ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Анализ работы реакторов из "Химические реакторы и смесители для жидкофазных процессов" Реакторы непрерывного действия с мешалками. Рассмотрим каскад реакторов непрерывного действия с мешалками, показанный на рис. У1-3, когда продукт, выходящий из предыдуш,егв реактора, является сырьем для следующего. [c.104] В соответствии с материальным балансом по веществу А для и-го реактора в случае стационарного потока имеем скорость поступления вещества А в реактор — скорость образования вещества А в реакторе = скорость выхода вещества А из реактора. [c.104] Уравнения, аналогичные (VI,41), можно записать для любого другого реагента. [c.105] Олдридж и Пири [8] на основании уравнения (VI,41) составили таблицы большого числа расчетных уравнений для различных типов реакций, включая уравнение (VI,42) для реакции первого порядка. [c.105] По графику зависимости [(с ) 1 — (сл) 1 от (с ) в логарифмических координатах для каскада лабораторных реакторов равных объемов с мешалкой можно определить А и г/ в уравнении (VI, 47). [c.106] Небольшие системы реакторов с мешалками непрерывного действия обычно применяют для изучения кинетики химических реакций. Денбиг и Пейдж [3] описывают проточный метод, использованный для исследования химических реакций, когда среднее время пребывания в сосуде составляло от 1 до 4000 секунд. Этот ]четод особенно ценен для исследования довольно быстрых реакций. Метод основан на измерении скорости химической реакции при различных скоростях потока жидкости в условиях стационарных режимов. [c.106] Достоинством проточного метода является то, что он позволяет изучать реакции в стационарных условиях и проводить более простой математический анализ кинетики реакции, чем в статических условиях. Кроме того, изучение можно проводить на любой желаемой стадии процесса. [c.106] Для целей проектирования, когда известна желаемая величина (сд) и неизвестно среднее время пребывания 0, необходимо использовать метод последовательных приближений, при котором задаются величинами 0 до тех пор, пока са) не окажется равной желаемой величине. [c.107] Графический метод, представленный на рис. У1-4, дает ясную картину процесса в системе реакторов с мешалками непрерывного действия. Однако этот метод имеет ограниченное применение, так как требует постоянства 0 (что предполагает равные объемы аппаратов) и постоянства величины — константы скорости реакции (что предполагает равные температуры во всех аппаратах). [c.107] Денбиг [4] показал, что выход продукта реакции, рассчитываемый на единицу объема системы реакторов непрерывного действия с мешалками, может быть значительно увеличен цри использовании аппаратов различных объемов и при оптимальной последовательности температур в каскаде реакторов с мешалкой. Действительно, как показал Денбиг [4], наибольшую общую скорость любой реакции, порядок которой выше первого, достигают в том случае, когда объединенные в каскад аппараты, начиная со второго, увеличивают в размерах. [c.107] Для реакций, отвечающих уравнению (VI,23), изменение температуры может привести к изменению соотношения констант скоростей реакций к-1 и Рис. (VI- ) и (У1-2) показывает, что такое изменение температуры может заметно изменить состав продукта на выходе из системы при заданном среднем времени пребывания. [c.108] Рассмотрим реактор периодического действия с мешалкой, в котором реагирует вещество А и объем реакционной массы V не изменяется в процессе реакции. [c.108] Расчетное уравнение (VI,54) для периодического реактора применимо также к проточному трубчатому реактору. [c.108] Это выражение дает отношение времени пребывания в единичном реакторе непрерывного действия с мешалкой ко времени пребывания в реакторе периодического действия с мешалкой при одинаковых степенях превращения вещества А. Отметим, что РГ постоянно для реактора непрерывного действия, а для реактора периодического действия Ш является функцией времени. [c.109] На рис. У1-5 даны графики зависимости отношения среднего времени пребывания 0/ в реакторах непрерывного и периодического действия с мешалками от степени превращения 1 — са1са, о для реакций первого, второго и третьего порядка, описываемых соответственно уравнениями ( 1,60), (VI,61) и ( 1,62). [c.110] Несмотря на то, что рис. 1-6 и уравнения ( 1,60)—( 1,62) характеризуют сильно упрощенные реакционные системы, они дают возможность продемонстрировать общие принципы расчета реакторов. Более сложные реакции рассмотрены Левеншпилем [5], Корриганом и Янгом [6] и Денбигом [4]. [c.110] Общее среднее время пребывания в каскаде из п реакторов непрерывного действия равного объема составляет пд. Ясно, что пвЦ есть отношение общего времени пребывания в каскаде из п реакторов непрерывного действия равного объема ко времени пребывания в периодическом реакторе при равных степенях превращения вещества А. [c.111] Использование каскада реакторов непрерывного действия позволяет понизить концентрации реагентов по ступеням и уменьшить общий объем системы не снижая выхода продукта. В слут чае бесконечного числа бесконечно малых реакторов непрерыв-ного действия с мешалками, объединенных в каскаде, система становится эквивалентной реактору периодического действия или проточному трубчатому реактору. [c.111] Вернуться к основной статье