ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Очистка сточных вод из "Принципы создания безотходных химических производств" Эффективным способом создания оптимально замкнутых безотходных технологических схем является использование рециркуляции, т. е. возврата части потока обратно в процесс. Это способствует интенсификации химического процесса так как более полно используются иходные продукты и энергия, улучшаются условия ведения процессов. [c.126] Следует отметить, что с помощью рециклов можно повысить абсолютный выход любого продукта сложной химической реакции. Особенно важно то, что этого не может дать ни один из таких традиционных способов управления химической реакцией как изменение давления, температуры и других параметров, так как они в той или иной степени действуют на все реакции, а рециклы, свободно оперируя скоростью и составом потока, направляют реакцию в желаемую сторону в максимально возможной степени [45]. [c.126] Таким образом, введение рецикла может быть использовано как для целей интенсификации технологического режима внутри реактора, так и для создания схем с наиболее полным использованием сырья и энергии. В первом случае эффективность введения рецикла зависит от специфики химической реакции, а также от типа химического реактора, охватываемого потоком рецикла. [c.126] Рассмотрим некоторые химические реакции, для которых введение рецикла части продуктов может оказаться эффективным. Схемы подобного рода широко применяют, например, при проведении обратимой реакции типа А + Вч С+Д, когда сырье А дороже сырья В и процесс выгоднее вести не в стехиометрической смеси, а при избытке вещества В. [c.126] Рецикл является желательным и в случае, когда целевая реакция типа А- В сопровождается побочной параллельной обратимой реакцией А С или обратимой реакцией расщепления 6ч=ьС. При возвращении в реактор части продукта произойдет уменьшение его образования в соответствии с законом действия масс. К этой мере прибегают, например, при производстве этил-бензола, в котором образуются нежелательные полиэтилбензо-лы в качестве побочных продуктов. [c.127] Эффективность использования рециклов в значительной степени, помимо кинетических характеристик реакций, определяется типом химического реактора. Из теории химических реакторов известно, что для простых реакций, скорость которых пропорциональна концентрации исходного реагента — где п — порядок реакции, реактор трубчатого типа (модель идеального вытеснения) всегда эффективнее реактора с перемешиванием (модель идеального перемешивания), введение рецикла приводит к изменению структуры потоков в реакторе, приближая ее к режиму перемешивания. Таким образом, для простых реакций охват рециклом трубчатого реактора не приводит к увеличению эффективности реактора. Эффективность реактора с перемешиванием не зависит от того, имеется ли рецикл или нет. [c.127] Значительно сложнее проявляется взаимодействие различных факторов, влияющих на эффективность химических процессов, в случае сложных реакций. Здесь в зависимости от типа химических реакций, соотношения кинетических параметров эффективность реакторов с перемешиванием, трубчатых, с рециклом и без рецикла может изменяться в широких пределах. [c.127] Блок-схема реактора с рециклом. [c.128] Таким образом, оптимальный тип реактора может быть получен на основе анализа влияния рецикла R на выход Св max-Классификация параметров ii и 2 в отношении зависимости максимального выхода продукта В от параметра рециркуляции R позволила выделить четыре области 47]. [c.129] Область оптимального использования трубчатого реактора (модель идеального вытеснения) с рециклом, при этом в реакторе с мешалкой максимальный выход Св max выше, чем в трубчатом реакторе. [c.129] Область оптимального использования трубчатого реактора с рециклом, при этом максимальный выход Свтах в трубчатом реакторе выше, чем в реакторе с мешалкой. [c.129] Рассмотренная классификация (рис. V-8) [46] позволяет выбрать определенный тип реактора, обеспечивающий наибольшее значение максимального выхода промежуточного продукта сложной реакции. При этом рециклический поток является частью потока, выходящего из реактора. [c.129] Следует отметить, что еще большего успеха в использовании рециклов можно добиться при отводе потока рецикла из средней зоны трубчатого реактора [47]. [c.129] Результаты решения уравнений (У-69—У-71) при определенных значениях параметров 7 = 1,5 20 и / = 0,7 и 1 при 21 = 10 представлены на рис. У-9 [47]. Как следует из рисунка, при кинетических параметрах а Ъ а.2 трубчатый реактор с рециклом, отбираемым из средней зоны реактора (/ = 0,7), дает больший выход целевого продукта В, чем реактор с рециклом, отбирае-мым на выходе из реактора (/=1), причем с увеличением коэффициента рециркуляции максимальный выход Свтах возрастает. [c.130] Таким образом, как следует из приведенных примеров, введение рецикла в систему существенно повышает эффективность химического процесса. [c.130] Как было отмечено выше, при создании химических производств большой мощности особое значение приобретает интенсификация процессов, возможно более полное использование исходного сырья, минимальное загрязнение окружающей среды не-прореагировавшими исходными, промежуточными и побочными продуктами химических процессов. [c.130] Блок-схема реактора с рециклом и системой разделения. [c.131] Предполагается, что система разделения в общем случае может включать процессы ректификации, абсорбции, экстракции и другие, и ее функционирование определяется только заданием режимных параметров процессов разделения, не регулируемых по составу получаемых продуктов, таких, как флегмовое число и нагрузка по пару ректификационных колонн, величина орошения в абсорберах и т. п. Поставленное условие соответствует принципу стабилизации потоков в системе разделения и является весьма существенным при анализе свойств реакторных систем с рециркуляцией. [c.131] При реализации системы реактор — узел разделения наибольший интерес представляют режимы, на которых достигается полное использование исходных и промежуточных реагентов [48, 49]. [c.131] Вернуться к основной статье