Общая химическая технология. Брянкин К.В - 19 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

На основе уравнений (2.28) и (2.17) можно записать
. ; ;
2,,3
00,
3,
00,
2,0,,1
00,
1,
1,
А
АА
А
r
Х
Х
А
А
А
r
А
АА
А
r
r
ХХ
VС
V
r
dХ
VС
V
r
ХХ
VС
V
А
А
−
−
=
−
=
−
−
=
∫
2.3. РЕАКТОРЫ ПОЛУНЕПРЕРЫВНЫЕ
В полунепрерывных реакторах одна из вспомогательных операций – загрузка реагентов или выгрузка про-
дуктов реакции – осуществляется периодически, а вторая – непрерывно. Примером такого реактора может слу-
жить доменная печь, в которую непрерывно загружают твердую шихту, а готовый продукт (чугун) выпускают
периодически. В печи разложения СаСО
3
с получением СаО и СО
2
, наоборот, шихта (уголь и СаСО
3
) загружа-
ются периодически, а продукты реакции (СаО и СО
2
) выводятся непрерывно. Так же осуществляется процесс в
газогенераторах: уголь (шихта) загружается периодически, а продукт реакции – генераторный газ – выводится
непрерывно.
2.4. СРАВНЕНИЕ РЕАКТОРОВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ
Важнейшими показателями работы реактора, определяющими экономичность химического процесса, яв-
ляются:
1) размер реактора, от которого зависит его интенсивность;
2) избирательность протекающего в нем процесса, т.е. селективность;
3) выход продукта.
При протекании простых необратимых реакций типа A → R превращение идет в одном направлении, и чем
выше степень превращения, тем больше выход продукта. Поэтому при выборе типа реактора для таких реакций
имеет значение только первый фактор из числа приведенных выше, т.е. размер реактора, необходимый для дос-
тижения заданной степени превращения.
Уравнения РИС-П и РИВ [уравнения (2.6) и (2.16)] идентичны, поэтому время протекания химической ре-
акции, необходимое для достижения заданной степени превращения, в этих реакторах одно и то же. Но в РИС-
П полное время процесса складывается из вспомогательного и рабочего времени [уравнение (2.1)], а в РИВ
вспомогательные операции отсутствуют; процесс протекает непрерывно, поэтому интенсивность РИВ выше,
чем РИС-П.
Рассмотрим вначале этот, наиболее простой случай. Определим теперь время τ, необходимое для достиже-
ния одинаковой степени превращения в РИВ и РИС-Н.
В РИВ происходит постепенное изменение концентрации по длине реактора, а в РИС-Н наблюдается резкое
снижение концентрации до конечного значения по любой пространственной координате (рис. 2.14).
РИВ РИС
–
Н
С
А
С
А
С
А
,
0
С
А
,
к
С
А
,
0
С
А
,
к
z l y
0
y
Рис. 2.14. Изменение концентрации исходного реагента С
А
в РИВ и РИС-Н
Из рис. 2.14 видно, что в РИВ, по сравнению с РИС-Н, более высокая средняя концентрация исходного
реагента и, соответственно, выше скорость реакции, так как она пропорциональна величине С
А
:
А
п
АA
kСkСr ==− .
Для необратимых реакций нулевого порядка (п = 0) это положение не влияет на выбор типа реактора, по-
скольку для таких реакций kkСkСr
А
п
АA
===−
0
и, следовательно, скорость процесса и объем реактора не зави-
сят от концентрации реагента. Этот вывод следует также из уравнений (2.9) и (2.31):
k
ХС
АА,0
смвыт
ττ == ,
где τ
выт
, τ
см
– время, необходимое для достижения степени превращения Х
А
в РИВ и РИС-Н.
Для реакций, порядок которых п > 0, тип реактора имеет важное значение, так как для достижения одина-
ковой степени превращения в реакторе смешения нужно большее время, чем в реакторе вытеснения (τ
см
> τ
выт
)
и, следовательно, интенсивность РИС–Н ниже.
Покажем это на примере простых необратимых реакций первого порядка. Исходя из полученного ранее
уравнения (2.20), находим для РИВ

Страницы