Тепловой баланс процесса

Сначала определим тепловые эффекты химических реакций. Тепловой эффект химической реакции равен убыли энтальпии:

;

.

В таблице 3 представлены необходимые термодинамические свойства компонентов реакционной смеси.

Таблица 3. Термодинамические свойства компонентов реакционной смеси.

Компонент.	кДж/моль.	. Дж/(моль•°C).	Температура,. K.
Пропилен.	12,38.	92,13.
Вода.	— 243,68.	35,06.
Изопропанол.	— 283,76.	129,79.
Диизопропиловый эфир	— 336,39.	225,27.
Пропан.	— 80,29.	45,52.

Изменение энтальпии выразим через энтальпии образования компонентов, учитывая, что энтальпия не зависит от давления в реакторе:

С учетом стехиометрических уравнений (3.1) и (3.2), имеем:

где, , , — энтальпии образования вещества A, Y, Bи С соответственно.

— 283,76 — (-243,68) -12,38 = -52,47 кДж/моль,.

• 52,47 кДж/моль,
• -336,39 — (-243,68) — 2•12,38 = -117,47 кДж/моль,

= 117,47 кДж/моль.

Определим количество теплоты, выделяющее в результате реакций за 1 секунду:

• • 1000: 3600, кВт, (5.6)
• • 1000: 3600, кВт, (5.7)

= 3,84 кмоль/ч;

= 0,38кмоль/ч.

= 52,47 • 3,84 • 1000: 3600 = 55,97кВт,.

= 117,47 • 0,38 • 1000: 3600 = 12,4кВт.

Найдем общее количество теплоты, выделившееся в результате химических реакций:

= 68,37кВт.

гидратация пропанол реакционный смесь

Реакции идут с выделением тепла. Чтобы не допустить дальнейший перегрев реактора, нужно организовать теплосъем. Учтём это в дальнейшем при составлении теплового баланса.

Рассчитаем теплоту, входящую в реактор вместе с теплоносителями:

: 3600, кВт (5.8).

где — мольный поток вещества, входящего в реактор, кмоль/ч,.

— средняямолярная теплоемкость при постоянном давлении, Дж/(моль • °C);

— температура в реакторе, °С.

= 34,62 92,13 210: 3600 = 186,06кВт,.

= 346,2 • 35,06 • 210: 3600 = 708,04кВт,.

= 3,82 • 45,52 • 210: 3600 = 10,14кВт.

Общее количество тепла, вошедшее в реактор:

= 904,24кВт.

Аналогично рассчитаем тепло, выходящее из реактора вместе с теплоносителями:

: 3600, кВт (5.9).

= 3,84 • 129,79 • 210: 3600 = 29,07кВт,.

= 0,38 • 225,27 • 210: 3600 = 4,99кВт,.

= 29,35 • 92,13 • 210: 3600 = 157,73кВт,.

= 341,89 • 35,06 • 210: 3600 = 699,22кВт,.

= = 10,14кВт.

Общее количество тепла, вышедшее из реактора с теплоносителями:

= 901,15кВт.

Рассчитаем теплоту потерь пропилена:

3600 = (29,08 :42) • 92,13 • 210: 3600 = 3,72 кВт.

Из условия теплового баланса следует, что количество тепла, вошедшего в реактор, равно количеству тепла, вышедшего из него:

; (5.10).

=; (5.11).

=. (5.12).

Из уравнений (5.10) — (5.12) найдем количество тепла, отводимое из реактора для поддержания постоянной температуры:

Q_съема= 901,15 + 3,72 + 55,97 +12,4 — 904,24 = 69кВт.

Результаты расчета теплового баланса представлены в таблице 4.

Таблица 4. Тепловой баланс процесса.