3.1.1. Вимоги до хімічного реактора як основного апарата хтс

Одним з основних елементів будь-якої ХТС є хімічний реактор. Хімічним реактором (надалі ХР) називається апарат, в якому відбуваються хімічні реакції, що супроводжуються явищами масо- і теплообміну. Типовими є ХР з різними пристроями для перемішування реаґентів, промислові печі, контактні апарати тощо. Усі апарати, розташовані до ХР, призначені для підготовлення сировини до її хімічної переробки, всі ті, що знаходяться після нього, необхідні для розділення утворених продуктів. Від правильності вибору ХР і його досконалості залежить ефективність усього технолоґічного процесу.

До ХР висуваються такі вимоги:

1. Максимальна продуктивність та інтенсивність роботи.

Продуктивність П розраховується як відношення маси (кількості) переробленої сировини або виробленого продукту G за одиницю часу 

, (3.1)

а інтенсивність І – це продуктивність, віднесена до одиниці об’єму V або площі поперечного перерізу реактора S

(3.2) (3.3)

Отже, збільшення продуктивності й інтенсивності роботи реактора насамперед можна досягти, зменшивши час перебування реакційної суміші в реакторі, тобто збільшивши швидкість хімічної реакції, що і є одним з найважливіших завдань будь-якої технолоґії.

2. Високий вихід продукту, максимальний ступінь перетворення сировини і найбільша селективність процесу.

Ця вимога забезпечується підбором оптимальних параметрів технолоґічного режиму: температури, тиску, концентрації початкових реаґентів та продуктів реакції, співвідношення між реаґентами. Найбільша селективність для каталітичних процесів досягається вибором високоактивного каталізатора селективної дії.

3. Мінімальні енергетичні витрати на перемішування і переміщення матеріалів через реактор, а також раціональне використання теплоти екзотермічних реакцій і теплоти, яка підводиться в реактор ззовні для нагрівання реаґентів до оптимальних температур.

Витрату енергії на перемішування реакційних мас можна знизити, зменшивши кількість обертів мішалки або швидкості потоків реаґентів, але при цьому падає швидкість тих хімічних реакцій, які відбуваються в дифузійній області, отже, в цьому випадку зменшуються інтенсивність роботи реактора і ступінь перетворення реаґентів. Зниження енергетичних витрат на транспортування газів і рідин через реактор залежить від зменшення гідравлічного опору реактора, тобто насамперед спрощення його конструкції. Для найкращого використання теплоти реактор оснащують теплообмінними елементами, але це ускладнює його конструкцію.

4. Легка керованість, усталеність параметрів і безпечність роботи.

Ця вимога забезпечується простотою конструкції реактора і малими коливаннями параметрів технолоґічного режиму, що, в свою чергу, залежить від досконалості вибраної технолоґії. Виконання цієї вимоги створює передумови для повної автоматизації роботи реактора.