ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Неизотермический процесс в химическом реакторе из "Общая химическая технология" Организовать идеальный режим смешения или вытеснения в реальных условиях практически невозможно. Рассмотрим основные причины отклонения от идеального режима, встречающиеся наиболее часто. [c.180] Циркуляционные потоки возникают в реакторах с перемешиванием вследствие недостаточной интенсивности перемешивания. Это заметно сказывается на показателях процесса в колонных барбатажных аппаратах при отношении высоты Н к диаметру более трех 3) - рис. 4.49. Поднимающиеся пузыри газа создают довольно интенсивную циркуляцию жидкости, вызывающую ее перемешивание. Почти идеальное перемешивание создается в емкостных реакторах при Н/В = 1, но в колонных аппаратах (у них обычно Н/В = = 4-6) время циркуляции может быть сопоставимо со временем протекания реакции, и модель идеального смешения становится для описания процесса не обоснованной. Возможно возникновение и нескольких циркуляционных зон, например, в колонном аппарате с многоступенчатой мешалкой. [c.181] Неоднородность распределения потока обычно связывают с неравномерностью входа реакционной смеси в реактор. Пример - вход реакционной смеси в реакторе с зернистым слоем (катализатором), который изображен на рис. 4.50, а. Во входном патрубке скорость потока составляет 10—20 м/сек, также как и в газоходе, а в реакторе — нередко менее 1 м/сек. Динамический напор входящей струи вгоняет поток в зернистый слой с большой скоростью, в то время как скорость газа у периферии слоя остается мала. Только на некоторой глубине проникновения сопротивлением зернистого слоя поток распределяется по всему сечению. Даже в реакторе с интенсивным перемешиванием, как на рис. 4.50, б, смешение не происходит мгновенно. И если реакция протекает достаточно интенсивно, то в зоне смешения она будет протекать иначе, чем в объеме. [c.181] Неоднородность продукта наблюдается и в случае протекания процесса типа жидкость-твердое в проточном перемешиваемом реакторе. При малом времени пребывания смеси (суспензии) превращение твердой частицы не достигает большого значения, а при большом -превращение будет полным. На выходе получится неоднородная смесь, содержащая твердые частицы с различной степенью превращения. [c.183] В трубчатом реакторе движение по трубке неоднородно (рис. 4.51, 6). Различное время пребывания в центральной части слоя и на периферии приводит к различному превращению компонентов, двигающихся у стенки или в середине потока, что вызывает фадиент концентраций по сечению слоя, в свою очередь, приводящий к диффузионному перемешиванию. Если последнее интенсивно, то концентрация в сечении выровняется, и процесс можно будет описать моделью идеального вытеснения. [c.183] Диффузионный перенос в проточном реакторе имеет место почти всегда вследствие возникновения фадиента концентраций по его длине (рис. 4.34). Возникает поток В (йС/й[) диффузионной природы. Если он сопоставим по величине с конвективным, т.е. переносом вешества с потоком, то в расчете его надо учитывать. [c.183] Учет неидеальности потока в реакторе начинается с изучения поля скоростей потока в объеме реактора, которое проводят с привлечением методов механики сплошных сред. Зная структуру потока, можно построить математическую модель процесса в таком потоке. Конечно, она будет сложнее рассмотренных выше моделей. Можно ожидать, что в большинстве случаев результаты расчета реактора с неидеальным потоком будут находиться в области, между двумя крайними режимами -идеального смешения и вытеснения. Наверно, более рациональным будет не столько учет неидеальности потока, а разработка конструктивных решений реакторов, обеспечивающих режимы, близкие к идеальным. [c.183] Необходимо отметить, что хотя структура реального потока в реакторе отличается от идеальной, представленные выше идеальные модели практически применимы для расчета реакторов во многих случаях. [c.183] Вернуться к основной статье