контакта 6с.
н‐С8Н18, время контакта 3с.		и‐С8Н18, время контакта 3с.

 

Рис. 2.12. Зависимость концентраций реагирующих веществ от времени

 

 

, К
Температура
						Время, с
		время контакта 3с		время контакта 6с

 

 

Рис. 2.13. Зависимость изменения температуры

 

от времени

 

На основании полученных результатов можно судить об изменении концентрации веществ и температуры в реакторе идеального смешения, рассчитать степень превращения компонентов.