Химические реакторы - презентация, доклад, проект скачать

Нажмите для полного просмотра!

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Химические реакторы. Доклад-сообщение содержит 42 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

Химические реакторы Практическое занятие № 2

Слайд 2

Описание слайда:

Энергетический баланс и тепловые расчеты химических процессов Энергетический (тепловой) баланс составляют как при проектировании нового производства, химико-технологического процесса, аппарата, системы, установки, так и для анализа уже существующего.

Слайд 3

Описание слайда:

Энергетический (тепловой) баланс Энергетический (тепловой) баланс составляют на основе закона сохранения энергии, в соответствии с которым в замкнутой системе сумма всех видов энергии постоянна. Обычно в химических процессах закон сохранения энергии формулируется следующим образом: приход тепловой энергии в данной производственной операции равен расходу его в той же операции.

Слайд 4

Описание слайда:

Энергетический (тепловой) баланс Тепловой (энергетический) баланс составляют по данным: материального баланса и тепловых эффектов химических реакций (экзо- и эндотермических), и физических превращений (испарения, кристаллизации, адсорбции, абсорбции и т.д.), происходящих в реакторе, с учетом подвода теплоты извне (теплообменник-нагреватель) или отвода теплоты из зоны реакции (теплообменник-холодильник) и отвода ее с продуктами реакции, а также через стенки реактора

Слайд 5

Описание слайда:

Пример: слева - схема химического реактора с теплообменником, справа - схема основных потоков теплового баланса этого реактора

Слайд 6

Описание слайда:

Тепловой (энергетический) баланс рассчитывают по уравнениям:

Слайд 7

Описание слайда:

Тепловой (энергетический) баланс Согласно закону сохранения энергии: Q приход = Q расход Значения Q fp (т), Q fp (ж), Q fp (г) вычисляют отдельно для каждого вида поступающего материала Значения Q fr (т), Q fr (ж), Q fr (г) вычисляют отдельно для каждого вида выходящего материала

Слайд 8

Описание слайда:

Расчет значений Q fp (т), Q fp (ж), Q fp (г) для поступающего материала

Слайд 9

Описание слайда:

Расчет теплоемкости при смеси материалов При смеси материалов рассчитывают теплоемкость смеси по законам аддитивности:

Слайд 10

Описание слайда:

Расчет теплоемкости для газов Для газов мольные теплоемкости Ср (кДж/кмоль∙К) или объемные теплоемкости (кДж/куб.м∙К) при постоянном давлении можно определить при изменении температуры Т, определенной в градусах Кельвина (К), по эмпирическим уравнениям:

Слайд 11

Описание слайда:

Расчет теплоемкости при смеси газов Для газовой смеси расчет теплоемкости проводят, также используя правило аддитивности:

Слайд 12

Описание слайда:

Расчет теплоты физических процессов Теплоту физических процессов (Qf1, Qf2) рассчитывают для каждого компонента, изменившего фазовое состояние:

Слайд 13

Описание слайда:

Экзо- и эндотермические физические процессы Физические процессы разделяют на две основные категории: с выделением теплоты: конденсация, кристаллизация, растворение, абсорбция и адсорбция газов (экзотермические) с поглощением теплоты: десорбция газов, плавление, растворение, испарение (эндотермические)

Слайд 14

Описание слайда:

Расчет теплоты химических реакций Qcr Теплоту химических реакций (экзо- и эндотермических) вычисляют по уравнению превращения каждой реакции (основной и побочным):

Слайд 15

Описание слайда:

расчет удельного теплового эффекта реакции qcr расчет удельного теплового эффекта реакции ведется через изменение энтальпии реакции:

Слайд 16

Описание слайда:

Расчет количества молей прореагировавшего ключевого компонента А или полученного целевого продукта D для формулы Для непрерывных процессов, протекающих в газовой фазе:

Слайд 17

Описание слайда:

Расчет тепловой энергии (Qt0) тепловую энергию всех экзотермических реакций заносят статью «Приход» теплового баланса тепловую энергию всех эндотермических реакций заносят в статью «Расход»

Слайд 18

Описание слайда:

Расчет тепловой энергии (Qto) Подвод тепловой энергии в реактор или отвод теплоты из реактора (Qto) можно рассчитать по потере теплосодержания теплоносителя (например, греющей воды)

Слайд 19

Описание слайда:

Расчет тепловой энергии (Qto) Расчет можно произвести по уравнению теплопередачи через греющую или охлаждающую стенку для непрерывных процессов:

Слайд 20

Описание слайда:

Расчет потерь теплоты в окружающую среду Qp Потери теплоты в окружающую среду (Qp) принимаются равными 3-5% от известной статьи теплового баланса, их всегда заносят в расходную часть баланса и рассчитываются согласно уравнению:

Слайд 21

Описание слайда:

Допуски при расчете теплового (энергетического) баланса В расчетах теплового баланса все газы и растворы предполагаются идеальными Для аппаратов непрерывного действия тепловой баланс составляют на единицу времени, а для аппаратов периодического действия – на время цикла обработки

Слайд 22

Описание слайда:

Из теплового баланса и энергетических расчетов можно рассчитать: Из теплового баланса и энергетических расчетов можно рассчитать: начальные концентрации ключевого реагента, степень превращения, поверхность теплопередачи, температуру в реакторе и исходной смеси на входе в реактор, расход газовой смеси и т.д.

Слайд 23

Описание слайда:

Пример расчета Дано: В смеситель поступает природный газ (V1, куб.м/ч) состава СН4 – 98 об.%; N2 -2 об.% и водяной пар, при этом соотношение исходных концентраций ZNСН4/ZNН2О составляет 1/2, затем паро-газовая смесь (СН4+N2+Н2О) направляется в каталитический реактор, где протекает реакция конверсии метана с водяным паром по реакции 1 (эндотермическая):

Слайд 24

Описание слайда:

Дано: Так как реакция конверсии метана эндотермическая, то для поддержания температурного режима в реактор подают теплоноситель, получаемый сжиганием природного газа кислородом воздуха в печи по реакции 2 (экзотермическая)

Слайд 25

Описание слайда:

Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость температуры газовой смеси на выходе из реактора (Т2) от степени конверсии (Х): Т2=f(X) Дополнительные данные для расчета: Х - степень конверсии метана с водяным паром (Х= 0,5-0,9); Степень окисления метана кислородом воздуха в печи равна 1; Кислород взят в соответствии со стехиометрией реакции (2);

Слайд 26

Описание слайда:

Дополнительные данные для расчета: Т1 – температура газовой смеси на входе в реактор (Т1 = 50-250°С); V1 - расход природного газа, направленный в реактор на конверсию с водяным паром (V1 = 10000 - 60000 куб.м /ч); V2 – расход сжигаемого природного газа в печи (V2 = 15000-80000 куб.м /ч) Изменение энтальпии реакций 1 и 2: ΔH1 = 206 000 кДж; ΔH2 = -805 000 кДж.

Слайд 27

Описание слайда:

Дополнительные данные для расчета: Изменением объема газовой смеси и теплоемкости в результате протекания реакции конверсии пренебречь. Средние теплоемкости исходной и проконвертированной газовой смеси равны: 2,34 кДж/(куб.м × градус). Удельные тепловые потери в реакторе конверсии составляют 3% от тепловой энергии, приносимой газовой смесью в реактор; Тепловые потери в печи сжигания составляют 5% от энергии, выделяющейся от сжигания природного газа.

Слайд 28

Описание слайда:

Решение. Химико-технологическая схема (ХТС)

Слайд 29

Описание слайда:

Схема основных потоков теплового баланса

Слайд 30

Описание слайда:

Составление теплового баланса В статью «Приход» теплового баланса записываем все тепловые потоки, приносящие энергию в реактор:

Слайд 31

Описание слайда:

Расчет QfP – теплоты физического прихода теплота физического прихода QfP – это поток тепловой энергии, которую приносит с собой нагретая до температуры Т1 исходная газовая смесь после смесителя 2,96 – коэффициент, устанавливающий связь между исходной смесью и смесью после смешения

Слайд 32

Описание слайда:

Расчет ведется исходя из условий задачи, согласно которой: природный газ и водяной пар поступают в смеситель в количествах: Расчет ведется исходя из условий задачи, согласно которой: природный газ и водяной пар поступают в смеситель в количествах: 1 часть природного газа (0,98 СH4 + 0,02 N2) + 1,96 частей водяного пара (водяной пар находим из соотношения ZNСН4/ZNН2О = 1/2 количества СH4 (0,98), соответственно, количество водяного пара составляет 2*0,98=1,96. Природный газ и водяной пар поступают в смеситель суммарно в количестве: 1 + 1,96 =2,96 частей

Слайд 33

Описание слайда:

Количество природного газа и водяного пара, поступающих в смеситель

Слайд 34

Описание слайда:

Расчет теплоты химической реакции 2 (экзотермической) Q2CR Теплота химической реакции Q2CR - это поток тепловой энергии, которую приносит в реактор теплоноситель (продукты сжигания природного газа), с учетом потерь 5%

Слайд 35

Описание слайда:

Расчет Qfr – теплоты физического расхода Теплота физического расхода Qfr – это поток тепловой энергии, которую уносит из реактора реакционная смесь, нагретая до температуры Т2

Слайд 36

Описание слайда:

Расчет теплоты химической реакции 1 (эндотермической) Q1CR Теплота химической реакции Q1CR - это поток тепловой энергии, затрачиваемый на конверсии метана с учетом изменения концентрации метана после смесителя

Слайд 37

Описание слайда:

Расчет потерь тепловой энергии Qp

Слайд 38

Описание слайда:

Расчет: Расчет начинаем со средних значений параметров задания: подставляем в статьи теплового баланса средние значения из рекомендованных интервалов изменения параметров в условии задачи: Рассчитываем «приход»

Слайд 39

Описание слайда:

Расчет: Рассчитываем «расход»

Слайд 40

Описание слайда:

Расчет по скорректированным значениям Т1 и V2 Для второго расчета принимаем степень конверсии метана Х=0,7

Слайд 41

Описание слайда:

Для третьего расчета принимаем степень конверсии метана Х=0,9 Для третьего расчета принимаем степень конверсии метана Х=0,9

Слайд 42

Описание слайда:

Вывод: Температура проконвертированной газовой смеси на выходе из реактора (Т2) изменяется от 851°С до 1370°С. Так как реакция конверсии метана с водяным паром эндотермическая, то с увеличением степени конверсии температур реакционной смеси на выходе из реактора уменьшается. Из теплового баланса следует, что «приходная» часть баланса не изменяется, а в «расходной» части Qcr1 возрастает. Для выполнения условия Qприхода = Qрасхода должна уменьшаться теплота физического расхода Qfr.

Теги Химические реакторы

Похожие презентации