ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет реакторов для проведения сложных реакций из "Инженерное оформление химических процессов" В реакторе идеального вытеснения концентрация веществ постепенно изменяется по мере прохождения через аппарат в проточном реакторе идеального смешения концентрация веществ снижается сразу до величины, которая соответствует составу потока, выходя-ще.му из реактора. Поэтому для реакций, скорость которых зависит только от концентрации реагентов, т. е. для реакций -го порядка при О, реактор идеального вытеснения более эффективен, чем проточный реактор идеального смешения. [c.144] Перейдем теперь к количественной оценке системы, состоящей из / последовательно соединенных проточных реакторов идеального смешения, полагая, что плотность жидкости н изменяется по мере прохождения через систему, т. е. что е == О и / = т. В дальнейшем. [c.145] Реакции второго порядка. Для оценки характеристик системы из / последовательно соединенных проточных реакторов идеального смешения, в которой при отсутствии избытка одного из реагирующих веществ протекает бимолекулярная реакция второго порядка, можно воспользоваться теми же соотношениями, что и для реакции первого порядка, протекающей в аналогичных условиях. [c.146] Пример У1-5. Вещество А в одиночном проточном реакторе идеального смешения превращается по реакции второго порядка в конечный продукт с выходом 90%. Предприятие приняло решение заменить этот реактор двумя, имеющими суммарный объем, который равен объему действующего реактора. [c.148] Прежде чем было принято решение о замене действующего реактора двумя, предполагалось последовательное ним установить еще один аппарат такого же объема. [c.148] Решение. Из рис. VI- 1 видно, как пользоваться для решения этой задачи номограммой VI-10. [c.148] Следовательно, скорость подачи нужно увеличить в 5,56 раза. [c.148] Для двух реакторов время пребывания должно быть удвоено, т. е. [c.149] Соответствующая линия пересекает линию для / = 2 при степени превращения Х=97,4%. [c.149] Более общие задачи определения характеристик систем, состоящих из последовательно соединенных проточных реакторов идеального смешения с различными объемами, из последовательно соединенных реакторов идеального вытеснения и проточных реакторов идеального смешения, а также систем, включающих параллельнопоследовательное соединение реакторов разных типов, в которых протекают реакции различных порядков, можно решить путем совместного анализа соответствующих этим реакторам расчетных уравнений. [c.149] Графический метод расчета для технологической схемы, состоящей из последовательно соединенных проточных реакторов идеального смешения. Уравнения для реакций, проходящих без изменения плотности реакционной массы в последовательно соединенных проточных реакторах идеального смешения, довольно просто решаются графическим методом при помощи крирой, изображающей зависимость Гд от С А, т. е. зависимость скорости реакции от концентрации реагента. [c.149] Это соотношение представлено в графической форме на рис. VI-16. [c.151] Пользуясь указанным графиком, можно найти как общее превращение ибход-ного реагента в цепочке реакторов, так и величины превращений в промежуточных точках между аппаратами. Промежуточные значения степеней превращения обычна необходимо определять при расчете промежуточных теплообменников. [c.151] Схемы с последовательно-параллельным соединением реакторов.. [c.151] Автокаталитические реакции заслуживают отдельного рассмотрения, поскольку их скорость зависит не только от концентраций исходных реагентов, но и от концентраций целевых продуктов следовательно, задачи оптимизации таких процессов имеют специфические особенности. [c.152] Скорость автокаталитических реакций вначале невелика, так как мало количество целевых продуктов. Затем, по мере образования продуктов, скорость реакции возрастает до некоторого максимума и снова постепенно снижается, уменьшаясь до нуля при полном исчезновении исходного реагента. [c.152] Типичный график изменения скорости автокаталитической реакции показан на рис. У1-17. Если нужно осуществить реакцию в периодически действующем реакторе или в аппарате идеального вытеснения, переведя процесс из состояния 1 в состояние 3, то состав реакционной массы будет постепенно меняться от точки 1 через точку 2 к точке 3 с различными скоростями малой в начале процесса, большой Б середине и снова малой в конце. Поэтому для уменьшения размера реактора необходимо проводить процесс так, чтобы скорость его была все время максимальной, т. е. по возможности поддерживать условия, соответствующие состоянию 2. [c.152] Таким образом, для автокаталитических реакций, которые характеризуются переходом через состояние 2, оптимальным технологическим оформлением будет комбинация из последовательно соединенных проточного реактора идеального смешения и реактора идеального вытеснения. [c.153] В табл. 24 приведены характеристики реакторов идеального вытеснения и проточных реакторов идеального смешения при различных концентрациях реагентов. Важно отметить, что уравнение (VI,13) не позволяет определить условия обеспечения равной производительности различных единичных реакторов. Это положение иллюстрируется примером У1-6. [c.153] Вернуться к основной статье