Файл: Тема выпускной квалификационной работы Анализ ассортимента, свойства и применение термопластичных фторсодержащих полимеров.docx

Расчет загрузки среды (воды). Рассчитывается из соотношения загрузки среды к мономеру 2:1







Расчет пероксида водорода (инициатор) (В):







Расчет реагента С:







Расчет реагента D:







Расчет непрореагировавшего ТФХЭ:







Составим уравнение материального баланса на входе в реактор:



На выходе из реактора состав веществ будет состоять из:



Таблица 13 – Данные материального баланса

Приход
Наименование компонента	Gi, кг/цикл	%, (масс.)	Yi, Кмоль/цикл	%, (кмоль)	Объем V, м3/цикл	%, (об.)
ТФХЭ (А)	938,19	33,18	8,06	7,17	0,56	22,86
Вода (прим А1)	0,09	0,003	5·10-3	0,004	0,09·10-3	0,004
Пероксид водорода (В)	4,69	0,17	1,38·10-1	0,12	3,35·10-3	0,14
Фосфат железа (С)	3,75	0,13	1,05·10-2	0,006	1,44·10-3	0,06
Гидросульфит натрия (D)	4,69	0,17	4,51·10-2	0,04	3,17·10-3	0,16
Вода (среда)	1876,38	66,35	104,24	92,66	1,88	76,77
Итого	2827,79	100,00	112,49	100,00	2,45	100,00
Расход
ПТФХЭ(F)	844,37	29,86	7,25	6,45	0,49	20,46
ТФХЭ (непр.)	93,78	3,32	0,81	0,72	55,6*10-3	2,27
Вода (Прим.)	0,09	0,003	5·10-3	0,004	0,09*10-3	0,004
Вода (среда)	1876,38	66,35	104,24	92,67	1,88	76,73
Пероксид водорода	4,69	0,17	1,38·10-1	0,12	3,35·10-3	0,14
Фосфат железа	3,75	0,13	1,05·10-2	0,01	1,44·10-3	0,06
Гидросульфит натрия	4,69	0,17	4,51·10-2	0,03	3,17·10-3	0,13
Итого	2827,79	100,00	112,49	100,00	2,45	100,00

---

При производстве политрифторхлорэтилена, для получения 844,37 кг. за цикл нам необходимо загрузить в реактор производительностью 765 т/год 938,19 кг. ТФХЭ, 1876,38 кг. среды, 4,69 кг. H₂O₂, 4,69 кг.NaHSO₃, и 3,75 кг. Fe₃(PO₄)₂

---

5. Тепловой баланс реакции полимеризации трифторхлорэтилена

Перед началом расчетов занесем необходимые данные в таблицу

Таблица 14 - Исходные данные для расчета теплового баланса

Приход
Наименование	Мольный поток Y, моль/цикл	Теплоемкость Cоp, Дж/Моль*К	ТемператураТ,К
ТФХЭ (А)	8060	83,9	293
Вода (прим А1)	5	75,31	293
H2O2 (катализатор) (В)	138	88,41	293
Фосфат железа(С)	10,5	180,5	293
Гидросульфит натрия (D)	45.1	33,56	293
Вода (среда)	104240	75,31	293
Расход
ПТФХЭ (F)	7250	88	343
ТФХЭ (непр.)	810	83,9	343
Вода (Прим. А1)	5	75,31	343
H2O2 (катализатор) (В)	138	88,41	343
Фосфат железа(С)	10,5	180,5	343
Гидросульфит натрия (D)	45,1	33,56	343
Вода (среда)	104240	75,31	343

Тепловой баланс рассчитывается по данным материального баланса с учетом тепловых эффектов (экзо- или эндотермических) химических реакций и фазовых превращений (испарение, конденсация, плавление, кристаллизация, возгонка), происходящих в реакторе, подвода тепла с исходным сырьем и отвода тепла с продуктами реакции, тепловых потерь. Тепловой баланс составляется на основе закона сохранения энергии в соответствии с которым [27].

---

(11)

Для стадии синтеза, в котором, наряду с процессами теплообмена, происходят химические и фазовые превращения, сопровождающиеся выделением или поглощением тепла, уравнение теплового баланса принимает вид (12) :

, (12)

Расчет тепла, входящее в реактор с реагентами реакции ведется по формуле (13) :

, (13)

где – тепло, поступающее с i – реагентом, кДж/цикл.

q_i находится по формуле (14) :

, (14)

где – мольный поток i – реагента, моль/цикл; – теплоемкость i

Расчет тепла, входящее в реактор с реагентами реакции ведется по формуле (15) :

, (15)

где – тепло, поступающее с i – реагентом, кДж/цикл.

q_i находится по формуле (16):

, (16)

где – мольный поток i – реагента, моль/цикл; – теплоемкость i – реагента, Дж/моль·К; – температура i – реагента.

Рассчитаем тепло входящее в реактор с реагентами

















Тепло, выделяющееся (или поглощающееся) в результате химических превращений рассчитывается по формуле (17):

---

, (17)

где – теплота n – й химической реакции (основной и побочных), кДж/цикл.

Теплота химической реакции находится по формуле (18):

, (18)

где – тепловой эффект n – химической реакции, реакции 102,236 кДж/моль; – мольный поток полученного n – продукта реакции, моль/цикл.





Расчет тепла, выходящее из реактора с продуктами реакции, ведется по формуле (19):

, (19)

где – тепло, выходящее из реактора с i – продуктами реакции, кДж/цикл.

Тепло, выходящее из реактора рассчитывается по формуле (20):

, (20)

где – мольный поток j – продукта реакции, моль/цикл; – теплоемкость j – продукта реакции, Дж/моль·К; – температура j – продукта реакции, К.













Тогда, тепло выходящее из реактора с продуктами реакции будет составлять:

---