Расчет реактора дегидрирования этилбензола

Основная задача расчета – определить оптимальный объем контактной зоны реактора для заданных производительности, конверсии и селективности процесса.

Необходимые данные для расчета реактора (задаются преподавателем).

1. Производительность по продукту, т/год

2. Расход водяного пара, соотношение массовое или мольное, пар: этилбензол.

3. Параметры работы реактора: давление, температура на входе.

4. Конверсия сырья, х_эб, %

5. Селективность процесса по стиролу, φ_cm, % мол.

Для определения объема контактной зоны реактора необходимо располагать выражением материального баланса реактора. Допускаем, что промышленный реактор по гидродинамическому режиму ближе к модели идеального вытеснения. Из уравнения материального баланса реактора идеального вытеснения имеем:

τ = . (3.1)

Если выразить производительность через концентрацию и расход сырья, получим:

F ⁰_эб = С ⁰_эб · υ ₀ (3.2)

После подстановки (3.2), уравнение (3.1) может быть представлено следующим образом:

, (3.3)

откуда в окончательном виде получим объем реактора:

V _p = F ⁰_эб (3.4)

Уравнение скорости реакции дегидрирования этилбензола, согласно результатам обработки экспериментов (раздел 2.6.3.):

(3.5)

Подставив в уравнение (3.4) выражение скорости (3.5), получим:

V _p= F ⁰_эб/ P ⁰_эб· k ₁ . (3.6)

Поскольку уравнение материального баланса (3.1) справедливо для изотермических условий, для адиабатического реактора необходимо составить уравнение теплового баланса:

(3.7)

и решить совместно систему уравнений материального и теплового балансов на ЭВМ.

Контрольные вопросы к разделу 3.2

1. Записать в общем виде уравнения материального и теплового балансов реакторов, дать разъяснения по всем составляющим.

2. Вывести уравнения материального баланса реакторов идеального

3. смешения непрерывного действия.

4. Составить уравнение теплового баланса адиабатического реактора дегидрирования ЭБ в соответствии с 3.10.

5. Представить графики профилей температуры и конверсии в слое катализатора для изотермического и адиабатического реакторов.