- •Общие понятия и термины.
- •3О2↔2о3 (λ – ультрафиолетовые лучи)
- •Классификация химико-технологических процессов.
- •Материальный и Энергетический Баланс.
- •Классификация химических реакций.
- •Равновесие в технологических процессах.
- •Сдвиг равновесия под влиянием концентрации реагирующих веществ.
- •Кинетика химико-технологических процессов.
- •Реактор идеального смешения непрерывный (рис-н)
- •Каскад реакторов
- •Реакторы полунепрерывные
- •Снижение энергии активации под действием катализатора
- •Устройство реакторов.
- •Трубчатый реактор непрерывного действия. Рив
- •Барботажные реакторы
- •Сырье химической промышленности.
- •Очистка воды
- •Энергия
Реактор идеального смешения непрерывный (рис-н)
Представляют собой аппарат с мешалкой, в котором непрерывно подаются реагенты, и непрерывно из него отводятся продукты реакции.
NA0,
CA0,
XA0
В РИС-Н считается, что реакционная смесь мгновенно перемешиваются во всем объеме реактора, т.е. концентрация исходного реагента становится одинаковой во всем объеме. Она будет тем ниже, чем больше время пребывания, следовательно, степень превращения и скорость реакции будет одинаковой во всем объеме реактора. Изменение параметров процесса в реакторе идеального смешения графически изображается следующим образом:
CA0 CA1 CA2 CA3
Как видно из графиков для РИС-Н характерным признаком является отсутствие градиента параметров как во времени, так и в объеме реактора, поэтому уравнение материального баланса составляют сразу для реактора в целом.
Время пребывания реагентов определяется:
В реальном реакторе смешения реакционная смесь перемещается не мгновенно как в РИС-Н, а постепенно, поэтому концентрация исходного реагента в объеме реактора не одинакова, т.е. функция СА=f(y) – не прямолинейна. Отклонение реального реактора от идеального выражается по формуле:
(δ – дельта)
где τр , τид – условное время пребывания реакционной смеси для достижения заданной степени превращения (ХА) в реальном и идеальном реакторе.
Каскад реакторов
Каскад реакторов идеального вытеснения (К-РИВ) схематично изображается: (схема реакторов ИВ соединенных последовательно.)
где ХА1 – степени превращения реагента А.
Для реакторов непрерывного действия условное время пребывания определяется объемом реактора деленный на объемный расход реакторов через реактор.
=r /о.
где r – объем реактора, о – объемный расход реагентов через реактор.
С другой стороны, время, необходимое для достижения требуемой степени конверсии ХА в РИВ-Н определяется для i-го реактора.
=САОxixi-1 dXA/-A или /САО=xixi-1 dXA/-A
/САО= r/CAOVo= =ii=1ri/CAOVo
Из этих уравнений следует, что i – реакторов идеального вытеснения обычным объемом V2, обеспечивает такую же степень превращения исходного реагента, как и один реактор идеального вытеснения такого же объема. Поэтому каскад реакторов идеального вытеснения практически не применяется.
В РИС-Н не достигается высокой степени превращения, т.к. концентрация исходных реагентов мгновенно снижается до конечного значения и весь процесс протекает при низкой концентрации, следовательно, при низких скоростях. Для устранения этого недостатка применяют каскад ректоров соединенных между собой по следующей схеме.
В каскаде реакторов состав реакционной смеси изменяется при переходе из одного аппарата в другой. При этом в каждой ступени каскада, как это характерно для реакторов полного смешения, параметры процесса постоянны по всему объему.
Для определения числа теоретических ступеней каскада используют большей частью алгебраические и графические методы. Концентрация исходного реагента в каждой отдельной ступени каскада изменяется ступенчато, в системе снижается концентрация до конечного значения постепенно от реактора к реактору.
График изменения концентрации реагента А в реакторе идеального смешения:
m – число реакторов, число ступеней.