загрузка...
загрузка...
На головну

Основні типи хімічних реакторів

  1. Amp; 10. Основні напрямки сучасної філософія історії
  2. I Основні інформаційні процеси і їх реалізація за допомогою комп'ютерів
  3. I. Основні і допоміжні процеси
  4. II. 6.4. Основні види діяльності та їх розвиток у людини
  5. II. Основні завдання та їх реалізація
  6. III. Основні етапи міжнародних відносин в Новий час.
  7. III.2.1) Поняття злочину, його основні характеристики.

Основним елементом технологічної схеми є реактор, від досконалості якого залежить якість продукції, що випускається. Для всіх реакторів існують загальні принципи, на основі яких можна знайти зв'язок між конструкцією апарату і основними закономірностями що протікає в ній хімічного процесу.

Критеріями, за якими класифікують реакційну апаратуру, є періодичність або безперервність процесу, його гідродинамічний і тепловий режими, фізичні властивості взаємодіючих речовин.

За принципом організації процесу хімічна реакційна апаратура може бути розділена на три групи:

- Реактор безперервної дії;

- Реактор періодичної дії;

- Реактор полунепреривного (полуперіодіческого) дії.

За гідродинамічного режиму розрізняють такі типи:

- Реактор витіснення безперервної дії (РВНД);

- Реактор змішування безперервної дії (РСНД);

- Реактор проміжного типу (з проміжним гідродинамічним режимом).

По тепловому режиму роботи реактори ділять на наступні типи:

- Ізотермічний реактор;

- Адіабатичний реактор;

- Политропического реактор.

Нижче коротко розглядаються всі зазначені тут типи реакторів.

 Мал. 6.1. Установка для безперервного процесу:1 - Теплообмінні апарати; 2 - реактор

Реактор безперервної дії. У такому реакторі (рис. 6.1) все окремі стадії процесу хімічного перетворення речовини (подача реагують речовин, хімічна реакція, висновок готового продукту) здійснюються паралельно і одночасно. Характер зміни концентрацій реагуючих речовин в реакційному обсязі різний в різних точках об'єму апарата, але постійний в часі для однієї і тієї ж точки обсягу.

 Мал. 6.2. Апарат періодичної дії  Мал. 6.3. Апарат проміжного типу

У реакторі періодичної дії (Рис. 6.2) все окремі стадії процесу протікають послідовно в різний час. Характер зміни концентрацій реагуючих речовин однаковий у всіх точках реакційного обсягу, але різний у часі для однієї і тієї ж точки обсягу.

Реактор полунепреривного дії (Рис. 6.3) працює в невстановлених умовах. Такий реактор можна розглядати як постійно діючий апарат, в якому потоки вхідного і виходить із реактора речовини не рівні (внаслідок чого змінюється загальна маса реагуючих речовин в обсязі), і, крім того, як періодично діючий апарат, в якому введення одного з реагуючих речовин або висновок продукту реакції здійснюється періодично.

 Мал. 6.4. Реактор витіснення: а однотрубний; б многотрубний

Реактор повного витіснення (Рис. 6.4) характеризується змінною концентрацією реагуючих речовин по довжині апарату, найбільшою різницею концентрацій на вході і виході з реактора і, отже, найбільшою середньою рушійною силою процесу.

 Мал. 6.5. Зміна концентрації речовин в реакторах:а - Апарат витіснення; б - Апарат змішання; в - Багатосекційний апарат змішання; г - апарат проміжного тіпа.Концентрація: С - Поточна; Сн - Початкова; Ск - Кінцева; З * - рівноважна L - Довжина (висота) апарату

Зміна концентрації в реакційному обсязі (рис. 6.5, а) носить плавний характер, так як наступні реакційні обсяги реагуючих речовин не змішуються з попередніми, а повністю ними витісняються.

Практично до режиму повного витіснення можна наблизитися в реакторі з малим діаметром і великий завдовжки при відносно високих швидкостях руху реагуючих речовин. Реактори витіснення знаходять широке застосування для проведення як гомогенних, так і гетерогенних каталітичних процесів (наприклад, окислення NО в NO2 і SO2 в SO3, Синтезу аміаку і метилового спирту, хлорування етилену, сульфирования пропілену і бутилену і т. Д.).

Реактор повного змішування (Рис. 6.6) зазвичай забезпечений будь-яким пристроєм, що перемішує і характеризується постійністю концентрації реагуючих речовин у всьому обсязі реакторів в даний момент часу (рис. 6.5, б) внаслідок практично миттєвого змішання реагують речовин в реакційному обсязі. Тому зміна концентрації реагуючих речовин на вході в реактор носить стрибкоподібний характер.

Середня рушійна сила процесу в такому апараті буде менше, ніж в апараті повного витіснення. Реактори цього типу найбільш широко застосовуються для проведення таких процесів, як нітрація, сульфування, полімеризація і ін.

У деяких випадках процес хімічного перетворення речовини проводиться не в одному апараті змішання, а в декількох таких апаратах, з'єднаних послідовно (рис. 6.6, г). Така система, що складається в деяких випадках з 20 і більше апаратів, отримала назва каскаду реакторів(Батареї реакторів). У каскаді реакторів зміна концентрації реагуючих речовин носить ступінчастий характер (рис. 6.5, в), так як продукт реакції попереднього апарату є вихідним реагує речовиною в подальшому апараті.

 Мал. 6.6. Реактори змішання:а - Одноступінчатий; б - Вертикальний багатоступінчастий; в - Багатосекційний горизонтальний; г - Батарея апаратів змішування

Гідродинамічний режим роботи каскаду реакторів є проміжним і залежить від числа апаратів: зі збільшенням числа реакторів в каскаді він наближається до режиму витіснення, а при зменшенні - до режиму змішування.

У каскаді збільшується час перебування реагентів в порівнянні з одним реактором змішання, а також зростає вихід продуктів реакції в порівнянні з реактором витіснення.

В реакторі проміжного типу (з проміжним гідродинамічним режимом) можна здійснити повністю жоден з перерахованих вище гідродинамічних режимів руху реагуючих речовин. Середня рушійна сила процесу в такому апараті більше, ніж в апараті повного змішання, але менше, ніж в апараті повного витіснення (рис. 6.5,г). Слід зазначити, що значна частина реакційної хімічної апаратури працює саме в цьому гидродинамическом режимі.

Реактори проміжного типу застосовують в тих випадках, коли процес хімічного перетворення речовини супроводжується великим тепловим ефектом або протікає при високих концентраціях реагуючих речовин, а також у разі, коли одне з реагуючих речовин має низьку швидкість розчинення в реакційній суміші.

ізотермічний реактор характеризується постійністю температури у всьому реакційному обсязі. У такому реакторі швидкість підведення або відведення тепла повинна бути строго пропорційна кількості тепла, виділеного або поглиненого в процесі хімічного перетворення речовини. На практиці такий тепловий режим може бути досягнутий лише в умовах повного перемішування реагуючих речовин. Як приклад можна назвати реактор з киплячим шаром каталізатора для отримання изооктана.

Адіабатичний реактор. У такому реакторі повністю відсутня теплообмін з навколишнім середовищем. Все тепло реакції як би акумулюється самим реакційним об'ємом. В адіабатичному реакторі має місце найбільший перепад температур реагуючих речовин на вході і виході з апарату, який зростає для екзотермічних процесів і убуває - для ендотермічних.

Прикладом реакторів, які працюють в адіабатичному тепловому режимі, можуть служити реактори для проведення процесів прямої гідратації етилену і дегідрування бутиленов.

У политропического реакторітепловий режим (зміна температури в реакційному обсязі) буде визначатися не тільки власне тепловим ефектом процесу хімічного перетворення речовини, але і теплотехнічними і конструктивними факторами реакційної апаратури.



Попередня   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   Наступна

Система автоматизованого проектування цементних заводів | функціонування САПР | Основні пакети прикладних програм (ППП) технологічної підсистеми САПР-ЦЕМЕНТ | Проектно-кошторисна документація | вихідні положення | Економіка будівництва підприємства і виробництва продукції | Г л а в а 5 | Послідовність розробки технологічної схеми | Принципова технологічна схема | Розміщення технологічного обладнання |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати