ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Материальный баланс непрерывных процессов из "Химическая кинетика и расчеты промышленных реакторов Издание 2" В современной технике широко распространены реакции в потоке газа или жидкости, проходящем через реактор. Проведение реакций в потоке целесообразно в тех случаях, когда время реакции относительно невелико, а производительность аппарата высока и реагенты представляют собой газообразные вещества. При высоких концентрациях, когда возможны побочные реакции, применение проточных реакторов облегчает регулирование состава получаемого продукта. Большинство непрерывных процессов протекает в стационарном состоянии. Нестационарное состояние возникает при нуйсе и остановке аппаратов (см. стр. 128). Непрерывные процессы обычно проводят в гораздо более крупных масштабах, чем периодические. Некоторые типы реакторов непрерывного действия показаны на рис. IV-1 и IV-2. Характер зависимости концентраций компонентов смеси от времени и изменение концентраций но длине или высоте реактора показаны на рис. IV-3. [c.110] Непрерывнодействующве реакторы смешения часто применяются в установках непрерывного действия нри последовательном включении. Исходные вещества непрерывно поступают в первый реактор, из которого они последовательно протекают через остальные аппараты. В каждом реакторе производится интенсивное неремешивание смеси. Таким путем достигается равномерность состава смеси в объеме каждого аппарата. В подобной системе в целом осуществляется ступенчатое изменение концентраций. [c.110] Непрерывнодействующие реакторы вытеснения представляют собой один или несколько каналов, соединенных параллельно. Для этих реакторов характерно постоянство градиента концентраций в каждом сечении аппарата и плавное изменение этого градиента в направлении потока реагентов, в противоположность нулевому градиенту в каждом аппарате и ступенчатому изменению концентраций между аппаратами в батарее реакторов смешения. Реагенты непрерывно поступают в реактор вытеснения с одной стороны. [c.112] Реакторы вытеснения устанавливают горизонтально или вертикально. В тех случаях, когда необходимо организовать теплообмен, реактор по своей конструкции бывает похож на кожухотрубный теплообменник. При этом реагенты могут находиться либо в трубном, либо в межтрубном пространстве. Реакционный объем может быть заполнен частицами твердого катализатора или инертной насадкой для улучшения теплопередачи или контакта между фазами в гетерогенных реакциях (за счет увеличения турбулентности). [c.113] Полунепрерывные (полупериодические) проточные реакторы. Такой реактор представляет собой обычный смеситель. Часть реагентов загружают в аппарат одновременно, а остальные постепенно по мере протекания процесса продукты удаляются по окончании реакции. Этот метод работы особенно удобен в том случае, когда реакция сопровождается значительным тепловым эффектом, так как скорость реакции можно легко изменить путем уменьшения концентрации одного из реагентов и поддерживать нужный температурный режим регулированием теплообмена. Данный метод целесообразно применять также нри наличии высоких концентраций реагентов (что может привести к образованию нежелательных побочных продуктов) или когда один из ингредиентов является газом с ограниченной растворимостью, так что его можно подавать в реактор только со скоростью, равной скорости его растворения. [c.113] Относительные достоинства реакторов вытеснения и реакторов смешения, а также области их применения кратко указаны ниже. [c.113] Батарея реакторов смешения — очень гибкая система, хотя она мон ет быть менее экономична и более сложна по конструкции и с точки зрения обслуживания по сравнению с реактором вытеснения. Относительно медленные реакции удобнее проводить в батарее реакторов смешения, которая экономичнее одиночного многосекциопного реактора при средней производительности. [c.113] Реакторы вытеснения наиболее выгодно применять в процессах, которые протекают со значительными тепловыми эффектами при высоких давлениях или при очень высоких (низких) температурах, а также в тех случаях, когда продолжительность реакции невелика. Однако возможны и исключения. Так, например, сравнительно медленная реакция между монохлорбензолом и каустической содой, протекающая с образованием фенола, на одном из заводов проводится в трубе длиной около 1,8 км. [c.113] В применении к непрерывным химическим процессам, протекающим в потоке, этот закон выражают в виде дифференциального уравнения, в котором в качестве переменных фигурируют концентрация, время и расстояние от входа в аппарат. При стационарном режиме в любой точке аппарата концентрация не зависит от времени поэтому можно рассматривать только две переменные, т. е. концентрацию и время или пространственную координату. Для описания нестационарных процессов приходится использовать дифференциальные уравнения в частных производных. [c.114] При составлении уравнения материального баланса можно принять за основу дифференциальный отрезок времени ii. Затем следует математически выразить изменение каждого из членов в выражении закона сохранения вещества за этот элементарный период времени. Ниже приведены примеры, иллюстрирующие списанный метод. [c.114] Составить материальный баланс процесса. [c.114] Составить материальный баланс процесса. [c.115] Здесь /П1 а — корни вспомогательного уравнения Вт — ит + к = = О, А ш В — константы интегрирования, которые можно определить из начальных условий. [c.115] Вернуться к основной статье