ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Классификация, области применения и основные характеристики реакторов из "Инженерное оформление химических процессов" Указанные выражения, имеющие вид дифференциальных уравнений, помогают найти размеры реакторов, необходимые для получения данного количества продукта. Очевидно, что при этих расчетах кинетические уравнения, записанные в дифференциальной форме, интегрируют по объему реактора. При этом часто возникают трудности, поскольку температура и состав реакционно й смеси могут различаться по длине аппарата в зависимости от термодинамических характеристик реакции, а также от скорости теплообмена с окружающей средой. Кроме того, реальная геометрия реактора будет определять характер прохождения жидкости через аппарат, и, следовательно, распределение скоростей потока в реакторе, приводящее к перераспределению вещества и тепла, должно учитываться гидродинамической моделью движения жидкости. Таким образом, для расчета характеристик реактора необходимо принимать во внимание большое число различных факторов. [c.102] Рассмотрим кратко особенности работы и области применения указанных типов реакторов. Естественно, что эти общие замечания уточнены при разборе конкретных аппаратов. [c.103] Реакторы с установившимся потоком являются наилучшимн для переработки больших количеств продуктов или при реакциях, протекающих с достаточно высокими и очень высокими скоростями. Аппараты данного типа оснащаются сравнительно большим количеством вспомогательного оборудования, но зато позволяют надежно управлять качеством целевых продуктов. Как и следовало ожидать, подобные реакторы широко применяют в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. [c.103] Когда концентрации реагирующих веществ в реакторе одинаковы во всем объеме, материальный баланс, представленный уравнением (IV, ), может относиться к аппарату в целом. Если концентрации реагирующих веществ неодинаковы в различных точках реакционного объема, то уравнение материального баланса составляют для элементарного объема и затем интегрируют, исходя из условий распределения потоков и концентраций в объеме реактора. [c.104] В зависимости от типа реактора уравнение (IV,]) можно так или иначе упростить, и окончательное выражение, полученное после интегрирования, служит основным расчетным уравнением для данного типа реактора. Например, в случае периодически действующего реактора первые два члена уравнения (IV, ) обращаются в нуль, для реактора с установившимся потоком исчезает четвертый член, а в случае реактора полупернодического действия уравнение (IV, ) сохраняется полностью. [c.104] Наконец, если в системе при протекании реакции существенно изменяется давление, то это также необходимо учитывать, поскольку изменение давления приводит к изменению концентрации реагирующих веществ в потоке. Обычно фактор падения давления относится к эффектам второго порядка.малости. [c.105] В общем виде расчет реактора выполняют на основании уравнений материального и теплового балансов, кинетических уравнений реакции и выражений, описывающих изменение давления в системе. Следовательно, уравнение материального баланса, уравнение теплового баланса и кинетическое уравнение, объединяющее уравнения (IV, 1) и (IV,2), являются исходными при всяком технологическом расчете, В главе V рассмотрено приложение интегральных форм этих уравнений к выводу расчетных уравнений реакторов различной сложности. [c.105] Если можно предсказать, как будут изменяться характеристики реакционной системы в различных условиях (скорость реакции и равновесные состояния при изменении температуры и давления), то удается сравнить результаты различного аппаратурного оформления процесса (адиабатический или изотермический процесс, единичный реактор или комбинация реакторов, проточная или периодически действующая система) и экономически оценить эффективность указанных вариантов. Только в этом случае можно надеяться, что достигнуто наилучшее оформление процесса для данных условий. К сожалению, в практике создания химических реакторов редко все бывает так просто. Часто мы не располагаем достаточными данными для сопоставления результатов расчета, не всегда можем преодолеть математические трудности или, что более вероятно, не имеем возможности тратить слишком много времени и усилий для решения математических задач. Кроме того, нельзя достаточно уверенно рассчитать реактор в отрыве от всего производства в целом. Таким образом, расчет реак/ора представляет собой некоторый компромисс между недопустимостью больших затрат труда и времени, с одной стороны, и экономическим риском принять плохое технологическое решение, с другой стороны. [c.105] Какие мы вправе допустить упрощения и сокращения Какие факторы не должны в каждом случае принимать во внимание, а какие следует учитывать Для ответа на эти вопросы надо обладать хорошей инженерной интуицией, которая приходит только с опытом. [c.105] Вернуться к основной статье