- •С.В. Іванов, п.С. Борсук, н.М. Манчук загальна хімічна технологія
- •Передмова
- •Теоретичні основи хімічної технології вступ
- •1. Основи хіміко-технологічних процесів
- •1.1 Хіміко-технологічний процес і його зміст
- •1.2. Класифікація хімічних реакцій, які покладені в основу промислових хіміко-технологічних процесів.
- •1.3. Технологічні критерії ефективності хіміко-технологічного процесу
- •2. Структура хімічного виробництва
- •3. Хіміко-технологічні системи
- •3.1. Поняття хіміко-технологічної системи (хтс)
- •3.2. Моделі хіміко-технологічних систем
- •3.3. Технологічні зв'язки в хтс
- •4. Поняття про синтез хіміко-
- •4.1. Texнологічні концепції створення хтс
- •4.2. Аналіз хтс
- •5. Матеріальні і теплові баланси хіміко-технологічних систем
- •5.1. Баланс співвідношень
- •5.1.2. Приклади розрахунку балансів
- •5.2 Основні поняття ексергетичного аналізу хтс
- •6. Термодинамічні розрахунки хіміко-технологічних процесів
- •6.1. Рівновага хімічних реакцій
- •6.2. Константа рівноваги й енергія Гіббса. Рівняння ізотерми Вант-Гоффа
- •6.3. Хімічна рівновага в гетерогенних реакціях
- •7. Вибір технологічних режимів проведення хтп
- •7.1. Способи зміщення рівноваги
- •7.2. Залежність константи рівноваги від температури
- •7.3. Розрахунок рівноваги за термодинамічними даними
- •8. Використання законів хімічної кінетики при виборі технологічного режиму.
- •8. 1. Швидкість гомогенних хімічних реакцій
- •8.2. Залежність швидкості хімічних реакцій від концентрації реагентів; кінетичні рівняння
- •8.3. Способи зміни швидкості простих і складних реакцій
- •9. Кінетика хіміко-технологічних процесів
- •9.1. Вплив різних чинників на швидкість хімічних процесів, які перебігають на мікрорівні
- •9.2. Кінетика хтп, що ґрунтується на оборотних хтп
- •9.3 Швидкість хтп, що ґрунтується на паралельних та послідовних гомогенних реакціях
- •9.3.2. Вплив технологічних параметрів на швидкість гомогенних процесів
- •9.3.3. Методи інтенсифікації гомогенних процесів
- •9.4. Кінетика гетерогенних некаталітичних процесів
- •9.4.2. Швидкість гетерогенних процесів
- •9.4.4. Визначення лімітуючої стадії гетерогенного процесу
- •9.4.5. Способи збільшення швидкості процесу
- •9.5 Типи реакторів для гетерогенних процесів
- •9.5.1 Реактори для проведення реакцій в системах г-т і р-т
- •9.5.2 Реактори для проведення реакцій в системах г—р і р—р
- •10. Каталітичні процеси.
- •10.2. Технологічні характеристики каталізаторів
- •10.3. Гомогенний і гетерогенний каталіз
- •10.4. Властивості твердих каталізаторів і їхнє виготовлення
- •10.5. Апаратурне оформлення каталітичних процесів
- •10.5.3 Апарати зі зваженим (киплячим, псевдокиплячим) шаром каталізатора
- •11. Хімічні реактори
- •11.1 Класифікація реакторів
- •11.2. Вимоги до хімічних реакторів
- •11.3. Структура математичної моделі хімічного реактора
- •10.4. Реактор ідеального змішування періодичний
- •11.5 Реактори безперервної дії
- •11.5.1 Реактор ідеального витіснення (рів)
- •11.5.2. Реактор ідеального змішування безперервний (різ–б)
- •11.5.3 Загальне проектне рівняння реактора
- •11.6 Каскад реакторів ідеального змішання (к-різ)
- •11.7 Графічний метод розрахунку к – різ
- •11.8. Вплив кінетики на вибір типу реактора
- •11.9. Селективність, вихід, ступінь перетворення
- •11.9.2. Залежність селективності від ступеня перетворення
- •11.10. Хімічні реактори з неідеальною структурою потоків
- •11.11. Моделі ректорів з неідеальною структурою потоку
- •11.12. Ячеїста модель.
10.5.3 Апарати зі зваженим (киплячим, псевдокиплячим) шаром каталізатора
Ц ей тип апаратів дозволяє усунути недоліки фільтруючого шару. Звичайно застосовується дрібний 0,1 – 2 мм каталізатор. Зовнішній вигляд шару нагадує киплячу рідину, він також пронизаний бульбашками газу. За ступенем перемішування апарат наближається до моделі ідеального змішання, температурний режим ізотермічний. Найважливіша перевага–це підвищення продуктивності каталізатора. Головний недолік–зниження рушійної сили процесу внаслідок повного перемішування газу, а також великих бульбашок газу.
Рис. 10.10. Багатошаровий контактний апарат зі зваженими шарами каталізатора: 1–пиловловлювач;
2−зважений шар каталізатора;
3–газорозподільна решітка,
4–корпус апарата;
5–водяні холодильники (теплообмінники)
Реактори з рухомим каталізатором застосовують для паро фазного крекінгу нафтопродуктів, але можуть використовуватися і в інших процесах каталізу, де потрібна безперервна циркуляція каталізатора між реактором і регенератором.
11. Хімічні реактори
Хімічним реактором називається апарат, у якому здійснюються хімічні процеси, що сполучать хімічні реакції з масо-і теплопереносом. Всі апарати, розташовані до реактора, призначені для підготовки сировини до хімічної переробки. Усе те, що знаходиться після реактора, необхідно для розділення продуктів, що утворюються у результаті реакції.
11.1 Класифікація реакторів
При класифікації реакторів беруть до уваги наступні основні ознаки: характер операцій, що перебігають у реакторі; режим руху реакційного середовища; тепловий режим; фазовий стан реагентів; конструктивні характеристики реактора.
За першою ознакою реактори поділяють на періодичні, безперервні і напівбезперервні. Реактори безперервні, тобто з безперервним надходженням реагентів, у свою чергу поділяють за характером руху реакційного середовища (тобто за гідродинамічними обставинами) на реактори ідеального витыснення і реактори ідеального змішування.
За тепловим режимом реактори поділяють на ізольовані від навколишнього середовища-адіабатичні, в яких вся кількість теплоти , що виділяється в системі в результаті реакції, залишається в самій системі, і ізотермічні, коли хімічне чи фізико-хімічне перетворення необхідно проводити за заданої температури, і в реакторі повинен бути організований теплообмін. Можливий політропічний режим, коли температура в реакторі нестала. В реакторах такого типу частину теплоти за необхідністю підводять до реакційної суміші чи, навпаки, відводять від реакційної суміші в залежності від властивостей ХТС , яка реалізується в ХТП.
В залежності від фазового складу реакційної суміші розрізняють апарати для проведення гомогенних процесів, для гетерогенних процесів і реактори для гетерогенно-каталітичних систем.
Конструктивні особливості впливають на розрахунок реактора і області його використання. В залежності від таких особливостей поділяють ємностні реактори-автоклави, реактори-камери циліндрові, конвертори і ін.; колонні - насадного і тарілчастого типу, контактні з нерухомим, рухомим і псевдозрідженим шаром каталізатора і ін., трубчасті-реакційні печі, апарати для сушіння, апарати для гранулювання.