ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Особенности непрерывных процессов из "Технологические методы нефтехимического синтеза" В реакторе непрерывного действия происходит непрерывная смена частиц реакционной смеси, проходящих через зону реакции. При этом скорость их движения неодинакова одни частицы проходят через реактор быстро, другие вследствие диффузии или перемешивания совершают боковые или обратные движения и задерживаются в реакторе. Время реакции, которое в периодических процессах определялось очень просто и было равным выдержке реакционной смеси в реакторе при заданных условиях, для некоторых непрерывных процессов не поддается определению. [c.21] Определение его, как времени прохождения реакционной смеси через реактор, теряет свой смысл, так как различные частицы находятся в реакторе разное время. Величина неравномерности пребывания частиц может быть различной и зависит от конструкции реактора и условий проведения процессов. [c.21] Ранее мы уже упоминали, что снижение рабочей концентрации реагентов и неравномерность температурного режима могут снижать к. п. д. аппарата. Естественно, что неравномерность времени пребывания частиц реакционной смеси в реакторе также поведет к снижению к. п. д. [c.21] Для того чтобы составить себе представление о влиянии характера движения частиц на работу аппарата, рассмотрим два типа аппаратов непрерывного действия — аппарата идеального вытеснения и аппарата идеального смешения [10, 13, 15, 16]. [c.21] Аппаратом идеального смешения назовем аппарат, обеспечивающий полное и мгновенное смешивание поступающих частиц с уже находящимися в аппарате. Естественно, что в практике такие аппараты не существуют. Все реальные аппараты занимают промежуточное положение, приближаясь в той или иной степени к какому-либо из этих двух типов. [c.21] Значительно сложнее обстоит дело, когда имеется аппарат идеального смешения. Рассмотрим закономерность движения частиц в этом аппарате, приняв для упрощения, что в нем не происходит химического взаимо-. действия веществ, а происходит только вымывание находящегося в аппарате раствора одной концентрации раствором другой концентрации [14, 16]. [c.22] Поменяем знаки в обеих частях равенства и получим Хк — Хо V. [c.23] На основании этого уравнения можно составить график, характеризующий время пребывания частиц растворимого вещества в аппарате идеального смешения. [c.23] Практически весьма важной величиной является количество частиц, оставшихся при прохождении через аппарат объема жидкости, равного объему аппарата. [c.23] При этом 70 = 7а, а 7 0/7а = 1 и 0 тоже равно 1. Если в этом случае начальную концентрацию принять за единицу хв = 1, то конечная концентрация составит Хк =Хне =0,368, или 36,8% от начальной. [c.23] Следовательно, основная масса частиц находится в аппарате меньше расчетного времени, необходимого для завершения реакции, а часть их, соответствующая на графике участку кривой ниже 0,368, находится в реакционной зоне более длительное время, чем это требуется для реакции. [c.23] Следствием этого являются, с одной стороны, снижение степени превращения реагентов из-за проскока их через зону реакции, а с другой, — возможность дальнейшего уже нежелательного химического превращения полезного продукта реакции, находящегося слишком длительное время в реакционной зоне. [c.24] Неравномерность по времени пребывания частиц смеси в реакторе вызывает уменьшение коэффициента полезного действия аппарата полного смешения (непрерывного действия) по сравнению с аппаратами, работающими периодически. [c.24] Вследствие задержки в реакторе продуктов реакции снижается концентрация исходного сырья — движущая сила химического процесса, — соответственно уменьшается и средняя скорость реакции. На обратимых процессах снижение концентрации отражается еще заметнее. Может случиться, что уже при входе сырья в реактор идеального смешения концентрация его будет близка к равновесной. Это вызовет уменьшение скорости образования целевого продукта. [c.24] Замедление реакции и снижение степени превращения вследствие преждевременного уноса частиц сырья из реактора вынуждают увеличивать время пребывания сырья в реакторе (т. е. увеличивать объем реактора) для достижешгя той же степени превращения, что и в периодическом процессе. Увеличение же времени реакции нередко ведет за собой увеличение удельного веса побочных реакций, что, в свою очередь, отрицательно отражается на к. п. д. [c.24] Описанные здесь особенности непрерывного процесса полного смешения будут больше или меньше ощутимы в зависимости от порядка реакции и степени превращения сырья. Влияние порядка реакции определяется чувствительностью реакций различных порядков к изменениям концентрации сырья. Чем ниже порядок реакции, тем меньше она замедляется при снижении концентрации и, следовательно, тем меньше будет отрицательное влияние на нее режима полного смешения. [c.24] Остальные типы аппаратов, занимающие промежуточное положение между аппаратами идеального вытеснения и идеального смешения, т. е. все реальные аппараты, также работают с более низкими к. п. д. и со степенью превращения, чем аппараты идеального вытеснения и периодического действия. Однако при соблюдении определенных условий эти отрицательные явления в ряде случаев удается настолько уменьшить, что практически они становятся неощутимыми. [c.25] Как уже отмечалось выше, в практике не бывает аппаратов идеального смешения и вытеснения, однако исследования показывают, что во многих случаях реальные аппараты работают с показателями, очень близкими к показателям работы какого-либо из этих двух гипотетических типов, называемых в заводской практике аппаратами полного вытеснения и полного смешения. Реакторы промежуточных типов обычно называются реакторами частичного смешения. По принципу полного вытеснения работают аппараты, выполненные в виде трубы, в которой скорость движения реакционной смеси достаточно большая, чтобы не допустить перемешивания ее из-за конвекции. По принципу полного смешения работают аппараты, снабженные сильными размешивающими устройствами. К аппаратам частичного смешения относятся все реакторы емкостного и барботажного типа с умеренной интенсивностью перемешивания. [c.25] Снижение к. п. д. в аппаратах непрерывного действия может быть уменьшено или устранено применением условий, исключающих возможность смешивания конечных продуктов процесса с поступающим в аппарат исходным сырьем. А. Н. Плановский [13, 15] предлагает следующие четыре метода для достижения этой цели. [c.25] Секционированная схема обычно выполняется в виде последовательно соединенных аппаратов (рис. 2) или в виде колонны, секции в которой разделяют тарелки или полки. [c.26] Вернуться к основной статье