Помогите разобраться с трубчатым реактором

[Goldfinch]

У меня задание - спроектировать производство адипиновой кислоты.
Я выбрала метод окисления циклогексанола азотной кислотой, и я запнулась на конструкции и объёме реактора. ПО порядку:
1)Для моего объёма производства (20 тыс. тонн в год) необходим кожухотрубчатый реактор (подача снизу вверх).
2) В трубчатом пространстве циклогексанол реагирует с азотной кислотой, смешанной с циркулирующей реакционной массе
3) Для лучшего перемешивания и распределения температур в реакторе есть циркуляция реакционной массы - после реактора в сепараторе отделяются газы и большая часть реакционной массы отправляется назад в реактор, остальная - на доокисление.
4) Вот здесь начинается моя головная боль - кратность циркуляции по отношению к свежему циклогексанолу находится в пределах 250-530. т.е. на мои 1900 кг/ч циклогексанола приходится (я взяла 350, т.к. при такой циркуляции начинается нормальное распределение температуры, судя по литер.источникам) 665000 кг/ч циркулята.
ВРемя пребывания в реакторе - 4 минуты. в итоге если перевести входящие потоки в объём, умножить на время в часах, реакционный объём реактора составит около 34 м3
5) Вторая головная боль - время пребывания в реакторе. Я_НЕ_ПОНИМАЮ, как в проточном реакторе (процесс непрерывный, кстати) реакционная масса может находиться 4 минуты, как это понимать? Т.е. если взять отдельную молекулу, то от входа до выхода она должна 4 минуты идти или как? ПРичём является реактором идеального смешения за счёт интенсивного перемешивания в трубках.
6) Ну вот и главная проблема - кожухотрубчатый аппарат на 34 куба - это здоровенная, блин, длинная хрень, я не могу поверить, что только из-за какой-то циркуляции придётся запариваться с конструированием такой махины, строить для неёё здание (или на улицу выносить) и вообще. И вариант с несколькими реакторами поменьше не прокатывает - на одном из заводом по такой же технологии сделано, реактор один, циркуляция 250-530, а производительность в 10 раз больше моей.
7)Даже при таком условии, я совершенно не могу спроектировать реактор - допустим, я выберу диаметр и длину трубок, посчитаю их количество, чтобы получить мой объём, но мне ещё и нужно линейную скорость в трубках не менее 0,1 м/с, чего я никак не могу достичь, какие бы отношения диаметров и кол-во трубок я ни подбирала.

Объясните мне,может, я что-то не так понимаю? Может с временем нахождения в реакторе что-то не то?

[Cherep]

может вам сразу помочь завод построить?
научрук на что?

[Goldfinch]

может вам сразу помочь завод построить?
научрук на что?

ну, в этом и проблема, ни один препод на кафедре(включая научрука) ничего не могут мне сказать внятного и вообще отмахиваются. Всем плевать

[Jokermaniak]

Я понимаю, что технологи - это не совсем химики, но всё же распишите, хотя бы в виде текстовых уравнений, химию. Ибо что такое "доокисление", какие газы выделяются и т.д. - мы это должны из головы брать? А лучше ещё принципиальную схему нарисуйте...

4) Вот здесь начинается моя головная боль - кратность циркуляции по отношению к свежему циклогексанолу находится в пределах 250-530. т.е. на мои 1900 кг/ч циклогексанола приходится (я взяла 350, т.к. при такой циркуляции начинается нормальное распределение температуры, судя по литер.источникам) 665000 кг/ч циркулята.

К сожалению (хотя нет, скорее к счастью) головная боль через интернет не передаётся. Проблемы Вы тут не изложили, а сам я её здесь не вижу. Ну, столько-то циркулята. Ну, ОК.

5) Вторая головная боль - время пребывания в реакторе. Я_НЕ_ПОНИМАЮ, как в проточном реакторе (процесс непрерывный, кстати) реакционная масса может находиться 4 минуты, как это понимать? Т.е. если взять отдельную молекулу, то от входа до выхода она должна 4 минуты идти или как?

Ну, примерно так. А что непонятного-то? Только тут лучше не про молекулы говорить, а про абстрактные части реакционной смеси. Ну, представьте - ввели Вы перед входом в реактор в поток малую порцию красителя. И вот то время, через которое он появится на выходе - и есть время пребывания. И непрерывность процесса (а каким ему ещё быть-то в проточном реакторе?) ничему не мешает. Разве что к фразе "время пребывания" можно добавлять "за цикл".

ПРичём является реактором идеального смешения за счёт интенсивного перемешивания в трубках.

Ну и пусть себе перемешивается. В чём проблема? Правда, слабо верится, что вот так, просто, в трубке, смесь будет интенсивно перемешиваться...

7)Даже при таком условии, я совершенно не могу спроектировать реактор - допустим, я выберу диаметр и длину трубок, посчитаю их количество, чтобы получить мой объём, но мне ещё и нужно линейную скорость в трубках не менее 0,1 м/с, чего я никак не могу достичь, какие бы отношения диаметров и кол-во трубок я ни подбирала.

Не очень понимаю, откуда проблема. У меня дома из-под крана вода течет с большей скоростью - значит, вполне достижимо.

6) Ну вот и главная проблема - кожухотрубчатый аппарат на 34 куба - это здоровенная, блин, длинная хрень, я не могу поверить, что только из-за какой-то циркуляции придётся запариваться с конструированием такой махины, строить для неёё здание (или на улицу выносить) и вообще. И вариант с несколькими реакторами поменьше не прокатывает - на одном из заводом по такой же технологии сделано, реактор один, циркуляция 250-530, а производительность в 10 раз больше моей.

А почему длинная? Опять-таки, я не уловил суть проблемы.

[stearan]

...головная боль - время пребывания в реакторе. Я_НЕ_ПОНИМАЮ, как в проточном реакторе (процесс непрерывный, кстати) реакционная масса может находиться 4 минуты, как это понимать? Т.е. если взять отдельную молекулу, то от входа до выхода она должна 4 минуты идти или как?

хочу Вас успокоить - это не понимают и многие дяди/тети увенчанные дипломами, которые по занимаемым должностям должны бы это понимать.
каждая отдельная молекула находится в реакторе точно заданное время пребывания в двух реально встречающихся случаях:
1) реактор периодического действия [загрузил сыръе, (навел условия), мешал заданное время, (охладил), выгрузил]
2) трубчатый реактор идеального вытеснения на один проход (без рецикла)
и то и другое не Ваш случай. а Ваш случай, похоже, нечто такое:

scheme.PNG

время пребывания здесь будет: V_reactor/(v_chxnol+v_acid), но поток через реактор будет много раз больше - с учетом рециркуляции. и некая среднестатистическая молекула побегает по кругу через реактор столько раз, что наберет требуемые 4 минуты.
очевидно, что достичь скорость тока в трубах реактора больше 0.1m/s не составит никакой проблемы и при вполне приличном виде и комплекции реактора (кстати, я бы рекомендовал не менее 0.3 а то и 0.5m/s - будет лучше коэффициент теплопередачи и отвод тепла) . разумеется, надо написать уравнения реакций с учетом тепловыделения и решать совместно с тепловым балансом.