ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы МЕТОДЫ РАЗРАБОТКИ КОМПЛЕКСНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ (Теория рециркуляционных процессов и ее практическое приложение) Элементарные основы теории рециркуляционных процессов из "Основы разработки комплексных химических процессов и проектирования реакторов" Рециркуляционные процессы нашлн широкое распространение в химической технологии. [c.3] Одним из простейших примеров промышленных процессов, в которых осуществляется рециркуляция, является процесс крекинга газойля по схеме, представленной на фиг. 1. Сырье предварительно нагревается в теплообменнике за счет теплоты паров, идущих из эвапоратора в ректификационную колонну, а затем—в теплообменнике за счет тепла потока, рециркулирующего из нижней части ректификационной колонны обратно через тройник смешеняя. [c.3] Из верхней части сепаратора газ поступает в газоотводную линию и далее в газовую магистраль для использования. [c.4] Сущность метода рециркуляции состоит в том, что после реактора смесь как непрореагировавших, так и вступивших в реакцию веществ поступает в разделительную систему, где они отделяются друг от друга, а затем непрореагировавшая часть смешивается со свежим сырьем, и смесь подается в реактор. [c.4] Такая непрерывная рециркуляция повторяется многократно до тех пор, пока все количество непрореагировавшего сырья не превратится в конечные продукты. В данном случае такими продуктами являются газ, бензин и крекинг-остаток. [c.4] В материальном балансе, показанном на фиг. 1, обращает на себя внимание следующее. [c.5] Аналогичное явление имеет место и с другими конечными продуктами этого процесса. В продуктах реакции содержится 17,73% бензина и 11,35% остатка при удалении из системы они составляют соответственно 53,19 и 34,05% на сырье. [c.5] Эти особенности материального баланса являются результатом применения метода рециркуляции. [c.5] На фиг. 3 аналогично примеру, приведенному на фиг. 2, показана динамика кратности возвращения в зону реакции отдельных частей сырья, взятого в работу в данный момент времени. Из этого графика ясно видно, что каждая порция сырья, взятая на переработку в псевдонепрерывном процессе, так же как и в истинном непрерывном процессе, дает рециркулируемый продукт во все уменьшающемся количестве, и теоретически только после бесконечного числа циклов из взятого сырья для повторного химического превращения ничего не остается. [c.7] Прлкимая во внимание, что закономерности промышленных непрерывных процессов с рециркуляцией и псевдонепрерыв-ных процессов тождественны, в дальнейшем ряд выводов по выяснению физической сущности рециркуляционных процессов будет делаться для псевдонепрерывных процессов. [c.7] Пользуясь схемами, представленными на фиг. 2 и 3, выведем аналитическое выражение для определения величины общей загрузки реактора g n=g o+g R при установившемся режиме для случая, когда рециркулятом служит все непро-реагировавшее сырье. [c.7] Поскольку загрузка свежего сырья в реактор является величиной известной и постоянной, то по заданной степени превращения (за один прогон) необходимо вычислить общую загрузку реактора (свежее сырье- -рециркулят) после достижения установившегося состояния, где практически для данного процесса эта загрузка делается постоянной. [c.7] Выражение (1,1) есть уравнение, описывающее не тольк конечную стадию псевдонепрерывного процесса, но и непрерывного процесса при установившемся состоянии. Это значит, что при установившемся состоянии в непрерывно действующую систему подается в единицу времени постоянное количество как сырья, так и рециркулята, а потому и общая загрузка реактора остается величиной постоянной. [c.8] Как видим, искомая общая загрузка реактора выражается суммой убывающей прогрессии (так как а 1). [c.8] Умножив и разделив выражение для п иа(1—а), получим. [c.8] Здесь коэффициент прн является коэффициентом рециркуляции Як. [c.8] Определение можно производить по одному из продуктов реакции, в частности —по целевому продукту. Пусть целевым продуктом в данном случае является вещество i. Обозначим весовую долю его от загрузки реактора через р п от свежего сырья через рщ тогда очевидно, общее ко. иче ство г-го вещества будет g =p ga. [c.9] При работе непрерывно действующей системы с рециркуляцией поступающее в реактор сырье п, как было показано, состоит из свежего сырья ga и рециркулята gR. [c.9] Коэффициент рециркуляции необходим для определения при установившемся состоянии а) загрузки реактора, состоящей из смеси свежего сырья и рециркулята, и б) выходов продуктов реакции при применении многократного повторного химического превращения непрореагировавшего сырья в смеси со свежим сырьем. [c.9] Из анализа выражения (I, 2) и схемы динамики процесса, показанной на фиг. 3 (схема псевдонепрерывного процесса) становится совершенно очевидным, что каждый член геометрической прогрессии в количественном отношении отражает последовательность возвращения в рецикл сырья, поступившего в систему в данный момент времени. [c.9] Вернуться к основной статье