ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Особенности непрерывных процессов из "Технологические методы нефтехимического синтеза издание2" Считать его равным времени прохождения реакционной смеси через реактор нельзя, так как различные частицы находятся в реакторе разное время в зависимости от конструкции реактора и условий проведения процесса. Неравномерность пребывания частиц реакционной смеси в реакторе ведет к снижению к. п. д. [c.27] Чтобы иметь представление о влиянии характера движения частиц на работу аппарата, рассмотрим аппараты непрерывного действия двух типов—аппараты идеального вытеснения и идеального смешения [26—28]. [c.27] Аппаратом идеального вытеснения называется аппарат, в котором все поступающие частицы движутся с одинаковой скоростью и равномерно вытесняют частицы, находящиеся в аппарате при этом предыдущие и пос е-дующие слои частиц совершенно не смешиваются друг с другом. [c.27] Аппаратом идеального смешения называется аппарат, обеспечивающий полное и мгновенное смешивание поступающих частиц с уже находящимися в аппарате. На практике таких аппаратов не существует. Все реальные аппараты занимают промежуточное положение, приближаясь в той или иной степени к какому-либо из этих двух типов. [c.27] В аппарате идеального вытеснения, как это видно из его определения, время пребывания всех частиц реагирующей смеси одинаково и равно времени прохождения реакционной смеси через рабочий объем аппарата. Поэтому характер движения частиц здесь не отражается на ходе реакции, средняя скорость которой близка к скорости периодического процесса, но при значительно большей производительности реактора. [c.27] На основании этого уравнения можно составить график, характеризующий время пребывания частиц растворимого вещества в аппарате идеального смешения. [c.29] Как видно из рис. 2, вымывание частиц свежей жидкостью вначале идет -очень быстро, но по мере снижения концентрации раствора вымывание замедляется, а затем становится совершенно незаметным — кривая почти параллельна оси абсцисс. [c.29] Практически весьма важной величиной является количество частиц, оставшихся при прохождении через аппарат объема жидкости, равного объему аппарата. При этом а У8/У =1. Если принять х =1, то конечная концентрация равна = х е =0,368, или 36,8% от начальной. [c.29] Следовательно, основная масса частиц находится в аппарате меньше расчетного времени, необходимого для завершения реакции, а часть их (ниже точки А)—дольше, чем нужно для реакции. [c.29] Следствием этого является, с одной стороны, снижение степени превращения реагентов из-за проскока их через зону реакции, а с другой,—возможность дальнейшего (нежелательного) химического превращения полезного продукта реакции, находящегося слишком долго в реакционной зоне. Неравномерность пребывания частиц смеси в реакторе вызывает уменьшение к. п. д. аппарата полного смешения (непрерывного действия) по сравнению с аппаратами, работающими периодически. [c.29] При замедлении реакции и снижении степени превращения необходимо увеличивать время пребывания сырья в реакторе (т. е. увеличивать объем реактора) для достижения той же степени превращения, что и в периодическом процессе. При увеличении же времени реакции нередко увеличивается удельный вес побочных реакций, что, в свою очередь, отрицательно отражается на к. п. д. реактора. [c.30] Описанные здесь особенности непрерывного процесса полного смешения более или менее ощутимы в зависимости от порядка реакции и степени превращения сырья. Влияние порядка реакции определяется чувствительностью реакций различных порядков к изменениям концентрации сырья. Чем меньше порядок реакции, тем незначительнее она замедляется при снижении концентрации и, следовательно, тем меньше отрицательное влияние на нее режима полного смешения. [c.30] Так же влияет и снижение степени превращения. Чем ниже степень превращения, тем, во-первых, меньше концентрация продуктов реакции в реакторе и больше концентрация сырья и, во-вторых, тем меньше влияет на результат процесса преждевременный унос сырья из реактора, так как он компенсируется избытком сырья, не вступающим в реакцию. [c.30] Аппараты остальных типов, занимающие промежуточное положение между аппаратами идеального вытеснения и идеального смешения, т. е. все реальные аппараты, также работают с более низкими к. п. д. и степенью превращения, чем аппараты идеального вытеснения и периодического действия. Однако при соблюдении определенных условий эти отрицательные явления в ряде случаев удается настолько уменьшить, что практически они становятся неощутимыми. [c.30] Снижение к. п. д. в аппаратах непрерывного действия можно уменьшить или устранить, создавая условия, исключающие возможность смешивания конечных продуктов процесса с поступающим в аппарат исходным сырьем. А. Н. Плановский [26] предлагает следующие четыре метода достижения этой цели. [c.31] Секционированная схема применяется не только для предотвращения смешивания исходных и конечных продуктов, но и при необходимости изменить температурный режим реакции по ходу процесса. В этом случае ставят несколько реакторов, в каждом из которых поддерживается свой температурный режим. Переходя последовательно из одного аппарата в другой, реакционная смесь проходит различные зоны. Когда требуется длительное пребывание реакционной смеси в зоне реакции и для этого необходим реактор очень большого объема, его заменяют несколькими обычными реакторами, соединенными последовательно. [c.32] Изложенные выше способы повышения к. п. д. реакторов непрерывного действия широко используются в промышленности. Примером может служить совершенствование реактора хлорирования бензола. [c.33] Скорость образования дихлорбензола возрастает с увеличением концентрации монохлорбензола. В периодическом процессе, для того чтобы не допустить накопления дихлорбензола, хлорирование ведут до превращения примерно 1/3 сырья. При переводе этого процесса на непрерывный возникают трудности во-первых, реакция идет при 35 °С, скорость ее невелика, следовательно, нужен реактор большого объема во-вторых, реакцию проводили в условиях идеального смешения и поэтому концентрация хлорбензола уже в месте поступления сырья довольно высока, что при сохранении той же степени превращения приводит к повышению выхода дихлорбензола. Эти трудности удалось преодолеть при переходе к секционированной системе из 4—5 последовательно соединенных реакторов. [c.33] Гидроперекись малоустойчива, а разложение ее нежелательно, потому что при этом снижается выход и потому что продукты разложения могут отрицательно действовать на ход окисления. Скорость разложения воз растает с увеличением концентрации гидроперекиси, а степень разложения тем больше, чем продолжительнее ее пребывание в зоне реакции. [c.34] Во избежание большого распада гидроперекиси процесс окисления прекращают после достижения концентрации 25—30%. Для периодического процесса этого достаточно. Для непрерывного процесса необходимо еще строго регламентировать время пребывания всех частиц гидроперекиси в реакторе и не допускать смешивания гидроперекиси с исходным сырьем. В то же время окисление ведут барботажем воздуха через жидкость, и реактор работает по принципу полного смешения. Единственный выход в этом случае—ступенчато-противоточное секционирование. Процесс ведут в тарельчатой колонне. Сверху стекает изопропилбензол, снизу противотоком идет воздух. Каждая тарелка—отдельная секция. [c.34] Вернуться к основной статье