37 Вопрос

Реальные реакторы вытеснения. Одно- и двух- параметрическая диффузионная модель.

Н епрерывный реактор идеального действия — это реактор с мешалкой, в который не прерывно подают реагенты и выводят из него продукты реакции.

Из за интенсивного перемешивания потоков, мнгновенно устанавливается одинаковая по всему объму реактора, концентрация реагентов, равная их концентрации на выходе из реактора.

Резкое изменение концентрации при входе в реактор происходит за счёт мнгновенного смешения поступающих реагентов с реакционной массой в реакторе.

Концентрация компонента А в реакторе значительно ниже, чем в исходной реакционной смеси. Величина перепада зависит, при прочих равных условиях, от величины скорости химической реакции, чем она выше, тем меньше конечная концентрация компонента А и больше перепад Са0 — Са.

С другой стороны, при одной и той же скорости реакции, величина перепада зависит от времяни пребывания реагентов в реакторе.

Чем больше t тем ниже конечная концентрация реагента.

Концентрация реагента А в проточном реакторе постоянна по всему объёму реактора, значит постоянны и другие параметры: степень превращения и скорость реакции. По этому материальный балланс по какому либо компоненту, необходимый для получения характеристического уравнения составляют в конечных величинах, по разности концентраний на входе в реактор и на выходе из него.

Ванак=Ваконв-Вахр

Ванак=0

Ваконв=Вахр

Условием стационарности процесса является равенство скорости процесса конвективного переноса вещества А и скорости его химического превращения.

Ваконв = Ваприх — Васт.

Ваприх=Ва0.

Васт=Ва=Ва0*(1-ха).

Вахр=wа*V, где

V — это объём реактора.

Ва0ха=wа*V

Ва0=Са0*U.

t=V/U=Са0ха/Wа

Если ха0 не =0, то

t=Са0(ха-ха0)/wа.

Если реакция порядка P, то

w=к Са^p

t=Са0 ха/(к Са0^p (1-ха)^p)=1/(к Са0^p-1)*ха/(1-ха)^p.

P=0/

t=Са0 ха/к

p=1

t=1/к * ха/ 1-ха.

P=2

t=1/(к Са0) *(ха/(1-ха)^2.

39 Вопрос

Каскад реакторов идеального смешения.

Единичный реактор идеального смешения не даёт высокой степени превращения так, как концентрация исходных реагентов в нём мнгновенно падает до конечного значения.

По этому применяют ряд последовательно расположенных непрерывных реакторов идеального смешения, тоесть каскад реакторов.

Концентрация компонента А в такой системе падает до конечного момента не сразу, а постепенно от реактора к реактору.

Рассчёт каскада реакторов заключается в определнии числа ступеней, необходимого для достижения заданной степени превращения.

Существуют аналитический и графический методы. Аналитический метод используют только для рассчёта реакций первого порядка.

Для рассчёта числа реакторов, необходимо знать зависимость wа=f(Ca); Ca0; Cавых; ха(как следствие из данных о концентрации А на входе и на выходе).

Необходимо задать единичный объём реактора, при условии, что объёмы реакторов равны.

t=(Са0-Са)/wа=(Саm-1 — Саm)/wа.

Wа = (Саm-1 — Саm/t)/t=1/t Cam + Cam-1/t

Число ступеней реакции и будет числом реакторов в каскаде необходимым для достижения заданной степени превращения.