反应工程大作业_第1页
反应工程大作业_第2页
反应工程大作业_第3页
反应工程大作业_第4页
反应工程大作业_第5页
已阅读5页,还剩4页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

2/9[[反应工程学期作业][关于管式换热器的计算]化工0802王风景J10010802322011/5/20

一、绝热管式反应器题设:在内径为1.22m的绝热管式反应器中进行乙苯催化脱氢反应进料温度为898K,反应压力为0.12MPa。进料为乙苯与水蒸气的混合物,其摩尔比为1:20。反应的速率方程为式中,p为分压,下标A、S及H分别代表乙苯、苯乙烯及氢。反应速率常数与温度的关系为不同温度下的化学平衡常数值可根据下列近似式估算反应混合物的平均比热容为,反应热等于。催化剂床层的堆密度为。试计算:催化剂用量;反应器的轴向温度及反应率分布。解析:求解基础:将管式反应器按活塞流反应器处理;将反应按拟均相模型处理;忽略副反应影响。求解思路:求解公式为将式中的用的函数表述,而实际上等于单位时间单位反应器截面积上流过的乙苯摩尔数,可以求得具体数值。因此由求解公式可以得到的函数,积分函数式即可求转化率的轴向分布,从而求出反应体积。绝热反应过程的温度与转化率成线性关系,因此可由转化率的轴向分布其他条件和要求同上题。试计算反应器的轴向转化率及温度分布,以及乙苯转化率达60%时所需要的催化剂量。解析:求解基础:将管式反应器按活塞流反应器处理;将反应按拟均相模型处理;忽略副反应影响。求解思路:求解公式为(A)(B)式(A)中可以用及的函数表述,而等于单位时间单位反应器截面积上流过的乙苯摩尔数,为一具体数值。因此式(A)可以表示为的函数。式(B)两端同除以,代入各相关数值,可以整理为的函数。转化后的两式为一阶微分方程组,采用龙格-库塔-吉尔法求解。可得温度T及转化率的轴向分布。转化率为60%时所需要的催化剂量,按线性内插法确定床层高度后即可求定。求解过程:此反应器为非绝热变温管式反应器。144根反应管并联,只考察一根反应管即可。因为144根并联反应器的总横截面积正好与直径为1.22m的绝热反应器的横截面相等,所以两者都是在同一质量速度下操作,且进料组成又相同,因而上题中由无物料衡算所建立的轴向转化率分布方程式(8)亦适用本题。本题与上题的差别只在于反应温度T与转化率不再成线性关系。将(8)式改写成:(C)乙苯的进料量为,而乙苯与水蒸气的摩尔比为1/20,故水蒸气的加入量为,因之反应物物料的质量速度将式(B)两端同除以,代入各相关数值,可得:(D)此即为轴向温度分布方程。式(C)(D)均为一阶微分方程,其初值条件为Z=0,XA=0,T=898K。此方程组只能用数值法求解,这里采用龙格-库塔-吉尔法,用计算机求解。求解的程序为:functiondXdz=Equations(t,X)XA=X(1);T=X(2);dXAdz=4.104e6/(21+XA)*exp(-10983/T)*(1-XA-3.03e-7*XA^2/(21+XA)*exp(14520/T));dTdz=0.07605*(1100-T)-137*(4.104e6/(21+XA)*exp(-10983/T)*(1-XA-3.03e-7*XA^2/(21+XA)*exp(14520/T)));dXdz=[dXAdz;dTdz];clearall;clcX0=[0,898];[z,X]=ode45(@Equations,0:0.1:3.5,X0)plot(z,X(:,1),'k-',z,X(:,2),'k-')legend('XA','Location','NorthWest','T','Location','NorthEest')xlabel('z'),ylabel('XA','T')求解结果列表如下:乙苯催化脱氢反应器的轴向转化率及温度分布Z/mXAT/KZ/mXAT/KZ/mXAT/K008981.40.5332850.1192.80.6904855.07660.10.0848887.96311.50.5495849.78742.90.6978855.9190.20.1533880.21741.60.5647849.611630.705856.79650.30.2105874.07481.70.5789849.57413.10.7118857.70580.40.2593869.12651.80.5922849.6603.20.7184858.64370.50.3017865.08481.90.6046849.85663.30.7247859.60740.60.3391861.76192.00.6164850.15233.40.7308860.59440.70.3724859.02982.10.6274850.5373.50.7367861.60250.80.4022856.78572.20.6378851.00153.60.7424862.62960.90.4292854.94792.30.6477851.53813.70.748863.673710.4537853.45642.40.6571852.13973.80.7533864.73321.10.4761852.26462.50.666852.79973.90.7585865.80651.20.4967851.33262.60.6745853.512540.7636866.89221.30.5157850.62662.70

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论