Стоимость разделительной установки определится как произведение количества возвращаемого вещества А и его возвратной цены. Количество возвращаемого вещества А находим из уравнения материального баланса для делителя по веществу А

оСа^ рецСдрецИЛИ V,C,{\ - Х^) = VC,

но 0,5СдоХд = j¥r и, следовательно,

рецСАрец=(2кАА)(1-А)-

Таким образом, затраты на изготовление продукта R

где - стоимость исходного вещества А, руб.; Щ - стоимость обслуживания реактора, руб.; /(дрц - стоимость возвращаемого вещества А, руб.

Для определения оптимальной степени превращения необходимо взять производную данного уравнения по х и приравнять ее нулю. Таким образом,

2Л^к^Сдо 2Ar

Р 2 Арец

Co(1-a)J

Решая это уравнение относительно Хд, получаем Хд = 0,94.

ва А, подаваемого в установку, и не зависит от степени превращения вещества А. В данном примере количество вещества А, необходимое для получения заданного количества вещества R, Л'дц = ArCVa/Vr). Его стоимость определится как произведение количества вещества А на цену вещества А.

Стоимость реактора и его обслуживания определится как произведение объема реактора на стоимость его обслуживания, причем объем реактора зависит от степени превращения вещества А.

Объем реактора вытеснения для данного типа реакций

cIo(I-xa) 1,2-0,52(1-0,94) Себестоимость продукта R

2УУкЯдо+ , Р ,+-1-хд

2-1-10--120. blf-008 ,2-1-10-3.75

1,2-0,52(1-0,94) 0,96

1-10-

= 258,45 руб./кмольК. 4.3.2. Задачи

4.3-1. Реакция типа 2А = R с константой скорости равной 2,4 мЗ/(кмоль-мин) осуществляется в установке, состоящей из смесителя См, реактора вытеснения и делителя Д(см. рис. 4.12). Цена исходного вещества А составляет 30 руб./моль, а цена обслуживания реактора - 18 руб./(мин-мЗ). Стоимость делителя и цена его обслуживания выражаются через цену возвращаемого вещества А равную 12 руб./моль. Производительность установки по продукту R составляет 15 кмоль/ч. Исходный раствор вещества А имеет концентрацию 1,8 моль/л.

Определить оптимальный объем реактора вытеснения, степень превращения и себестоимость продукта R.

4.3-2. При проведении обратимой реакции первого порядка А -t* R с константой скорости к = 4,8-10-3 .-i константой равновесия = 5,5 необходимо получать 4,5-10- * кмоль/с продукта R. Для проведения процесса может быть использован единичный реактор смешения либо реактор смешения в схеме с фракционным рециклом (см. рис. 4.13). Стоимость исходного вещества А составляет 640 руб./кмоль, производственные затраты на обслуживание реактора - 8,4 руб./(мЗс), а на обслуживание разделительной установки оцениваются стоимостью возвратного вещества А и равны 140 руб./кмоль А. Концентрация вещества А в входном потоке равна 0,2 моль/л. Делительная установка полностью вьщеляет продукт, концентрация вещества А в рецикле составляет 0,2 моль/л.

Оптимальный объем реактора

ZAR 2-1 .,2

Определить объемы реакторов для предлагаемых двух вариантов, скорость подачи исходной смеси и степени превращения вещества А, при которых обеспечиваются минимальные затраты на осуществление данного процесса.

4.3-3. Требуется получать 4,2-Ю^ кмоль/с продукта R по реакции А- 2Rс константой скорости 7,9-10- с . Концентрация вещества А в потоке равна 4 кмоль/м^. Стоимость исходного вещества А составляет 450 руб./кмоль. Процесс осуществляется в проточном реакторе смещения, стоимость обслуживания которого равна 3,5Т0-- руб.Дмс).

Определить оптимальную степень превращения, оптимальный объем реактора и объемный поток вещества А.

4.3-4. Процесс, описанный в задаче 4.3-3, осуществляется в установке с делителем (см. рис. 4.13), где непрореагировавщее вещество А полностью отделяется от продукта и возвращается в реактор с концентрацией равной концентрации вещества А в исходном потоке. Затраты на обслуживание делителя выражаются стоимостью возвращаемого вещества А, которая составляет 210 руб./кмоль.

Определить степень превращения, объем реактора, объемный поток вещества А, при которых обеспечиваются минимальные производственные затраты.

4.3-5. Установка (см. рис. 4.12) производит 3,6 кмоль/ч продукта R по реакции типа 2А -> R с константой скорости равной 1,2 л/(мольс). Концентрация вещества А в исходном потоке составляет 1,2 моль/л, стоимость исходного вещества А - 170 руб./кмоль. Процесс проводится в реакторе вытеснения, стоимость обслуживания которого равна 0,08 руб./(мЗс). После реактора смесь разделяется на продукт и исходное вещество А с концентрацией равной 1,2 моль/л и возвращается в реактор. Стоимость процесса разделения выражается через стоимость возвращаемого вещества А, которая равна 90 руб/кмоль.

Определить оптимальную степень превращения вещества А в реакторе, оптимальный объем реактора вытеснения и себестоимость продукта R.

4.3-6. Установка (см. рис. 4.12) производит 3,6 кмоль/ч продукта R по реакции типа 2А -> R с константой скорости равной 1,2 л/(мольс). Концентрация вещества А в исходном потоке равна 0,5 моль/л. Стоимость исходного вещества А составляет 120 руб./кмоль. Процесс проводится в реакторе вытеснения, стоимость обслуживания которого равна 0,08 руб./(мЗс). После реактора смесь разделяется на продукт и исходное вещество А с концентрацией равной 0,5 моль/л и возвраща-