Общая химическая технология. Брянкин К.В - 11 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Уравнение (2.6) является математическим описанием модели РИС-П. Исходя из этого уравнения представ-
ляется возможность определить размеры реактора, а также исследовать эту модель с точки зрения нахождения
оптимальных значений всех входящих в него параметров.
Реакторы периодического действия просты по конструкции, требуют небольшого числа вспомогательного
оборудования, поэтому они особенно удобны для проведения опытных работ по изучению химической кинети-
ки. В промышленности они обычно используются в малотоннажных производствах и для переработки относи-
тельно дорогостоящих химических продуктов. Большинство же промышленных процессов оформляется с исполь-
зованием реакторов непрерывного действия.
2.2. РЕАКТОРЫ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
В реакторах непрерывного действия (или проточных реакторах) питание реагентами и отвод продуктов
реакции осуществляется непрерывно.
Если в периодическом реакторе можно непосредственно, по часам, измерить продолжительность реакции,
то в реакторе непрерывного действия этого сделать нельзя, так как при установившемся режиме в этих реакто-
рах параметры не меняются со временем. В связи с этим для непрерывных реакторов применяют понятие ус-
ловного времени пребывания реагентов в системе (времени контакта)
0
τ VV
r
=
, (2.13)
где V
r
– объем реактора; V
0
– объем реакционной смеси, поступающей в реактор в единицу времени (объемный
расход реагентов).
2.2.1. Реакторы идеального вытеснения
Реактор идеального вытеснения (РИВ) представляет собой трубчатый аппарат, в котором отношение дли-
ны трубы L к ее диаметру d достаточно велико. В реактор непрерывно подаются исходные реагенты, которые
превращаются в продукты реакции по мере перемещения их по длине реактора (рис. 2.4).
Гидродинамический режим в РИВ характеризуется тем, что любая частица потока движется только в од-
ном направлении по длине реактора, обратное (продольное) перемешивание отсутствует; отсутствует также
перемешивание по сечению реактора. Предполагается, что распределение вещества по этому сечению равно-
мерное, т.е. значения параметров реакционной смеси одинаковые.
Каждый элемент объема реакционной массы dV
r
движется по длине реактора, не смешиваясь с предыду-
щими и последующими элементами объема, и ведет себя как поршень в цилиндре, вытесняя все, что находится
перед ним. Поэтому такой режим движения реагентов называется иногда поршневым или режимом полного
вытеснения.
Состав каждого элемента объема последовательно изменяется по длине реактора вследствие протекания
химической реакции. Концентрация исходного реагента А постепенно меняется по длине реактора от начально-
го значения C
А,0
до конечного С
А
(рис. 2.4). Следствием такого режима движения реакционной смеси является
то, что время пребывания каждой частицы в реакторе одно и то же.
При составлении математического описания РИВ исходят из дифференциального уравнения материального
баланса, преобразуя его с учетом указанных выше особенностей этого реактора.
С
А
X
А
В
А,0
, С
А,0
X
А,0
dV
L
С
С
А,0
С
А
l L
l L
Х
А
Х
0
Рис. 2.4. Реактор идеального вытеснения и зависимости концентрации реагента С
А
и степени превращения Х
А
от
длины реактора
Поскольку в РИВ реакционная смесь движется только в одном направлении (по длине l), то
;0=
∂
∂
−
у
C
w
A
у
0=
∂
∂
−
z
C
w
A
z
;
l
C
w
х
C
w
AA
х
∂
∂
−=
∂
∂
−
,

Страницы