- •Введение
- •Основные закономерности химико-технологического процесса.
- •Основные технологические понятия.
- •Технологическая схема.
- •Равновесие в химико-технологическом процессе.
- •Скорость химико-технологических процессов.
- •Кинетика гетерогенных химических реакций.
- •1. Теоретические основы составления балансов хтп.
- •1.1. Классификация хтс:
- •О тсюда
- •1.5. Общие принципы составления материальтного и теплового баланса.
- •1.6. Классификация систем по виду уравнения Данкелера.
- •1 .7. Использование уравнения Дамкелера для составления математической модели хтп.
- •1.8. Совместимость понятий при рассмотрении хтп.
- •2. Катализ в химической технологии.
- •2.2. Гомогеный катализ и его скорость.
- •Способы осуществления экзотермической каталитической реакции по линии оптимальных температур.
- •Химические реакторы.
- •Основные требования к промышленным реакторам.
- •Технологическая классификация.
- •Математические модели основных типов химических реакторов.
- •Реактор периодического действия (рпд).
- •Реакторы непрерывного действия.
- •С с равнение трёх типов реакторов.
- •Каскад реакторов идеального смешения.
- •4. Реальные химические реакторы.
- •4.1.Масштабирование реальных химических реакторов.
- •4.2.Типовые конструкции химических реакторов.
- •4.3.Реакторы для проведения гомогенных реакций в жидкой фазе.
- •4.4.Реакторы для проведения реакций в системе газ/жидкость.
- •4.5.Реакторы для проведения реакций в системе газ/твёрдая фаза.
- •4.6.Реакторы для проведения газовых реакций.
- •4.7.Промышленные печи.
- •5.Сырьё, вода и энергия в химической промышленности.
- •5.1.Сырьё.
- •5.2.Вода.
- •6.Технология серной кислоты.
- •6.1.Нитрозный способ образования серной кислоты.
- •6.2.Контактный метод получения серной кислоты.
- •6.3.Метод двойного контактирования.
С с равнение трёх типов реакторов.
|
|
l τ0 τ1 C0 C1 |
||
|
С |
|
|
|
|
С0 |
l |
|
В сравнении с РПД, реакторы непрерывного действия всегда имеют преимущества по эффективности осуществления химической реакции (см. преимущества непрерывных процессов).
То есть любую химическую реакцию выгоднее осуществлять в непрерывном режиме. Поэтому необходимо сравнить эффективность для РНД.
Сравним время пребывания реагентов в РИВ и РИС для реакции первого порядка.
X |
0 |
0.5 |
0.7 |
0.8 |
1 |
1.5 |
2 |
2.5 |
Выводы: 1. При любой степени превращения, время пребывания реагента в РИС всегда больше, чем в РИВ, следовательно, РИВ обладает большей эффективностью, чем РИС.
-
Так как , то необходимый объём РИС всегда больше объёма РИВ при одинаковой конечной степени превращения. Если объёмы РИС и РИВ одинаковы, то при одинаковой производительности в РИВ мы достигнем большей степени превращения. () тем больше, чем выше порядок реакции.
Однако некоторые реакторы перемешивания широко применяются в химической технологии, особенно в виде каскада реакторов смешения.
Объясняется это простотой конструкции реактора, доступностью узлов, лёгкостью регулирования параметров процесса, лёгкостью чистки аппарата в случае, когда реакции идут с отложением твёрдых осадков.
Реакторы перемешивания широко используются в таких процессах как полимеризация, сульфирование, нитрование, производство пластмасс, каучуков. РИВ используются широко для осуществления газовых реакций.
Конечные концентрации и время пребывания в РИС и РИВ для некоторых типов химических реакций.
Тип реакции |
Кинетическое уравнение |
РИВ |
РИС (РПД) |
Если , , то Если М=1, то |
Если , то Если М=1,то |
||
; ; |
; ; |
Каскад реакторов идеального смешения.
В промышленности по технологическим соображениям часто требуется обеспечить осуществление реакции при интенсивном перемешивании и такую степень превращения, которую в единичном реакторе смешения достичь невозможно. В таких случаях используют цепь последовательно соединённых РИС, то есть каскад.
m, m – число реакторов
Если суммарный объём РИС, включенный в каскад, будет равен объёму РИВ, то при m степень превращения для m реакторов будет равна степени превращения РИВ. Чем больше ступеней изменения концентрации, тем каскад реактора ближе к режиму РИВ.