Виды коррозионных разрушений
Поляризация электродных процессов
Электрохимическое перенапряжение
Классификация ингибиторов
Метод идеальных поляризационных кривых нашел применение при изучении процесса коррозии в водных электролитах (в последнее время и в расплавах солей)
Метод Неймана-Коппа
Расчет материального баланса
Тепловой баланс стадии синтеза
Расчет емкостного аппарата, предназначенного для синтеза
Экспериментальная часть
Определение степени защиты
Методическая часть
Навигация
Тепловой баланс стадии синтеза
Увеличение степени защиты стали от коррозии в нейтральных и кислых средах
82726
знаков
24
таблицы
17
изображений
4. Тепловой баланс стадии синтеза
Тепловой баланс составляется на основе закона сохранения энергии, в соответствии с которым:
,
где Qвх – теплота приходящая с материальными потоками в реактор; Qвх – теплота уходящая с материальными потоками из реактора; Qпотерь – потери.
Как указывалось в разделе 3, ввиду того, что для синтеза выбран РИС-П, все расчеты ведутся на один цикл.
Т1 = 298 К; Т2 = 393 К.
Таблица 4.1 – ТД величины веществ, приходящих с реакционным потоком| Состав реакционного потока | Gi, кмоль/ц | СР = f(T) | ΔНf2980 кДж/моль | |||
| а | в·103 | с´·10-5 | с·106 | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Н3ВО3 | 4,10 | 81,39 | – | – | – | -1094,89 |
| Na2SO4 | 0,04 | 78,53 | 71,96 | – | – | -770,9 |
| С2Н7РО3 | 12,31 | 79,39 | 21,62 | -19,21 | – | -784,14 |
| СН5РО3 | 0,14 | 68,65 | 18,23 | -17,32 | – | -712,35 |
Таблица 4.2 – ТД величины веществ, уходящих с реакционным потоком.
| Состав реакционного потока | Gj, кмоль/ц | СР = f(T) | ΔНf2980 кДж/моль | |||
| а | в·103 | с´·10-5 | с·106 | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Борат метилфосфит (основной) | 1,92 | 432,38 | 114,35 | -36,74 | – | -4049,34 |
| СН3ОН | 7,91 | 15,29 | 105,27 | – | -31,07 | -79,634 |
| СН5РО3непр | 0,07 | 68,65 | 18,23 | -17,32 | – | -712,35 |
| Na2SO4 | 0,04 | 78,53 | 71,96 | 0,00 | – | -770,9 |
| Н3ВО3 непр | 0,08 | 81,39 | – | – | – | -1094,89 |
| С2Н7РО3непр | 6,38 | 79,39 | 21,62 | -19,21 | – | -784,14 |
| Борат метилфосфит (побочный) | 0,07 | 132,59 | 37,75 | -7,83 | – | -712,35 |
| СН3ОН поб | 0,07 | 15,29 | 105,27 | -31,07 | -31,07 | -79,634 |
| Потери | 0,06 | 432,38 | 114,35 | -36,74 | – | -4049,34 |
Теплоемкость компонентов определяем как:
Таблица 4.3. Теплоемкость веществ при температурах Т1 и Т2.
| Состав входящего реакционного потока при Т1 = 298 К | Состав выходящего реакционного потока при Т2 = 393 К | ||
| Вещество | СР, Дж/(моль·К) | Вещество | СР, Дж/(моль·К) |
| Н3ВО3 | 81,39 | Борат метилфосфит (основной) | 453,53 |
| Na2SO4 | 99,97 | СН3ОН | 51,86 |
| С2Н7РО3 | 64,20 | СН5РО3непр | 64,60 |
| СН5РО3 | 54,58 | Na2SO4 | 106,81 |
| Н3ВО3 непр | 81,39 | ||
| С2Н7РО3непр | 75,45 | ||
| Борат метилфосфит (побочный) | 125,15 | ||
| СН3ОН поб | 51,86 | ||
| Потери | 453,53 | ||
Количество теплоты приходящее с реакционным потоком.
где Gi –мольный поток вещества,
cpi- теплоемкость вещества,
T1 – начальная температура входящего потока.
Теплота химической реакции.
Исходные данные и результаты расчета представим в виде таблицы
Таблица 4.4 – Результаты расчета тепловых эффектов
| Состав входящего реакционного потока при Т1 = 298 К | Состав выходящего реакционного потока при Т2 = 393 К | ||||
| Вещество | Gi, кмоль/ц |
Дж/моль | Вещество | Gj, кмоль/ц |
Дж/моль |
| Н3ВО3 | 4,10 | -1087158 | БМФ (основной) | 1,92 | -4007491 |
| Na2SO4 | 0,04 | -763115 | СН3ОН | 7,91 | -77246 |
| С2Н7РО3 | 12,31 | -778059 | СН5РО3непр | 0,07 | -706635 |
| СН5РО3 | 0,14 | -707151 | Na2SO4 | 0,04 | -761078 |
| Н3ВО3 непр | 0,08 | -1087158 | |||
| С2Н7РО3непр | 6,38 | -777447 | |||
| БМФ (побочный) | 0,07 | -699150 | |||
Результаты расчета тепловых эффектов
| СН3ОН поб | 0,07 | -77246 | |||
| Потери | 0,06 | -4007491 | |||
|
| -14159990 |
| -13714555 | ||
– реакция эндотермическая.
Рассчитаем количество тепла, необходимое для нагревания исходных веществ до температуры 393 К по следующей формуле:
,
где Gi – количество i-го компонента,
cp, i– теплоемкость i-го компонента при Т2.
Таблица 4.5 – Теплоемкость исходных веществ при температуре Т2 = 393 К.
| Состав реакционного потока | Gi, кмоль/цикл | СР = f(T) | СР393 Дж/моль | |||
| а | в·103 | с´·10-5 | с·106 | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Н3ВО3 | 4,10 | 81,39 | – | – | – | 81,39 |
| Na2SO4 | 0,04 | 78,53 | 71,96 | – | – | 106,81 |
| С2Н7РО3 | 12,31 | 79,39 | 21,62 | -19,21 | – | 75,45 |
| СН5РО3 | 0,14 | 68,65 | 18,23 | -17,32 | – | 64,60 |
Тепло, выходящее из реактора с продуктами реакции:
,
где Т2=393 К.
Ввиду того, что в результате химического превращения ни одно из веществ не претерпевает фазового перехода, то Qф = 0 Дж/цикл.
Примем, что тепловые потери составляют 3% от приходящего тепла.
Уравнение всего энергетического баланса для нашего случая примет вид:
Количество тепла подводимое:
Из приведенных расчетов следует, что тепло нужно подводить.
Ориентировочная поверхность теплообмена
,
где ΔТ – средняя разность температур, ΔТ=50 оС; k – коэффициент теплообмена, k = 270 Вт/(м2·К).
,
где 1000 – количество Дж в 1 кДж; 7200 секунд – время синтеза цикла.
Таблица 4.6 Тепловой баланс.
| Приход тепла | Расход | ||||
| Тепловой поток |
| % | Тепловой поток |
| % |
| Qвх | 338427,90 | 26,36 | Qвых | 713399,06 | 55,58 |
| QF | 951762,49 | 73,64 | Qпот | 10152,84 | 0,79 |
| QР | 445435,13 | 34,19 | |||
| Qнагр | 121203,34 | 9,44 | |||
| Итого | 1290190,37 | 100 | Итого | 1290190,37 | 100 |
10-35. Структурно-функциональная схема и расчет емкостного аппарата
5.1 Описание структурно-функциональной схемы
Предлагаемая структурно-функциональная схема получения борат метилфосфита включает три стадии.
1) Подготовка сырья.
На данной стадии происходит хранение и дозировка диметилфосфита и борной кислоты с последующей сушкой воздухом при t = 50–60оС.
2) Получение целевого продукта (борат метилфосфита).
Подготовленные компоненты поступают при непрерывном перемешивании в емкостной аппарат, снабженный мешалкой и греющей рубашкой, где происходит их смешение, гомогенизация и нагрев до 120оС. Реакцию ведут при температуре 120оС, в течение 2 часов с непрерывной отгонкой метанола.
3) Стадия выделения и обработки целевого продукта.
Полученную на предыдущей стадии смесь нагревают до 180оС и под вакуумом отгоняют не прореагировавший диметилфосфит.
Похожие работы
... составов, застойные воды и некоторые органические продукты. Электрохимическая коррозия подчиняется законам электрохимической кинетики. Скорость ее можно определить на основе законов Фарадея. Электрохимическая коррозия встречается чаще всего и наиболее опасна для металлов. Она может протекать в газовой атмосфере, когда на поверхности металла возможна конденсация влаги (атмосферная коррозия), в ...
... и их содержимым. Способ изящен, и его применение, по-видимому, будет расширяться, как только будут преодолены сложности измерения и контроля. Покрытия, как метод защиты металлов от коррозии. Защита металлов, основанная на изменение их свойств, осуществляется или специальной обработкой их поверхности, или легированием. Обработка поверхности металла с целью уменьшения коррозии проводится одним ...
... Основным критерием, характеризующим состояние поверхности металла, является электродный потенциал. Обычно возможность применения анодной защиты для конкретного металла или сплава определяют методом снятия анодных поляризационных кривых. При этом получают следующие данные: а) потенциал коррозии металла в исследуемом растворе; б) протяженность области устойчивой пассивности; в) плотность тока в ...
... обратимых потенциалов кислородного электрода при различных рН среды и Р P (атм) V ,B, при рН среды рН=0 рН=7 рН=14 0,21 +1,218 +0,805 +0,381 1 +1,229 +0,815 +0,400 Коррозия металла с кислородной деполяризацией в большинстве практических случаев происходит в электролитах, соприкасающихся с атмосферой, парциальное давление кислорода в которой ...
0 комментариев