Файл: Проект узла ферметативного гидролиза целлюлозы производительностью.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.04.2024
Просмотров: 42
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Так как целлюлоза в реакционной массе находится в недостатке, то требуемый расход смеси рассчитываем по ней.
-
Количество целлюлозы, необходимое для получения 5341,885 кг/ч продукта.
-
Пересчитаем количество целлюлозы с учетом селективности процесса:
-
Определяем количество целлюлозы с учетом степени превращения:
-
Определим количество непрореагировавшей целлюлозы
-
Определим количество целлюлозы с учетом её состава:
7. Количество примесей, поступивших с целлюлозой:
8. Определим количество воды, поступающей в реактор:
9. Определим количество воды, пошедшее на основную реакцию:
10. Количество непрореагировавшей воды:
Полученные данные сведем в таблицу материального баланса
Таблица 4.2 – Сводная таблица материального баланса
| Приход | Расход | ||||
| Вещество | кг/ч | %, масс | Вещество | кг/ч | %, масс |
| С6Н10О5 – целлюлоза |  | 78,765 | С6Н12О6 - гексоза | 5341,855 | 57,916 |
| Н2О – вода | 726,491 | 7,876 | С6Н10О5 – непрореаг. целлюлоза | 1923,025 | 20,849 |
| Ксилан | 637,273 | 6,91 | Вода пошедшая не реакцию | 624,782 | 6,774 |
| Маннан | 594,788 | 6,449 | Н2О – непрореаг. вода | 101,709 | 1,103 |
| | | | Ксилан | 637,273 | 6,909 |
| | | | Маннан | 594,788 | 6,449 |
| Итого | 9223,462 | 100 | Итого | 9223,462 | |
Вывод: таким образом, в результате составления материального баланса, рассчитанного с учетом технологических критериев и состава сырья, соответствующему закону действия масс (
), установлено, что для получения раствора гексозы в количестве 5341,855 кг/ч нам потребуется взять 8496,97 кг/ч целлюлозы (в состав которой входит ксилан в количестве 637,273 кг/ч и маннан в количестве 594,788 кг/ч) и воды 726,491 кг/ч. Показатели данного процесса имеют высокие значения, а именно степень превращения составляет 86%, это говорит о том, что большая часть исходного вещества вступила в реакцию. Селективность, равная 100 % показывает, что прореагировавшее сырье полностью пошло на получение целевого продукта. Все выше перечисленные факторы обеспечивают выход продукта, равный 78%.
4.2 Тепловой баланс
В основе теплового баланса (энергетического) лежит закон сохранения энергии:
Составим тепловой баланс стадии ферментативного гидролиза целлюлозы, используя данные для теплового баланса и данные рассчитанного материального баланса, а также определим тепловую нагрузку на реактор. Данные для расчета теплового баланса приведены в таблице 4.3 и 4.4.
Таблица 4.3 – Данные для расчета теплового баланса
| Температура продуктов реакции | 308 К |
Таблица 4.4 – Термодинамические свойства веществ, при заданных температурах, подобранные по справочным данным [10].
| Вещество | Энтальпия ΔH0298, кДж/моль | Теплоемкость веществ C0p, Дж/(моль·К) |
| Целлюлоза С5Н10О5 | -435,56 | 433,88 |
| Н2О | -159,68 | 77,75 |
| Гексоза С6Н12О6 | -908,73 | 511,63 |
| Ксилан С5Н10О5 | -435,56 | 433,88 |
| Маннан C5H8О4 | -596,07 | 348,61 |
Рассчитаем тепловую нагрузку для стадии проведения реакции по следующей формуле:
Приход:
Расход:
Количество теплопотерь:
Полученные результаты сведем в сводную таблицу материального баланса
Таблица 4.5 – Сводная таблица материального баланса
| Приход | Расход | |||||
| Тепловые показатели | Дж | % | Тепловые показатели | Дж | % | |
 |  | 77,71 |  |  | 67,38 | |
 |  | 1,39 |  |  | 20,57 | |
 |  | 6,82 |  |  | 0,12 | |
 |  | 5,11 | | | 6,82 | |
 |  | 8,97 | | | 5,11 | |
| Итого |  | 100 | Итого | | 100 | |