Molární toky výstupní (mol/s) Molární toky vstupní (mol/s) V=konst. i i. ki V. V, k

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Molární toky výstupní (mol/s) Molární toky vstupní (mol/s) V=konst. i i. ki V. V, k"

Libor Ovčačík
před 5 lety
Počet zobrazení:

1 4. Blance v stemních sustavách s chemcku eakcí. mulace hmtnstní blance p vsádkvé a půtčné sustavy v ustáleném a dynamckém stavu. Základní mdely chemckých eaktů p hmgenní sustavy. Mlání tky vstupní (ml/s) Mlání tky výstupní (ml/s) =knst. n d t 0 k, k k 0 k k k d n t

2 sádkvé hmgenní eakty (Batch eacts) stemní k k k t n d, 0 k k k dn.,

3 knstatní bem eaktu ( =knst.) n d dn dc k k, k knstatní celkvý tlak v eaktu (P = knst.) n c. dn d c. dc c d ln k k, k dc k k, k c d ln P výpčet P( t) neb ( t) ptřebueme stavvu vnc směs f(t,p,,slžen í) = 0

4 Příklad Istemní vsádkvý eakt, knstaní bem, deální stavvé chvání P T n dp T dn T k k, k T k, k k k k Istemní vsádkvý eakt, knstatní tlak, deální stavvé chvání T P n dln( ) T P d dn T T T P P P k, k k, k k k k k, k dc T c k, k k, k k P k c y k, k k, k k k P y T *

5 Příklad eakční směs se chvá ak nestlačtelná kapalna zanedbatelné tenz pa knstantí tlak evatná eakce. řádu A (l) + A (l) A 3(l) dc kcc dc kcc dc kcc dc3 kcc c c c c, c c c c, c c c 3 c t dc kc c c c k c c c c kt c c c 0 e c dc c c kc c, t 0, c c, c c, c 0 c ml/l c c c 3 mle/l mle/l t/mn c c c c c kt c c c c3

6 Půtčné hmgenní eakty (Cntnuus-flw eacts) ztemní Půtčný deálně míchaný eact (Cntnuus sted Tank eact CST) v ustáleném stavu n d t 0 k, k k vzhledem k deálnímu míchání eaktu dn Ustálený stav: 0 k, k k 0 k, k k 0 případě edné eakce: 0 0 Ptřebueme dplňuící nfmace: stavvé chvání mlání tky př statu č dstavení eaktu

7 Iztemní CST, deální plyn T n p Z celkvé blance vyplývá dn dn 0 k, k k, k k k k, k k Blance slžky dn y k, k k, k k k dn P dy ( y y ) ( y ) T k k, k k dy T T = ( y y ) ( k y k ), k, P P k stupní bemvý půtk T P Střední dba zdžení eakční směs (vztažená k půtku nástřku) P T

8 Blance slžek e mžné psát ve tvau dy T = ( y y ) ( k y k ), k, P k P případ edné eakce: dy T = ( y y ) ( y ), P.00 Příklad Dynamcké chvání CST s eakcí O / O g g g l =0 m, T=30 C, P0 kpa = kp, k.08x0 mle.pa.mn.m O 5-3 y, y y y 0 (= O, =O, 3=, 4=He) 3 4 t 0, y 0 y y 0, y 3 4 y (-) He O knvese f O* ) =( )/ O umecké řešení blančních vnc slžek SIK4E.xls t (s) * ) vnce e pužtelná puze p ustálený stav

9 Ustálený stav k, k k,, případě edné eakce:,, ( ) a) Obem eaktu ( ) b) Knveze klíčvé slžky na výstupu p daný bem eaktu ( ) f ( ) 0 S pužtím knveze klíčvé slžky Jednduchý výpčet Gafcké neb numecké řešení

10 Gafcké učení bemu CST p pžadvanu knvez ( ) ( ) Levenspelův dagam ( )

11 Gafcké učení výstupní knveze př známém bemu CST ( ) řešíme algebacku vnc ( )

12 Kaskáda CST ( n ) ( n) ( n) ( n) Blance slžky, ustálený stav n-tý člen kaskády,, n, ( n) ( n) ( n) ( n) CST ( n) ( n) ( ) ( n) ( n) ( n) ( n) ( n) ( n) ( n) ( ) ( ), n, n CST

13 Gafcké učení výstupní knveze v kaskádě CST ( ) () () () () () Dmácí úkl ( n) ( n) n Dkažte ( k ), p eakc. řádu v CST. lmtě ( n) k lm e, n n ( n)

14 eakt s pístvým tkem P ( ) ( ) v Tubkvé eakty yská pdukční kapacta Katalytcké eakty... Obem eaktu z z + z S z Blance slžky + Plcha příčnéh půřezu eaktu c( t, z) ( t, z) = k, k ( t, z), t S z k

15 Ustálený stav d d k, k, k Jedna chemcká eakce: d d, Knveze klíčvé slžky d ( ) d () d () ( ) Užtečné vztahy : y c m y m m 3 mlání bem eakční směs (m mle )

16 SOUH BATCH, CST, P (PBC), edna eakce, knveze klíčvé slžky BATCH t n d ( ) 0 0 t c d ( ) 0 0 t t CST P CST P ( ) ( ) d d ( ) ( ) 0 0 W PBC Packed Bed Catalytc eact d d ( ) 0 M 0 M

17 Střední dba zdžení eakční směs v eaktu (eact esdence tme) případě vsádkvéh eaktu (BATCH) e střední dba zdžení e skutečnu dbu zdžení eakční směs ve vsádkvém eaktu. t BATCH, P c 0 CST d c e bemvý půtk eakční směs učený př pdmínkách vstupu (nástřku) d eaktu

18 půmyslvé pax se setkáme eště s dalším velčnam dvzeným d dby zdžení: GHS 3 bemvý půtk plynné eakční směs (m /hd) 3 bem eaktu (m ) Gas Huly Space elcty LHS 3 bemvý půtk kapalné eakční směs (m /hd) 3 bem eaktu (m ) Lqud Huly Space elcty

19 Základní úlhy. Učení bemu eaktu (CST, P) neb dby eakce (BATCH) p pžadvanu výstupní knvez (zsah eakce) př zadaném slžení a velkst půtku (mnžství) vstupní eakční směs..učení výstupní knveze (zsahu eakce) p známý bem eaktu př zadaném slžení a velkst půtku vstupní eakční směs. 3. Učení eakční ychlst na základě expementálních dat (mdelvání knetky studvané eakce) a dhad knetckých paametů (předexpnencální fakt, aktvační enege,...).

20 Pstup př řešení. Pzné přečtení textu úlhy, záps stechmete pbíhaících eakcí (e bvykle zadána)..sestavení blanční tabulky a vyádření slžení eakční směs pmcí knveze klíčvé slžky nab zsahu eakce(í). 3.Dsazení takt vyádřenéh slžení d příslušných blančních vnc eaktu. 4. Řešení blančních vnc neb výpčtu eakční ychlst a dhadu knetckých paametů v případě mdelvání knetky eakce.

21 = A 0 BATCH LOW n n n n.. d. n n n n n... x n n. x x. n n n n. x. x. x x.. x. k c n n x n. m m m x x. x. c x. m m m x x. x.

22 c x P P T T T P Ideální stavvé chvání x x. x. c x x. P P T. T T x. P n n c T P ( x ) T P n n. c c. T P T P T P x T P x c T P x T P. c c. T P T P T P x T P x

23 Příklad a) Učete bem P ptřebnéh v ethylenvé edntce k výbě 50 kt ethylenu/k. eakce. řádu C H 6(g) C H 4(g) + H (g) pbíhá př 00 K a tlaku 0,6 MPa př knečné knvez ethanu 80 %. ychlst eakce e dána vncí = k. c A k (000 K) = 0,07 s - E = 343,6 kj/ml ástřkem e čstý ethan. b) ypčtěte pčet tubek vntřním půměu 3 mm a délce, m, kteé budu uspřádány d tubkvéh eaktu. Předpkládete deální stavvé chvání plynné směs. Mlání hmtnst ethylenu e 8,054 kg/kml. K. J. Ladle and B. W. Wcechwsk: Knetcs and Mechansms f the Themal Decmpstn f Ethane. I. The Unnhbted eactn, Pceedngs f the yal Scety f Lndn. Sees A, Mathematcal and Physcal Scences, l. 60,. 300 pp. 9-0

24 Hme wk ypčtěte bemy ztemních eaktů CST a P pacuících př 50 C a 300 kpa p výbu t COCl /den př knvez CO 97 %. D eaktu e přváděna směs CO a Cl v ekvmláním pměu př tlaku 300 kpa a tepltě př 50 C a dále k(43 K) = 0,07 (m 3 ml - ) 3/.s - M COCl = 98,9 kg/kml. Answe: CST = 0,7 m 3 P = 0,0076 m 3 GAUSSIE.xls

25 Hme wk P ptřeby výby ntegvaných bvdů e třeba ddat 0 t velm čstéh O za k. Čstý O bude přpavván zkladem OCl v plynné fáz OCl O + ½ Cl př tepltě 45 C a tlaku 64 kpa v mkeaktu s změy edntlvých kanálů 0,x0,x50 mm : Knetka zkladné eakce e ppsána vncí k( T) c Každý z kanálů mkektu lze pvažvat za ztemní a zbacký eakt s pístvým tkem. Učete ptřebný pčet kanálů mkeaktu, e-l pžadvána knveze OCl 85 %. ástřkem e čstý OCl. Stavvé chvání eakční směs e deální. Pužte mak GAUSSIE p výpčet učtéh ntegálu. Odpvěď: Je třeba mkeakt s 3 kanály. OCl k(500 K) 0, 9 lt ml s 0, 90 m ml s E 00, 6 kj/ml a 3 3

26 Řešení kanál mkekatu - Iztemní zbacký P d k( T) cocl d klíčvá slžka OCl () d k( T ) c d d k( T ) c d Mlání kncentace OCl vyádřená pmcí knveze Slžka - OCl - O 0 3 Cl 0 Mlání tk slžek STUP 3 Lbvlné míst v eaktu 3 ( ) 3 ( ) P c m T d P k( T ) c k( T ) d T 0,85 T d k P k( T) 0 k

27 Z pslední vnce můžeme vypčítat vstupní mlání tk OCl p eden kanál mkeaktu, k nedříve však vypčteme E ( ) (45 73) (698 K) (500 K)exp a k T k k k ,778 m ml s a dále pmcí GAUSSIE.xls 0,85 0 Obem ednh kanálu mkeaktu k a tedy d 0,68 0, 0, 50 0 mm 0 m k e k ,778, ml/s 698 0,68

28 Celkvý ptřebný vstupní mlání tk OCl d mkeaktu e celk , ml/s 30, ,85 a tedy ptřebný pčet kanálů mkeaktu e k celk 0, , k

Podobné dokumenty

6. Bilance energie v reagujících soustavách. Modely homogenních reaktorů v neisotermním režimu.

6. Bilance energie v reagujících soustavách. Modely homogenních reaktorů v neisotermním režimu. 6. Blance energe v reaguících sustavách. Mdely hmgenních reaktrů v nestermním režmu. Význam výměna a rekuperace tepla v chemckých prcesech Výhdy a nevýhdy adabatckéh (nestermníh) reaktru Syntéza amnaku,