55. Элементы анализа и синтеза хтс.

1

Можно проводить сильно экзотермические реакции

. Рецикл позволяет свободно оперировать линейными скоростями газовых потоков, следовательно, активно влиять на тепло и массообмен. В реакциях КС выгодно организовывать реакции как по газовой, так и по твердой фазам. КС – 1-ая и 2-ая критические скорости (1-аф – переход от неподвижного слоя к подвижному; 2-ая – унос частиц из реактора). Частицы срезу не уходят, даже если скорость газового потока больше 2-ой критической скорости (скорость уноса твердой фазы). Поэтому возможно организовать реакции по твердой фазе. Используя реакции по твердой фазе можно организовать псевдоожижение (при стационарном режиме) при сколь угодно высоких скоростях газового потока. На этом принципе основана работа печей КС с циклонами.

2. Наличие обратного потока позволяет варьировать газовыми потоками не только с позиций массовых расходов, но и менять их состав и концентрацию. Элемент циркуляционной схемы производства Н2SО4.

SO₂+0.5 O₂=SO₃

Обратный поток имеет отличительную концентрацию газов от входного потока и он будет влиять на среднюю концентрацию смеси, которая будет зависеть от коэффициента циркуляции. Зависимость почти линейная. Это позволяет экономно расходовать реагенты (вводить в систему реагенты в соотношении, близком к стехиометрии), а с другой стороны обеспечить любой необходимый избыток реагентов в зоне реакции. Реакции особенно выгодны при проведении сложных параллельных или последовательных реакций, т.к.позволяет обеспечить любое требуемое соотношение реагентов. Рецикл сильно влияет на избирательность процесса.

% (изб)

200

100

Кц

0 1 2 3 4

56. Основные типы связей.

Последовательная, параллельная, последовательно-обводная(байпасная), обратная ( рециклическая) и перекрестная.

Последовательная связь:

Выходящий из предшествующего элемента поток является входящим для последующего элемента и все потоки проходят через каждый элемент не более одного раза. Используется, когда степень превращения вещества в каждом предшествующем аппарате достаточно велика для эффективной переработки последующей. Частные случаи: обеспечивает повышение Х, избирательности, скорости процесса за счет секционирования реакционных зон, создания оптимального температурного режима.

а) каскад растворов полного смещения:

Операторная схема каскада растворов:

Последовательно-обводная технологическая связь.

Часть технологического потока минует один или несколько аппаратов по ходу технологической схемы. Является усложненным вариантом последовательной связи. Используется для управления температурным и концентрационным режимом. Пример: адиабатическое проведение экзотермических химических превращений совместно с последовательно соединенным оператором химического превращения.

Параллельно-технологическая связь.

Применяют для повышения производительности, увеличения ассортимента продукции, полученной на основе одного сырья, обеспечение повышенной надежности работы систем. Как правило, применяется для улучшения функционирования ХТС, состоящих из последовательных аппаратов, но имеющих разную мощность. Мощность всей системы будет определяться аппаратом с наименьшей мощностью. Установка параллельных аппаратов обеспечивает повышение общей производительности.

Обратная (рециклическая) связь.

Характеризуется наличием обратного потока, связывающего выход какого-либо последующего элемента.

Если в ХТС имеется хотя бы одна обратная связь (4), то система называется замкнутой. ХТС без обратных связей называют разомкнутыми или прямоточными. Выделяют 3 потока: прямые – потоки, входящие в контур или выходящие из него. Прямые (1и3); главный поток – внутренний поток, соединяющий элементы контура, и имеющий то же направления, что и входящий поток (поток 2). Он определяет нагрузку на основные элементы; обратный поток – поток, который возвращается в предыдущие элементы (4). Отношение массового расхода главного потока к массовому расходу входящего потока, называется коэффициент циркуляции.

Kц = m2/m1=(m1+m4)/m1=1+ m4/m1

Кц – основная характеристика замкнутых ХТС. С увеличением Кц растет степень превращения реагентов, но одновременно растет нагрузка на их размеры.

П римеры: Схема синтеза аммиака

Во многих случаях проведения процесса с большим тепловым эффектом при высоких концентрациях затруднено из-за большого разогрева. Применение обратной технологической связи решает проблемму.

1. реактор

2. теплообменник

3. циркуляционный насос

Перекрестная технологическая связь:

Этот вид связи является вспомогательным. Применяется при проведении процессов теплообмена, при использовании вторичных энергоресурсов и в других случаях.