Где m – подаваемая масса н-бутана, кг/час; M – молярная масса н-бутана, кг/кмоль

νн-бутан= =8,62 (кмоль/час)

На 1 моль н-бутана подается 2 моля водяного пара.

В программе Microsoft Excel построим графики зависимости теплоемкости от температуры для 4,4-диметилдиоксана-1,3, изопрена, формальдегида и воды. А также для каждого из графиков определим линию тренда по полиномиальной зависимости третьего порядка:

Количество тепла, входящее в предконтактную зону реактора, складывается из тепла, вносимого с 4,4-диметилдиоксана 1,3 и водяным паром.

Qвх = ν ν=

== 1148557,672 (кДж/час)

Необходимо найти температуру выходящей смеси из предконтактной зоны, для этого нужно знать температуру входящей смеси. После смешения 4,4-диметилдиоксана-1,3 и водяного пара их температура будет равна Tвх. Таким образом Qвх равно:

Qвх =

Используя функцию "подбор параметра" в программе Microsoft Excel находим:

Tвх. = 4490

Энтальпия реакции из следствия закона Гесса равна:

= - = + -

= 301,72(кДж/моль)

Реакция эндотермическая.

Найдем теплоту реакции. Qреакции = GДМД

Qреакции = - = - 260106, 9 (Дж/час)

Количество тепла, выходящее со смесью из предконтактной зоны, равно:

Qвых = Qвх + Qреакции – Qпот

Qпот = 0,03* Qвх = 0,03* 1148557,67 = 34456,73 (Дж/час), так как при протекании процесса происходит потеря тепла в окружающую среду в размере 3% от приходящего тепла в реактор.

Qвых = 1148557,672 - 260106,9 - 34456,73 = 853994,05 (Дж/час)

Также количество тепла, выходящее со смесью, можно рассчитать через Tвых, ср.

Qвых =

При К = 1 с помощью функции "подбор параметра" находим Tвых, ср = 414 0С.

Кинетический анализ

Механизм реакции на настоящий момент мало изучен. Можно предположить, что реакция протекает по следующей схеме:

· Сначала протекает каталитический гидролиз с отщеплением формальдегида:

Предположительно, данная стадия является лимитирующей. При этом используются различные гетерогенные катализаторы кислотного типа (фосфорная кислота на носителях, фосфаты, силикагель и др.), причем реакцию осуществляют в газовой фазе при 250-4000С.

· Практически сразу происходит дегидратация полученного переходного соединения:

При этом протекают побочные реакции разложения диоксана:

В связи с отсутствием экспериментальных кинетических данных по отношению к реакциям данного типа представляется затруднительным создание точной кинетической модели.