Оптимизация химического реактора по экологическим и экономическим критериям

Увеличиваем давление до 5 VR(750,5,Xi,1). Даже при базовой температуре в 750К объем реактора становится меньше.

Увеличиваем расход смеси VR(800,1,Xi,2) что приводит к увеличению объема реактора.

Исходя из графика зависимости объема изотермического реактора от температуры, давления, степени превращения и расхода исходной смеси, наименьшим объемом обладает реактор (график 5), имеющий параметры VR(750,5,Хi,1)

График 5 - График зависимости объема реактора от температуры, давления, степени превращения и расхода исходной смеси в изотермическом реакторе

Рассмотрим зависимость себестоимости реактора от степени протекания процесса (график 6).

Видно, что наименьшей себестоимостью обладает изотермический реактор SS(750,5,Хi,1) т.к. при увлечении давления с 1 до 5 от увеличения степени протекания процесса себестоимость реактора постепенно снижается.

Для всех остальных вариантов зависимостей есть минимумы которые дают представление при какой степени превращения будет достигнуто минимальное значение себестоимости.

В зависимости SS(800,1,Xi,1) с повышением температуры минимальное значение себестоимости 0,18 при степени превращения 0,35.

В зависимости SS(750,1,Xi,1) для базовых значениях протекания реакции себестоимость приблизительно равна 0,19 при степени превращения 0,35.

В зависимости SS(750,1,Xi,2) с увеличением расхода исходной смеси себестоимость приблизительно равна 0,33 при степени превращения 0,22 т.е. самый худший вариант.

График 6 - График зависимости себестоимости реактора от температуры, давления, степени превращения и расхода исходной смеси в изотермическом реакторе

Адиабатический реактор.

Такой тип реактора конструктивно проще т.к. в нем отсутствуют теплообменный элементы и вся теплота, которая выделяется или поглощается в результате реакции, расходуется на разогрев или охлаждение реакционной смеси.

Рассмотрим зависимость объема реактора от глубины протекания реакции. При базовых значениях VR(750,1,Xi,1) с увеличением степени превращения объем реактора растет. Объем реактора достигает значения 1 при степени превращения 0,4.

Далее увеличиваем температуру в реакторе VR(800,1,Xi,1), равновесие смещается в сторону исходных веществ, скорость с увеличением температуры возрастает, т.е. объем реактора при малых степенях превращения меньше, при больших - больше. Видно, что при достижении значения степени превращения 0,4 объем реактора резко возрастает.

Увеличиваем давление до 5 VR(750,5,Xi,1). Даже при базовой температуре в 750К объем реактора практически не растет.

Увеличиваем расход смеси VR(800,1,Xi,2) что приводит к резкому увеличению объема реактора.

На графике 7 видно что наименьшим объемом обладает реактор, имеющий параметры VR(750,5,Хi,1)

График 7 - График зависимости объема реактора от температуры, давления, степени превращения и расхода исходной смеси в адиабатическом реакторе

Рассмотрим зависимость себестоимости реактора от степени протекания процесса (график 8).

Видно, что наименьшей себестоимостью обладает адиабатический реактор SS(750,5,Хi,1) т.к. при увлечении давления с 1 до 5, от увеличения степени протекания процесса себестоимость реактора постепенно снижается.

Для всех остальных вариантов зависимостей есть минимумы которые дают представление при какой степени превращения будет достигнуто минимальное значение себестоимости.

В зависимости SS(800,1,Xi,1), при повышении температуры минимальное значение себестоимости 0,15 при степени превращения 0,35. дальше при увеличении степени превращения себестоимость резко возростает.

В зависимости SS(750,1,Xi,1), для базовых значениях протекания реакции минимум себестоимости приблизительно равен 0,18 при степени превращения 0,35.

В зависимости SS(750,1,Xi,2) с увеличением расхода входной смеси минимальная себестоимость приблизительно равна 0,33 при степени превращения 0,31 т.е. самый худший вариант.

График 8 - График зависимости себестоимости реактора от температуры, давления, степени превращения и расхода исходной смеси в адиабатическом реакторе

Еще статьи по экологии

Сырьевые ресурсы
Природные минеральные ресурсы нашей планеты колоссальны, но имеют конечную величину. Наши знания об этих ресурсах увеличиваются, а возможности их добычи растут по мере технического прогресс ...

Экологическая компетенция подростков
Значительная роль в просвещении, связанном с проблемами окружающей природной среды, принадлежит общеобразовательному и дополнительному учреждению, именно в нем изучаются основы наук, на баз ...

Система очистки сточных вод на ОАО Завод Универсал
Экологическая обстановка в Новокузнецке является одной из самых сложных. Город стабильно входит в двадцатку экологически неблагополучных городов России. Здесь среднегодовые концентрации вре ...