Константу скорости обратной реакции выражаем из и константы скорости превращения вещества А по прямой реакции: А: , = kJIC; /с; = 0,22-10-3.

Степень превращения вещества А определяем согласно условию задачи Хд = 0,8хд рз .

Выражаем константу равновесия согласно уравнению (2.18):

Cr. равн Q, равн

ic x

(а, равн-

(а.равн) (Сао(1--а)) 4(1-Хдрзз„)

Решаем последнее уравнение относительно Хд р^: Хд р^ = 0,85; а = 0,8 Хд р,з„ = 0,68;

Определить необходимый объем реактора идеального смешения для проведения данного процесса.

Решение. Запишем алгоритм решения.

Объем реактора определяем по уравнению (3.3):

Условное время пребывания х находим из базового уравнения для реактора смешения

=1Уа(С,Г).

Кинетическое уравнение скорости превращения записываем согласно стехиометрическому уравнению

WiC 7) = -k,CU\ -хд)2 + A: iCrCs. Концентрации продуктов R и S определяем согласно уравнению

Cr = q - Caqa .

С учетом вышеизложенного выражаем т из базового расчетного уравнения для РИС-н:

0,68

т =-г = 0,7ч;

2 10 1,5(1 - 0,68) - 0,22 10 1,5 0,68 -

Vp = FqT = 4,8 0,7 = 3,36 м\

Пример 3.1-4. Жидкофазный процесс, описываемый реакцией второго порядка типа 2А -> R с константой скорости равной 2,3 л/(моль-мин), протекает в реакторе идеального смешения объемом 0,4 м^. Объемный расход исходной смеси с концентрацией реагента Сдо = 0,5 кмоль/м^ равен 3,6 м^/ч.

Определить производительность реактора по продукту R и рассчитать объем реактора идеального вытеснения для полученной производительности.

Решение. Определим время пребывания в реакторе смешения:

PC Vp/Fo = (0,4/3,6)-60 = 6,7mhh.

Из базового уравнения для реактора смешения

-=w(c,т),

где И^(С, 7) = -kCj, находим значение Сд = 0,15 кмоль/м^. Рассчитываем степень превращения вещества А:

Сдо-Сд 0,5-0,15 Сдо 0,5

Находим производительность реактора смешения по продукту R:

= oaoa/a = 3,6-0,5-07/2 = 0,63 кмоль/ч.

Рассчитываем время пребывания в реакторе идеального вытеснения (см. табл. 3.2) для достижения степени превращения такой же как в реакторе идеального смешения по формуле (см. табл. 3.1)

X 0 7

tPMR =-7-г =--г = 2,03мин.

Сдо(1-Хд) 2,3 0,5.(1-0,7)

Определяем объем реактора вытеснения по формуле -рив = о^рив = (3,6-2,03)-1000/60 = 121,8 л.

Базовое уравнение для реактора смешения решаем относительно х:

Q-Qo 0,46-1,6

т =--- =----=- = 13,5мин.

-{к^+к2)С1 -(0,28-ь 0,12)-0,46

Определяем объем реактора:

Vp= 10 =100-13,5 = 1350 л.

Пример 3.1-5. Процесс описывается параллельной реакцией типа

с константами скоростей = 0,28 лДмольмин) wk2 = 0,12 лДмольмин). Объемный поток с концентрацией вещества А 1,6 моль/м^ равен 100 л/мин.

Определить объем реактора смещения и достигаемую степень превращения вещества А при условии, что производительность по продукту R составляет 4,8 кмоль/ч.

Решение. Производительность по продукту R составляет 4,8 кмоль/ч или 80 моль/мин. Следовательно, концентрация вещества R в выходном потоке будет равна производительности по веществу R, деленной на объемный поток реакционной смеси: С^ = 80/100 = = 0,8 моль/л.

Скорость изменения концентрации вещества R в реакторе смещения

С^/х = к^С1 или С1=С^Щх). Из базового уравнения для реактора смешения

где И^д(С, 7) = -{к^ + к2)С^, и с учетом полученного выражения для С^ запишем:

- Сдо = -(А^1 + k2)TC/{Tki) или Сд - Сдо = -{к^ + к2)С^/ку. Следовательно,

Сд = Сдо - (к^ + kj)C/k = 1,6 - (0,28 + 0,12)0,8/0,28 = 0,46 моль/л; = (Сдо - Сд)/ Сдо = (1,6 - 0,46)/1,6 = 0,7.