10. Назначение и классификация химических реакторов, пожарная опасность и противопожарная защита.

Все химические реакторы можно рассматривать как аппараты комплексные, состоящие из известных конструктивных элементов, большинство из которых отдельно используется для проведения технологических операций, не сопровождающихся химическим превращением перерабатываемых веществ.

Критериями, по которым классифицируют реакционную аппаратуру является периодичность или непрерывность процесса, его гидродинамический и тепловой режимы, физические свойства взаимодействующих веществ.

По принципу организации процесса химическая реакционная аппаратура может быть разделена на три группы:

- непрерывного действия;

- периодического действия;

- полунепрерывного действия.

По гидродинамическому режиму различают следующие типы реакторов:

- полного вытеснения;

- полного смешения;

- промежуточного типа (с промежуточным гидродинамическим режимом).

По тепловому режиму работы реакторы делят на следующие типы:

- изотермический реактор;

- адиабатический реактор;

- реактор с программированным тепловым режимом.

По конструктивным особенностям - классификация реакторов объединяет всю реакционную аппаратуру в следующие группы:

- типа реакционной камеры;

- типа колонны;

- типа теплообменника;

- типа печи.

По фазовому состоянию:

- гомогенные;

- гетерогенные.

Важнейшим из факторов, определяющих устройство реактора, можно отнести следующие: агрегатное состояние исходных веществ и продуктов реакции, а также их химические свойства, температуры и давление, при которых протекает процесс, тепловой эффект процесса и скорость теплообмена; интенсивность перемешивания реагентов, непрерывность или периодичность процесса; удобство монтажа и ремонта аппарата, простоту его изготовления; доступность конструкционных материалов и т.д.

Из всех перечисленных выше факторов агрегатное состояние вещества оказывает самое большое влияние на принцип действия реактора, и его конструктивного оформления. Кроме того, в зависимости от этого фактора определяется выбор некоторых основных и вспомогательных узлов аппарата, таких, как, например, питатель, перемешивающее устройство, поверхность теплообмена и т.д.

В реакторах помимо химических, идут и физические процессы, с помощью которых создаются оптимальные условия для осуществления химических реакций (поддерживаются определенная температура, давление, скорость перемешивания и др.). Поэтому химические реакторы соединяются с другими технологическими аппаратами (компрессорами, насосами, теплообменниками, сепараторами).             Машины и аппараты, соединенные между собой в определенной последовательности, образуют технологическую схему. При этом аппараты, расположенные до реактора, предназначены для подготовки и подачи исходных реагентов в реактор, а расположенные после реактора - для выделения целевого продукта, получаемого в результате химических превращений.             Пожарную опасность химических реакторов определяют физико-химические и пожароопасные свойства исходных реагентов и продуктов реакции; свойства реакционной среды и применяемых катализаторов (инициаторов); параметры проходящего в реакторе процесса, (давление, температура, объемная или массовая скорость); тип и конструктивные особенности реактора.             Горючая среда в период нормального ведения технологического процесса в реакторе не образуется, т.к. в исходных реагентах и продуктах реакции отсутствует окислитель. Горючая среда может образоваться в периоды загрузки или выгрузки, при замене отработанного катализатора, если нарушается безопасное соотношение между горючим и окислителем при подаче их в реактор.             Катализаторы могут быть взрывопожароопасными и стать источниками зажигания. Органические соединения обладают большой химической активностью, самовоспламеняются на воздухе, реагируют с взрывом с водой и другими веществами. Для увеличения поверхности контакта катализатора с веществом его наносят на пористую основу (активированный уголь, силикагель, керамику и др.), обладающую развитой поверхностью. Катализаторы, приготовленные на основе активированного угля склонны к самовозгоранию.             Пути распространения пожара: при нормальном ходе технологического процесса выход ГГ, паров и жидкостей из реакторов исключен, т.к. они закрыты герметично. Выход горючих веществ в производственное помещение или на открытую площадку возможен только в случае повреждений либо возникновения аварий. Повреждения (аварии) реакторов могут произойти при нарушении материального баланса в реакторе, увеличении скорости химической реакции (приводит к значительному повышению давления и температуры в реакторе) и снижении механической прочности стенок реактора.