мічного процесу можна представити у вигляді:
Де С - вектор виміряної концентрації продуктів; К - вектор констант швидкостей реакцій; А - деякий алгебраїчний або диференціальний оператор.
Реакція алкілування ізобутану ізобутіленом відбувається в кілька стадій:
протонуванням изобутилена до тріметілкарбоніевого іона.
У загальному вигляді ця реакція буде виглядати так
А + В=С (А1)
Приєднується до ізобутіленом тріметілкарбоніевого іона з утворенням дімерная катіона.
У загальному вигляді дана формула виглядає так
С + D=E (А2)
дімерная катіон реагує з ізобутаном з отриманням необхідного ізооктан.
Загальний вигляд даної реакції такий
+ F=G (А3)
Кожну з цих реакцій можна записати як
Де Ai - i-я з'єднання; Bj - j елемент; ? ij - стехиометрический коефіцієнт елемента Bj в з'єднання Ai. Стехіометричні коефіцієнти «елементів» - продуктів будемо вважати позитивним, а вихідних речовин - негативними.
Якщо маємо набір з 3-ох з'єднань raquo ;, тоді суму речовин можна записати у вигляді добутку матриць n елементів і стехіометричних чисел:
або
Де A і B - вектор - стовпці з'єднань і елементів raquo ;; ?- Атомна матриця у випадку, якщо B - хімічні елементи, матриця стехіометричних коефіцієнтів сполук у реакціях або стехіометричних коефіцієнтів реакцій в маршрутах.
Як приклад складання матриці розглянемо досить просту кінетичну схему:
k12 k23
Де перший індексом у констант швидкостей записують номер продукту, а другим - номер вихідної речовини.
Кінетичні рівняння наступні:
Або цю ж систему в матричній формі:
Де Аi -концентрації.
У компактній формі можна записати: ri=ki j? Ai
Далі враховуючи, що всі стехіометричні коефіцієнти дорівнюють одиниці, необхідно перемножити дві матриці.
Провівши розрахунки, виходить матриця такого виду
Після цього на основі матриці складається математична модель:
Далі за допомогою ЕОМ обчислюється система діффенціальних рівнянь, використовуючи чисельні методи.
. 3 Розрахунок параметрів
Алкилирование изобутана ізобутіленом до до 2,2,4-триметилпентана (изооктана)
Вихідні дані
У реактор надходить бутан-бутиленова фракція, 100 т/год
Таблиця 2 - Вихідні дані
Склад бутан-бутиленовой фракції? масові частки% 12ізобутан40ізобутілен40пропан5н-бутан8бутен - 14бутен - 23
Процес переробки газів з метою зміни складу вихідної газової суміші.
Конверсію застосовують з метою отримання водню lt; # justify gt; Конверсія ? до масові частки% 12ізобутана85ізобутілена90
У реакторі алкілування протікає реакція:
Н3С-С (СН3)=СН2 + Н3С-СН (СН3) -СН3? Н3С-СН (СН3) -СН2-С (СН3) 2СН3 + Q
Розрахунки та складання таблиці матеріального балансу
Молекулярні маси речовин - ММ:
Розраховується по таблиці Менделєєва.
ММ (ізобутан)=56;
ММ (ізобутилен)=58;
ММ (ізооктан)=114.
Маси речовин у сировині - mвс (кг/год) НД (речовини)=100000 *?
де:? - масова частка речовини.
100000 кг=100 твс (ізобутан)=100000 * 0,4=40000 (кг/год); НД (ізобутилен)=100000 * 0,4=40000 (кг/год) ; НД (пропан)=100000 * 0,05=5000 (кг/год); НД (н-бутан)=100000 * 0,08=8000 (кг/год); НД (бутен - 1)=100000 * 0,04=4000 (кг/год); НД (бутен - 2)=100000 * 0,03=3000 (кг/год).
Маса вступив у реакцію изобутана М (кг/год)
М (ізобутану)=mвс *? до
де: mвс - маса ізобутану в сировині
? до -масова частка конверсії изобутана
* 0,85=34000 (кг/год).
Маса непрореагировавшего изобутана Мнепр. (кг/год)
Мнепр. =Mвс - М
де: mвс - маса ізобутану в сировині
М - маса вступило а реакцію изобутана
000-34 000=6000 (кг/год).
Маса прореагировавшего изобутилена М (кг/год)
Знаходимо з пропорції.
