Теплообменник

Исходные данные:

Gв=2700 кг/ч – расход воды;

Gр=13500 кг/ч – расход растворителя;

св=1000 кал/(кг*град) – удельная теплоемкость воды;

ср=400 кал/(кг*град) - удельная теплоемкость растворителя;

dtв=20 °С – разность начальной и конечной температур воды;

t1p=10 °С – начальная температура рассола.

Расчетные зависимости:

Из уравнения теплового баланса найдем температуру растворителя на выходе из теплообменника t2p, °С:

(2)

3 Реактор

Математическое описание процесса полимеризации бутадиена

Воспользуемся математической моделью полимеризации бутадиена на литийорганических катализаторах, в основу которой положен прием построения моделей путем сочетания более простых элементов, учитывающих кинетику, процессы массотеплопередачи и т.д. В данном проекте будет использована часть, описывающая процесс получения линейного полимера. На рисунке представлена иерархическая структура модели.

Процесс полимеризации бутадиена рассматривается как непрерывный в реакторе идеального перемешивания.

Кинетический и гидродинамический модули

Кинетический и гидродинамический модули имеют вид:

(3)

,

где Р_нач, Р – концентрация катализатора на входе и на выходе из реактора, моль/л;

μ _0нач, μ ₀ - момент молекулярно-массового распределения нулевого порядка на входе и на выходе из реактора, моль/л;

М_нач, М – концентрация бутадиена на входе и на выходе из реактора, моль/л;

θ – среднее время пребывания реакционной массы в аппарате, мин;

К_и, К_р – константы скоростей реакций инициирования и роста цепей, л/(моль^.мин).

Константы инициирования К_и и роста К_р имеют вид:

(4)

где Е_и, Е_р – энергии активации процесса инициирования и роста, кал/моль;

R – универсальная газовая постоянная, кал/(моль^.0К);

Т – абсолютная температура, ⁰К;

- коэффициенты.

Энергетический модуль.

Влияние температурного режима на процесс полимеризации является существенным фактором, определяющим качественную сторону процесса, поэтому энергетический модуль в модели играет важную роль. Процесс полимеризации в непрерывном реакторе идеального перемешивания рассматривается как экзотермический с ограничением теплосъема.

Энергетический модуль имеет вид:

(5)

(6)

где Т_нач, Т – температура на входе и выходе из реактора, ^оК;

Т_хл – температура прямого рассола (хладагента), ^оК;

S – коэффициент;

θ – среднее время пребывания реакционной массы в аппарате, мин;

F_к – площадь охлаждаемой поверхности реактора, м²;

V – объем реактора, л;

с_{n –} теплоемкость полимеризатора, кал/град;

ρ _n – плотность полимеризатора, г/л;

H – тепловой эффект реакции полимеризации, кал/моль;

K_{w –} коэффициент теплопередачи, кал/(м^2.мин ^.оК).