Исследование химического процесса, протекающего в гомогенном реакторе идеального смешения

Пусть в реакторе идеального смешения протекает химическая реакция н-октана в и-октан и в продукты крекинга:

,

где =-7,03 Дж/моль при (700 К) – экзотермическая реакция;

= +85,89 Дж/моль – эндотермическая реакция

или

.

Математическая модель процесса, представленного реакциями (5.1), с учетом уравнения (5.2), может быть записана в виде следующей системы уравнений материального и теплового балансов:

;

; (5.17)

, ;

;

с начальными условиями: при t = 0 C _А (0) = C _{А ,0}, C _B (0) = C_C(0) = C _D (0) =0,

где Р – давление в реакторе, Мпа;

R ´ – универсальная газовая постоянная, R ´=0,00845 .

Так как тепловой эффект реакции (Q_i) равен величине энтальпии
i -й реакции () с обратным знаком:

,

тогда Q ₁ = 7,03 Дж/моль, Q ₂ = -85,89 Дж/моль.

Для решения системы дифференциальных уравнений (5.17) был использован метод Эйлера.

Пример расчёта программ реакторов идеального перемешивания и идеального вытеснения приведён в Приложении Е. Программы использованы для расчёта текущих значений концентраций на выходе из реакторов, а также для исследования влияния времени контакта на выход продуктов реакций.

Данные для расчета тепловых эффектов реакций приведены в табл. 1, Приложение Ж. Расчет тепловых эффектов проводится на основании закона Гесса.

Результаты исследования динамического режима работы реактора идеального перемешивания приведены на рис. 5.3–5.4.

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

Результаты расчётов необходимо представить в графическом виде.