Условие задачи
Рассчитать и выбрать стандартизованный реактор-котел непрерывного действия для проведения химической реакции вида в жидкой среде по исходным данным:
aA+bB=cC+dD
FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3+3NaCl
- G=12 т/сут
- температура реакции tp=800C;
- степень превращения χ=80%;
- концентрации исходных реагентов в водных растворах:
– FeCl3 – xA=50%;
– NaOH – xB=40%.
Рассчитать материальный баланс, определить тепловой эффект реакции и тепловую нагрузку реактора, выполнить кинетические расчеты и выбрать типоразмер реактора-котла. Проверить реактор на тепловую нагрузку, при необходимости выдать рекомендации по обеспечению расчетного теплового потока.
В качестве растворителя (разбавителя) используется вода. Температуру реакции принять 80°С. Реакция имеет суммарный второй порядок. Константу скорости реакции рассчитать по уравнению Аррениуса по заданным значениям коэффициента пропорциональности k0=8·1012 и энергии активации химической реакции Е=111·106 Дж/кмоль.
Коэффициент избытка для реагента А принять kА=1, для реагента В – kВ=1,08.
Допускается принимать к установке несколько реакторов для параллельной работы.
Ответ
Расчет выполним на 1 т готового продукта (mC=1000 кг).
Молекулярные массы компонентов реакции (кг/кмоль):
МА=162,5; МВ=40; МС=107; МD=58,5.
Массы веществ А, В, D по стехиометрии:
Массы реагентов А и В должны быть увеличены с учетом степени превращения:
