ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Способы ведения химических процессов (методы оперирования) из "Процессы и аппараты химической промышленности" Для получения наибольшего выхода целевого продукта химическую переработку исходных веществ следует проводить в оптимальных условиях, обеспечивающих наибольшую скорость химического превращения, а следовательно, и максимальную производительность реактора. Для этого надо знать, какие независимые переменные необходимо изменять для управления химическим процессом, чтобы увеличить скорость его протекания. На основе рассмотрения кинетических закономерностей к таким величинам должны относиться время, концентрация или давление), температура, величина межфазной поверхности и активность катализатора, В зависимости от условий проведения химического процесса управляющей переменной величиной будет одна из перечисленных выше, а основными технологическими способами ведения химических процессов (методами оперирования) оперирование во времени управление рабочими концентрациями управление температурным режимом создание развитой поверхности контакта гетерогенных фаз поддержание активности катализатора. [c.471] Оперирование во времени. По этому методу все химические процессы можно разделить на четыре основные группы периодические, непрерывные, полупериодические, сменно-циклические. [c.471] Непрерывные процессы протекают в реакторах непрерывного действия. В таких аппаратах осуществляется большинство современных крупнотоннажных химических производств. Эти реакторы высокопроизводительны, легко поддаются механизации ири обслуживании и автоматическому контролю и регулированию при управлении. Теория непрерывных процессов позволяет сопоставить основные факторы, определяющие периодичность и непрерывность процесса (табл. 16.4). [c.472] Полупериодические полунепрерывные) процессы характеризуются тем, что в них одни реагенты вводятся непрерывно, а другие — периодически. Реактор полупериодического действия используется в относительно малотоннажных производствах, например при проведении высокоэкзотермических процессов, так как, изменяя скорость подачи реагентов, постепенно вводимых в реактор (обычно более реакционноспособных), можно регулировать скорость процесса. [c.472] Сменно-циклические процессы отличаются от других взаи мосвязанными стадиями (циклами), которые имеют противоположные тепловые эффекты. Непрерывность движения реагентов и продуктов реакции обеспечивается установкой нескольких аппаратов (реакторов), переключающихся на отдельные стадии (циклы) процесса через определенные промежутки времени. Обычно такое переключение циклов — программное. [c.473] Управление рабочими концентрациями. На практике наиболее распространены следующие способы управления ходом химического процесса путем изменения рабочих концентраций в реакторе рециркуляция непревращенных реагентов, т. е. сырья рециркуляция одного из реагентов (или самого продукта реакции) многоточечный подвод исходных веществ (компонентов) к реактору секционирование реакционного объема аппарата. [c.473] Рециркуляция непрореагировавших исходных веществ позволяет более полно использовать сырье, сократить реакционный объем и время реакции. [c.473] Рециркуляция одного из реагентов (обычно менее реакционноспособного) позволяет достигнуть большей глубины и избирательности процесса химического превращения, а также регулировать (тормозить) некоторые высокоэкзотермические процессы (например, полимеризация этилена). [c.473] Подвод реагентов в разные точки объема реактора способствует избирательности процесса и позволяет регулировать его скорость (особенно скорость выделения теплоты во время реакции). Многоточечный подвод, как правило, осуществляют за счет наиболее реакционноспособного компонента, который может давать разные продукты реакции. [c.473] Секционирование реакционного (рабочего) объема реактора приводит к увеличению средней движущей силы процесса и потому находит наибольшее применение в аппаратах смешения. На практике такой метод применяют в аппаратах с большими диаметрами, поскольку в этом случае удается уменьшить влияние внутриреакторного перемешивания реагирующих веществ, предотвратить нежелательное изменение направления и скорости реакции, понизить выход промежуточных продуктов и сделать условия осуществления обратимых реакций более благоприятными. Секционирование может быть выполнено в одном аппарате путем расчленения его на отдельные составные части, последовательно или параллельно соединенные между собой, либо путем разделения реакторного устройства на ряд самостоятельных реакционных аппаратов, соединенных последовательно, — каскад (батарея) реакторов (см. рис. 17.5,г). [c.473] Управление температурным режимом. В зависимости от способа подвода или отвода теплоты в реакторе тепловой режим может быть изотермическим, адиабатическим или политропи-ческим. [c.474] На практике температурным режимом работы реактора управляют двумя способами теплообмена — непрерывным или ступенчатым. При непрерывном обмене теплотой реактор должен иметь поверхность теплообмена, расположенную непосредственно в зоне реакции, чтобы обеспечить теплообмен на всем протяжении пути реагирующего потока. При ступенчатом теплообмене поверхность теплообмена должна быть размещена вне зоны реакции (вынесена в отдельную часть аппарата или вне его). [c.474] В качестве теплоносителей могут быть использованы реакционная смесь (сырье), продукты реакции, газы, твердый катализатор и т. д. В некоторых случаях требуется сочетать непрерывный теплообмен со ступенчатым отводом теплоты. [c.474] Метод управления температурным режимом следует рассматривать в связи с изменением рабочих концентраций. Действительно, количество поглощенной или выделенной теплоты зависит от скорости реакции, поэтому регулирование процесса путем изменения рабочих концентраций должно вызвать изменение рабочих температур. Однако регулирование температур может в свою очередь оказывать влияние на изменение рабочих концентраций. [c.474] Создание развитой поверхности контакта фаз. Такой способ оперирования имеет первостепенное значение для гетерогенных процессов химического превращения, в которых скорость подвода и отвода как массы, так и теплоты реагентов определяется величиной поверхности взаимодействующих фаз. На практике увеличения ее достигают разнообразными техническими методами эмульгированием для несмешивающихся жидкостей, созданием пленки, барботажем, распылением для систем газ — жидкость и созданием движущегося, кипящего или суспензированного слоя, а также измельчением для процессов с твердой фазой. [c.474] Поддержание активности катализатора. Этот метод оперирования используется только для управления гетерогенными каталитическими процессами и может быть осуществлен на практике одним из следующих способов полной заменой катали-заторной массы, частичной сменой катализатора, реактивацией катализатора в объеме реактора или вне его, циркуляцией катализатора и т. д. [c.474] Вернуться к основной статье