Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лекции для Фт-490101.pdf
Скачиваний:
98
Добавлен:
23.02.2015
Размер:
1.76 Mб
Скачать

подставим вместо = - это выражение и получаем;

Итак, мы пользуясь уравнением Дамкелера для потока компонента, отображающим закон сохранения в поточной системе, получили уравнение характеристическое для идеального типа изотермического реактора, в котором осуществляется гомогенная реакция.

Напомню:

B – расход питания =

выражение, характеризующее источник (сток), т.е. химическую реакцию;

VR - объем реактора;

V - линейная скорость потока питания реактора;

- изменение числа молей вещества вследствие протекания

технологического процесса.

И пользуясь этим уравнением, вывели характеристическое уравнение для реактора периодического действия:

если считать х на один моль поступившего вещества τ - истинное время пребывания исходных реагентов до достижения

заданной степени превращении Х.

1.5 РЕАКТОРЫ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

Реакторы непрерывного действия в зависимости от режима движения реакционной среды подразделяются на реакторы:

1идеального вытеснения;

2идеального смешения;

3смешанного типа.

В первом реакторе элемент объема движется, не смешиваясь с предыдущим или последующим элементами объема. Состав элемента объема изменяется последовательно по длине реактора вследствие химической реакции. Реактор не имеет конструктивных приспособлений для перемешивания и характеризуется большими значениями соотношений между длиной и диаметром. При движении через реактор элемент объема ведет себя так же, как поршень цилиндра, вытесняя все, что находится перед ним, поэтому такой реакционный аппарат называется реактором идеального вытеснения или трубчатым реактором (РИВ).

Во втором реакторе элемент объема мгновенно перемешивается с содержимым реактора. Состав этого элемента резко изменяется от состава питания до состава смеси в реакторе, что легко достигается при помощи мешалки или другого конструктивного приспособления (барботера, инжектора). Наличие перемешивающего устройства создает такие условия, при которых реакционная среда проходит через реактор большое число раз, поэтому такой реактор называется реактором идеального смешения (РИС).

Встречаются и аппараты, в которых нет ни полного вытеснения, ни полного смешения. Такие реакторы называют реакторами смешанного типа.

Количественной характеристикой гидродинамического режима открытых (проточных) систем, определяющей степень приближения любой системы к условиям идеального режима полного смешения или полного вытеснения, служит критерий БОДЕНШТЕРША (В0), который определяется из уравнения

(стационарный режим) и представляет собой отношение конвективного потока вещества к потоку вещества путем продольной диффузии (перемешивания)

L-длина реактора, Для реактора полного вытеснения:

Для реактора полного смешения:

Для реактора полного типа:

если

если

1.6 ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОЕ УРАВНЕНИЕ РЕАКТОРА ИДЕАЛЬНОГО ВЫТЕСНЕНИЯ

Реактор идеального вытеснения (РИВ), представляет собой трубчатый аппарат в котором отношение длины трубы L к диаметру достаточно велико. Гидродинамический режим в РИВ характеризуется тем, что любая частица потока движется в одном направлении по длине реактора, обратное перемешивание отсутствует, отсутствует также перемешивание по сечению реактора. Предполагается, что распределение вещества по этому сечению равномерно, т.е. значения параметров реакционной смеси одинаковы.

Каждый элемент объема реакционной массы dVr, движется по длине реактора, не смешиваясь с предыдущим и последующим.

Состав каждого элемента объема последовательно изменяется по длине реактора вследствие протекания химической реакции. Так, например, концентрация исходного реагента А постепенно меняется по длине реактора от начального Со до конечного значения СА. Следствием такого режима движения реакционной массы является то, что время пребывания каждой частицы в реакторе одно и тоже.

Так как концентрация вдоль направления движения потока в трубчатом реакторе - функция непрерывная, то уравнение

(стационарный режим) можно написать для элементарного объема dVr и проинтегрировать для всего реактора.

- среднее время пребывания

- объемная скорость

Для реакции первого порядка аналогично реактору периодического действия.

Выражение отличается от предыдущего тем, что вместо текущего времени в формуле стоит среднее время пребывания частицы в реакторе.

1.7 ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОЕ УРАВНЕНИЕ РЕАКТОРА ИДЕАЛЬНОГО СМЕШЕНИЯ

В таком реакторе состав реакционной смеси одинаков во всех точках реакционного пространства, следовательно скорость реакции тоже постоянна и от дифференциального метода записи можно отказаться.