Базовые химические реакции, выбранные для анализа.

Анализ химического реактора проводится для конкретных газовых систем, которые широко используются в технологии неорганических веществ. Химические превращения в газовых системах, анализируемых в работе, описываются следующими стехиометрическими уравнениями:

· синтез аммиака

.

· синтез метанола

.

· конверсия оксида углерода

· окисление диоксида серы

· окисление оксида азота

· конверсия метана

CH₄ + H₂O « CO + 3H₂ – Q

 

Основные теоретические положения, которыми следует руководствоваться при моделировании.

Применение метода математического моделирования в химической технологии предполагает сведение изучения реального объекта к изучению его формализованной модели. При математическом моделировании химического реактора на микро уровне не учитываются конструктивные особенности и геометрические размеры аппарата. В зависимости от степени обобщения различают три основных типа формализованных моделей:

- стехиометрическую модель (стехиометрический реактор);

- термодинамическую модель (термодинамический реактор);

- кинетическую модель (кинетический реактор).

В данной работе объектом исследования является система химически взаимодействующих реальных газов. Реальная система исследуются с использованием стехиометрической и термодинамической моделей реактора. Кинетический реактор в данной работе не исследуется. Основная задача работы получить количественную зависимость равновесной степени превращения целевого компонента от технологических параметров . Подчеркнем, что эта зависимость является одной из самых главных в химической технологии, т. к. она устанавливает максимально возможное извлечение целевых продуктов из перерабатываемого сырья.

Размеры газовой системы задаются начальным суммарным объемом исходных и конечных веществ с учетом их стехиометрических коэффициентов. Условия проведения химического превращения задаются температурой и давлением процесса. Как объем перерабатываемых веществ, так температура и давление процесса – это традиционные технологические параметры для любого процесса химической технологии.

Балансный состав реакционной смеси газов моделируется стехиометрическим реактором. При моделировании дополнительно задаются начальные концентрации исходных и конечных веществ и степень превращения целевого компонента.

Равновесная степень превращения целевого компонента моделируется термодинамическим реактором. При моделировании кроме параметров процесса дополнительно задаются параметры, характеризующие индивидуальные свойства реагирующих веществ. Перечень таких свойств в программе доведен до минимума и включает:

- критические давления и критические температуры реагирующих газов;

- энтальпия и энтропия образования газов при стандартных условиях;

- коэффициенты регрессионного уравнения зависимости теплоемкости газов от температуры.

Все эти данные можно найти в справочной литературе. При моделировании рекомендуется использовать широко известный “Справочник физико-химических величин” под редакцией А.А. Равделя.

Необходимые при выполнении работы математические модели формализованных газовых систем и общий алгоритм моделирования известны из лекционного курса по данной дисциплине.

Дополнительные сведения о конкретных процессах, выбранных для анализа, следует искать в широко представленной технической литературе по технологии следующих производств:

- производство серной кислоты;

- производство азотной кислоты;

- производство аммиака;

- производство метанола.