загрузка...
загрузка...
На головну

Класифікація та основні показники роботи хімічних реакторів

  1. Amp; 10. Основні напрямки сучасної філософія історії
  2. Divide; несталий і перехідні режими роботи насосів
  3. I Основні інформаційні процеси і їх реалізація за допомогою комп'ютерів
  4. I. Класифікація іменників
  5. I. КУРСОВІ РОБОТИ
  6. I. Основні і допоміжні процеси
  7. I.2.2) Класифікація юридичних норм.

В основу класифікації хімічних реакторів покладено три принципи: організаційно-технічна структура операцій, здійснюваних в реакторі, характер теплового режиму і режиму руху компонентів.

За організаційно-технічної структури операцій хіміко-технологічні реактори діляться на реактори періодичної дії і ректори безперервної дії.

В реактори періодичної дії реагенти завантажують на початку операції. Після певного часу, необхідного для досягнення заданого ступеня перетворення, апарат розвантажують. Основні параметри процесу (концентрація реагентів і продуктів реакції, температура, тиск) змінюються в часі. Для реакторів періодичної дії характерно падіння рушійної сили процесу в часі внаслідок зменшення концентрації реагентів в ході процесу. Це призводить до того, що режим роботи реакторів періодичної дії нестационарен в часі і вимагає зміни параметрів процесу (Т, Р і ін.) Для компенсації цього падіння і підтримки швидкості процесу на заданому рівні. Середню швидкість процесу можна виміряти продуктивністю реактора. Реактори періодичної дії працюють, як правило, при сильному перемішуванні реагентів, близькому до повного змішання і, відповідно, при однаковій температурі у всьому реакційному обсязі в будь-який момент часу.

Реактори безперервної дії від пуску до зупинки безперервно (або систематичними порціями) живлять вихідними речовинами і виводять з них продукти реакції. Для реакторів безперервної дії характерно сталість рушійної сили процесу в часі внаслідок сталості концентрацій реагентів в ході процесу. Тому режим роботи реакторів безперервної дії стационарен в часі і не потребує коригування параметрів процесу.

Реактори полунепреривного дії характеризуються тим, що сировина надходить в апарат безперервно або певними порціями через рівні проміжки часу, а продукти реакції вивантажуються періодично. У деяких багатостадійний виробництвах поєднуються в єдиному напівбезперервна процесі періодичні (наприклад, в доменному, завантаження шихти, випуск чавуну) і безперервні (відновлення оксидів заліза і утворення чавуну) процеси.

Режим руху реагентів.

Хімічні реактори безперервної дії за режимом руху компонентів діляться на реактори ідеального витіснення (РІВ-Н), реактори ідеального (повного) змішування (РІС-Н) і реактори проміжного типу (РПТ-Н).

Реакторами ідеального витіснення називаються реактори безперервної дії, в яких здійснюється ламінарний гідродинамічний режим. У них потік реагентів рухається в одному напрямку по довжині реактора, реагенти послідовно «шар за шаром» без перемішування проходять весь реакційний шлях. Прикладом реактора ідеального витіснення є контактний апарат з каталізатором всередині труб, шахтні печі. В РІВ-Н параметри, рушійна сила процесу і швидкість процесу змінюються по довжині реактора (в часі). Причому відхилення середньої рушійної сили від постійного значення є максимальним. Кількісна оцінка зміни концентрації, ступеня перетворення, виходу продукту і др.показателей ХТП при протіканні його в потоці з ідеальним витісненням залежить від характеру зміни температури по довжині реактора.

Реакторами ідеального (повного) змішування називаються реактори безперервної дії, в яких здійснюється турбулентний гідродинамічний режим. У них потоки реагентів змішуються один з одним і з продуктами хімічного перетворення, тобто рівномірно розподіляються по всій довжині і в повному обсязі реакційної зони. В результаті у всіх точках реакційної зони миттєво вирівнюються всі парметри. В РІС-Н параметри, рушійна сила процесу і швидкість процесу постійні за обсягом реактора (тобто в часі), причому відхилення середньої рушійної сили від постійного значення дорівнює нулю. Внаслідок повного перемішування вирівнюється і температура у всьому обсязі реакційної зони. Таким чином, ХТП в потоці повного змішання може протікати тільки при ізотермічному температурному режим, незалежно від значення теплового ефекту, концентрації і ступеня перетворення вихідних речовин. За типом реакторів повного змішання працюють змішувачі з механічними, струминними, пневматичними змішувальними пристроями, пінні апарати.

Реактори проміжного типу займають за характером зміни параметрів і рушійної сили процесу проміжне місце між цими крайніми випадками.

Ефективність роботи хімічного реактора багато в чому залежить від його теплового режиму, що впливає на кінетику, стан рівноваги і селективність процесу, що протікає в реакторі. По тепловому режиму реактори поділяються на:

- Реактори з адіабатичним режимом. Адіабатичний температурний режим спостерігається при відсутності в реакційній зоні теплообмінників і хорошою ізоляції від навколишнього середовища. Якщо при протіканні ХТП не відбувається фазових переходів, пов'язаних з плавлення, випаровуванням, конденсацією і іншими фізичними процесами, то зміна теплосодержания реагує суміші обумовлено лише тепловим ефектом хімічної реакції і ступенем перетворення вихідних речовин.

- Реактори з ізотермічним режимом, для яких характерне сталість температури в реакторі, що забезпечується підведенням тепла з реактора. Ізотермічний температурний режим в потоці ідеального витіснення спостерігається в разі протікання ХТП без теплового ефекту або коли швидкість тепловиділення (теплопоглинання) мала, а теплопровідність середовища в реакційній зоні висока. Наприклад, це може бути гетерогенний процес, що протікає з низькою швидкістю, при наявності в реакційній зоні металевого каталізатора з високою теплопровідністю

- Реактори з політермічні режимом, що характеризуються підведенням або відведенням тепла з реактора при температурі, що змінюється в ньому. Політермічні температурний режим можливий лише при наявності в реакційній зоні теплообмінної поверхні. За рахунок цього в реакторі встановлюється заданий тепловий режим і досягається автотермічность процесу. Проведення ХТП в цьому режимі дозволяє істотно підвищити ступінь перетворення, вихід продукту і др.показателі. Реактори цього типу найбільш поширені в хімічному виробництві. Технологи повинні прагнути проводити ХТП в потоках ідеального витіснення з оптимальним температурним режимом, однак не завжди вдається подолати технічні труднощі, пов'язані із забезпеченням необхідної інтенсивності відводу або підведення теплоти по довжині реакційної зони реактора.

Конструктивні особливості реакторів визначаються також фазовим станом реагуючих компонентів і термодинамічними параметрами протікання ХТП, тобто температурою і тиском.

Основні показники роботи реакторів умовно поділяють на технологічні, експлуатаційні та економічні.

До технологічними характеристиками роботи реактора можна віднести показники ХТП, що протікають в тому чи іншому реакторі. Крім того роботу реактора характеризують продуктивності і інтенсивність.

Продуктивністю П (моль / с, кг / с, м3/ С) називають кількість вирабатанного продукту або переробленої сировини за одиницю часу. Продуктивність реакторів розраховується за рівнянням:

П = m / (tр + tз + tв) Або П = G / t (1.5.3)

де: m- маса продукту, отримана за час циклу роботи реактора; tр, tз, tв - Час хімічного процесу, завантаження компонентів в реактор і вивантаження продуктів з реактора, відповідно.

Оскільки в безперервному процесі tз= tв= 0, то продуктивність реакторів безперервної дії вище за таку реакторів періодичної дії при інших рівних умовах.

Продуктивність безперервно діючого апарату можна характеризувати об'ємною швидкістю. Об'ємна швидкість - величина, зворотна часу перебування (часу контакту). Визначається вона як відношення обсягу місткість продукції Vр за час ? до корисного реакційного обсягу v.

V = Vр/ V (1.5.4)

Підвищення продуктивності може бути досягнуто збільшенням розміру реакторів або швидкості протікання ХТП. Максимальну продуктивність часто називають потужністю реактора.

Інтенсивність роботи реактора I (моль / с * м3, Кг / с * м3, м3/ С * м3) Висловлюють як відношення продуктивності П до обсягу реактора vр

I = П / vр = G / t vр (1.5.5)

Інтенсивність можна підвищить поліпшенням конструкції ре6актора і зміною режимів протікання ХТП.

Енергетичні показники роботи ректорів характеризують витрати енергії на подолання гідравлічних опорів потоком реагуючих речовин і на їх перемішування, а також ефективність використання теплоти, що підводиться в реактор

До експлуатаційних характеристик відносять легкість управління і забезпечення сталого режиму та безпеки реактора. Ці характеристики залежать від конструктивного досконалості реактора.

Економічні характеристики реактора визначають вартість його виготовлення і монтажу, а також витрати на проведення ремонтних робіт.

 



Попередня   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   Наступна

Перспективи розвитку хімічної технології | хімічна сировина | Повітря і вода в хімічній промисловості | Поняття про хіміко-технологічному процесі | Рівні аналізу, опису та розрахунку ХТП. | Основні показники хіміко-технологічного процесу | Характеристика гомогенних процесів | Гомогенні процеси в рідкій фазі | Закономірності проведення гетерогенних процесів | Особливості протікання гетерогенно-каталітичних процесів |

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