ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Регулирование химических реакций из "Динамика процессов химической технологии" Концентрацию одних видов сырья по отношению к другим или по отношению к катализаторам и активаторам можно менять путем изменения соотношения потоков, поступающих в химический реактор, а также при помощи перемешивания продуктов в подводящих трубопроводах. Даже при данном составе смеси скорость реакции может колебаться с изменением температуры материала в реакционной зоне. Температуру можно регулировать, ограничивая скорость реакции и, следовательно, поглощение или выделение тепла. Регулирование температуры возможно и путем использования различных теплообменников. Иногда в реакторе меняется давление, что также может влиять на скорость реакции. Поддержание постоянства давления в реакторе (если это необходимо для проведения процесса) относится в общем случае к области гидродинамики. На некоторые виды химических реагентов может воздействовать лучистая энергия. Видимый свет, рентгеновские лучи и другие виды радиации могут приводить к образованию свободных радикалов и другим реакциям. При помещении материалов в сильные электростатические и электромагнитные поля создается ряд потенциа льных барьеров, что способствует выделению свободных радикалов. [c.295] Концентрация вещества в реакторе не может мгновенно изменяться вследствие наличия постоянной времени процесса перемешивания, которая зависит от объема реактора и расхода материалов. С увеличением постоянной времени ограничиваются возможности точного и безынерционного регулирования реакторами путем изменения концентраций. [c.295] Регулирование температуры осуществляется следующими тремя способами. Первый способ заключается в регулировании средней температуры смеси в реакторе путем подвода с потоками необходимых количеств тепла. Второй способ регулирования состоит в организации теплообмена между реагентами и регулирующей средой, соторая может поглощать или отдавать тепло. Третий способ регулирования температуры заключается в изменении скорости выделения или поглощения тепла за счет протекания самой реакции. Для этого в реакционной зоне поддерживают определенное соотношение между потоками реагентов. [c.295] По второму способу регулирования наличие тепловой инериин у жидких компонентов реакции и металлических реакторов создает невозможность мгновенного переноса тепла и изменения температуры. Зная тепловые емкости материалов и проводимости пленок между различными реагентами, можно определить постоянные времени теплового процесса. [c.296] По третьему способу для регулирования скорости реакции, определяющей в свою очередь скорость выделения или поглощения тепла в реакторе, можно изменять концентрацию катализатора. Для этого типа регулирования определяющей является постоянная времени процесса перемешивания. [c.296] Связь между результирующим потоком материала к реактору, давлением и потоками в трубопроводах и аппаратах, примыкающих к реактору, дается уравнениями, подобными выведенным в главе П для описания гидродинамических процессов. Однако вследствие протекания химических реакций (особенно реакций в газовой фазе) здесь необходимо отметить следующее. Давление является функцией температуры, а температура в свою очередь функцией скорости реакции. Следовательно, на основании газовых законов, в химическом реакторе, в котором происходит реакция в газовой фазе, существует связь между температурой, давлением и скоростью реакции. [c.296] На рис. 116 приведены некоторые схемы регулирования важнейших параметров химических процессов. На первых двух схемах (рис. 116,а и 116,6) показана возможность поддержания концентрации реагентов в реакционной смеси прн регулировании соотношения потоков. На рис. 116,а изображены поршневые насосы, нагнетающие в реактор соответственно потоки Q2 и Рд. Величины йз- 3 можно изменять, регулируя этим нагнетае мые количества и, следовательно, концентрации С,, Са и Сд компонентов в реакторе. На рис. 116,6 показан аналогичный способ регулирования концентрации при помощи дроссельных клапанов. [c.296] Схемы регулирования температуры приведены на рис. 116, и 116,г. Потоки холодной (QQ) и горячей iQ ,) жидкостей рмешива-ются на входе в реактор (рис. 116,в), при этом в результате изменения количества поступающего тепла регулируется температура Т в реакторе. Тепло отводится из реактора вместе с потоком Q. [c.296] Так как в ходе реакции выделяется и поглощается тепло, то подвод определенного количества тепла должен обеспечить тепловое динамическое равновесие. Постоянная времени процесса перемешивания часто может быть решающим фактором в опре делении возможности регулирования температуры по методу, основанному на изменении подводимых количеств тепла. [c.296] На рис. 116,г показан теплообменник с рубашкой. Здесь при поступлении потока Q в реакторе выделяется тепло за счет реакции. Это тепло отводится теплообменником, в рубашке которого циркулирует поток охлаждающей жидкости Qoxл. Тепло, отводимое из реакционной массы, проходит через металлические стенки реактора. В рассматриваемом случае динамика регулирования температуры в широких пределах определяется тепловой инерцией жидкости и металлической стенки, разделяюш,ей две жидкости. [c.297] На рис. 116,5 показан источник лучистой энергии, используемый для воздействия на реакцию. Интенсивность излучения можно регулировать, перемещая экран, источник, реактор или, наконец, уменьшая интенсивность источника. [c.297] Вернуться к основной статье