Модули реакции 1-го порядка и. относительные объемы реакторов смешения в вытеснения
Содержание: 1. Вопрос 11. Сравнение реакторов с различными гидравлическими режимами: реакторы идеального смешения (кубовые реакторы), реакторы идеального вытеснения (трубчатые реакторы) и многосекционные реакторы смешения (реакции первого порядка). 2. Вопрос 23. Схемы расположения труб в трубных решетках, способы соединения труб с решеткой. Способы крепления трубных решеток, распределительных камер (крышек) и кожуха между собой в аппаратах различных типов. 3. Вопрос 15.Тарельчатые колонны: классификация контактных устройств, колпачковые тарелки, клапанные тарелки,ситчатые тарелки, прямоточно-скоростные и язычковые тарелки. Рекомендации по выбору тарелок стальных колонных аппаратов для процесса массообмена. 4. Вопрос 47. Оборудование для пылеочистки. Аэрозоли и пыли, их классификация. Циклоны одиночные, групповые и батарейные. Основы расчета (подбора циклона). Задача А3. Задача Б11.
Вопрос 11.
Сравнение реакторов с различными гидравлическими
Режимами: реакторы идеального смешения (кубовые реакторы), реакторы идеального вытеснения (трубчатые реакторы) и многосекционные реакторы смешения (реакции первого порядка).
Для целесообразного выбора конструктивного типа реактора важно сопоставить объемы одно- и многосекционных реакторов смешения и реактора идеального вытеснения между собой. При этом вместо объемов можно использовать пропорциональные им величины модулей реакции 1-го или 2-го порядка, зависящие только от заданной степени превращения в реакторе.
|
|
|
Наименьшее значение модуля и, следовательно, наименьшее время реакции и объем имеет реактор идеального вытеснения который примем за эталон при сравнении . В качестве характеристики реакторов смешения удобно пользоваться относительным объемом b , равным отношению модуля реакции в аппарате с данным числом секций к модулю реакции в условиях идеального вытеснения. Отношение модулей, очевидно, равно отношению со -ответствующих объемов. Вместо относительного объема иногда пользуются обратной ему величиной, называемой объемным к.п.д. реактора.
Анализ данных, приведенных в таблицах , позволяет установить, что наиболее выгодным с точки зрения времени реакции и объема аппарата является реактор идеального вытеснения. Наибольший объем имеет односекционный реактор смешения. Так при степени превращения у = 0,95 в случае реакции 1-го порядка он имеет в 6 раз больший, а при реакции 2-го порядка - в 20 раз больший объем, чем реактор идеального вытеснения. Секционные аппараты занимают промежуточное положение : с увеличением числа секций их относительный объем уменьшается 
при 
.
|
|
|
Применение многосекционных аппаратов взамен односекционных часто весьма целесообразно. Так, по данным табл.2, при степени превращения у - 0,95 замена односекционного реактора двухсекционным позволяет уменьшать реакционный объем почти в 5, а трехсекционным - почти в 8 раз. Однако по экономическим соображениям число секций или реакторов в каскаде обычно не превышает шести. Преимущества реакторов вытеснения и многосекционных возрастают с увеличением степени превращения и порядка реакции.
Как отмечалось выше, периодический реактор близок по производ-ительности (а при мгновенной загрузке и выгрузке - равноценен) реактору идеального вытеснения того же объема. С другой стороны, конструктивно он представляет собой сосуд с мешалкой. Изменением характера питания он может быть превращен в непрерывно действующий проточный реактор , т.е. в односекционный реактор смешения. Однако, перевод реактора на непрерывную работу (при сохранении производительности и степени превращения) должен сопровождаться значительным увеличением его объема. Таким образом, непосредственный перевод периодически действующих реакторов на непрерывную работу без снижения производительности или степени превращения невозможен. Для обеспечения заданной производительности необходимо либо увеличить число реакторов, либо заменить их аппаратами большей емкости.
|
|
|
Во многих случаях целесообразно заменить ряд параллельно работающих периодических реакторов каскадом последовательно соединенных реакторов, переведя имеющиеся аппараты на проточное питание и тем самым обеспечив непрерывность процесса. При этом предварительно следует рассчитать необходимый суммарный объем каскада и восполнить недостающий объем дополнительными аппаратами.
Существенным фактором, влияющим на выбор типа аппарата, является обеспечение равномерности и оптимальных условий течения реакции в нем. С этой точки зрения более выгодны аппараты с перемешивающими устройствами, в которых легко достигается необходимое выравнивание температур и концентраций по объему реакционной смеси. Отсутствие, лестных перегревов, равномерность поля концентраций и проведение процесса при оптимальной температуре способствуют подавлению побочных реакций и увеличению выхода целевого продукта. Кроме того, перемеши -вание способствует интенсивному внешнему теплообмену.
|
|
|
Таким образом, в аппаратах с перемешивающими устройствами обеспечивается равномерность течения реакции, трудна достигаемая в реакторах вытеснения. Поэтому наиболее перспективны секционные аппараты или каскады реакторов смешения, сочетающие малое время превращения (малый объем) с равномерностью поля концентраций и температур в каждой секции. Секционирование целесообразно производить из расчета равных объемов секций, таи как оптимальное секционирование не дает существенной экономии объема аппаратуры, но усложняет конструктивное оформление процесса.
Модули реакции 1-го порядка и. относительные объемы реакторов смешения в вытеснения
Таблица 1
| Степень превращения | Степень незавершенности Реакции
| Идеальное вытеснение В=1 | Шести секционный реактор смешения | Трехсекционный реактор смешения | Двухсекционный реактор смешения | Односекционный реактор смешения
 Мы поможем в написании ваших работ! | ||||||
