ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет реакторов идеального вытеснения и смешения с учетом массообмена из "Введение в теорию и расчеты химических и нефтехимических реакторов Изд.2" Ранее была указана простейшая идеализированная модель трубчатого реактора, работающего в поршневом режиме (аппарат идеального вытеснения). В этом случае время пребывания всех частиц одинаково и равно частному от деления длины реактора на среднюю линейную скорость потока Ь1шср. При учете вязкост-.ных сил профиль скоростей представляет собой параболу, средняя расходная скорость равна половине максимальной (осевой). Кривая функции распределения времени пребывания в этом случае дана на рис. У-2. [c.136] Продольное и поперечное перемешивание потока под влиянием диффузии искажает профиль скоростей и влияет на длительность пребывания частиц. По Босворту, влиянием радиальной диффузии при ламинарном режиме можно пренебречь, если ii 36yD JTo и Ы, где —коэффициент радиальной диффузии, см -с- с1 — диаметр реактора, см L — длина реактора, см Тос = /и ос — минимальное время пребывания частиц в реакторе, с. [c.136] При этом следует учитывать оговорку о совместимости выражений (V, II) и (V, 13). [c.136] Босворт установил, что наиболее значительно влияние поперечной (радиально ) диффузии и пренебрегать им нельзя. Функция распределения изображается крутой кривой [см. уравнение (V,42)], имеющей максимум при времени реакции, соответствующем скорости движения в ядре потока. [c.137] На рис. У-6 дана зависимость Во=/(Ке). При порщневом режиме Л— О и критерии Во- оо. Чем больше значение коэффициентов диффузии О, тем больше влияние перемешивания и тем меньше критерий Боденштейна. Значительные отклонения от идеального поведения смеси наблюдаются при Во 10. [c.137] Методика расчета этих реакторов зависит от соотношения между скоростью процессов массообмена и скоростью химической реакции а) скорость химической реакции чрезвычайно мала по сравнению со скоростью массообмена б) скорость химической реакции чрезвычайно велика по сравнению со скоростью массообмена. [c.137] Рассмотрим совместное протекание массообмена и химической реакции на примере процесса абсорбции двуокиси углерода (этот процесс имеет промышленное значение). Растворимость СО2 в воде при атмосферном давлении низка, однако если к воде добавить вещество, химически взаимодействующее с двуокисью углерода (щелочи, моноэтаноламин), то процесс значительно ускоряется, а необходимое количество абсорбента и размеры аппарата уменьшаются. Химическое взаимодействие СО2 с добавками снижает концентрацию двуокиси углерода, в результате чего возрастает движущая сила процесса. [c.137] Другими примерами совместного протекания массообмена и химической реакции могут служить абсорбция сероводорода раствором соды и абсорбция сернистого газа известковым молоком. [c.137] Можно указать также на экстракцию, скорость которой возрастает в случае химически взаимодействующих сред. Если экстрагируемый компонент вступает в химическую реакцию, то она может влиять на движущую силу процесса массопередачи и изменять скорость экстракции. [c.137] Их можно разделить на две группы направленно-совмещенные и самопроизвольно-совмещенные. Для организации первых применяются специальные средства и приемы, способствующие течению процесса в желательном направлении. Ими могут быть соответствующий теплообмен, увеличение скорости потоков, турбулизация, противоток и т. п. [c.138] В самопроизвольно-совмещенных процессах какая-либо из его стадий развивается самостоятельно. В любой совмещенной системе существенно отделение продукта от реакционной смеси. Для этого в аппарате должен быть элемент (узел), пропускающий отделяемый продукт (полунепроницаемая перегородка, соответствующее расположение щтуцеров, трубки, опущенные до необходимого уровня, и т. п.). [c.138] Для иллюстрации приведем пример ректификационного процесса, наряду с которым протекает химическая реакция. В колонне непрерывного действия (рис. (УП-1) происходит обратимая химическая реакция типа Л+ В С- -0, где С и В — низко- и высококипящий компоненты. Система не образует азеотропов, поэтому t tA tв tD По высоте колонну можно условно представить состоящей из трех частей укрепляющей 1, реакционной 2 и исчерпывающей 3. При соответствующих условиях в зоне 2 идет реакция и образуются компоненты С и О, которые в соответствии со своими точками кипения [/с Ы направляются в укрепляющую и исчерпывающую части. [c.138] Схема на рис. УП-1 является принципиальной. В действительности разделение компонентов будет происходить по всей высоте колонны, и их распределение будет зависеть от соотношения точек кипения и разделяющей способности. При достаточной высоте зон / и 5 они настолько четко могут разделить смесь, что сверху будет выходить чистый компонент С, а снизу — В. [c.138] Существует несколько теорий, основанных на различных моделях процесса массообмена, сопровождаемого химической реакцией. [c.139] Вернуться к основной статье