ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Соотношение времени пребывания компонентов в реакторах периодического и непрерывного действия из "Введение в теорию и расчеты химических и нефтехимических реакторов" Степень превращения 17 — ( Фя 1У Фя I формуле (IV,58)] и в этом случае приводится в зависимость от модуля реакции третьего порядка Фз = пквс1. Графически эта зависимость дана на рис. -10. [c.82] При помощи этих графиков можно решить многие задачи сравнение степени превращения аппаратов периодического действия и каскада в зависимости от числа реакторов в нем сравнение объемов каскада и периодически работающего аппарата определение порядка реакции и констант скорости. [c.82] При сравнении объемов каскада и реактора периодического действия вводится понятие объемного к. п. д. ( ц), равного отношению объема реактора периодического действия к суммарному объему реакторов в каскаде. [c.82] Пример 1У-2. В периодическидействующем реакторе проводится реакция первого порядка со степенью превращения и = 0,95, которая достигается за время т = 10 ч, принятое за единицу. Константа скорости реакции /с = 3 сек . Определить возможную степень превращения в непрерывном одиночном реакторе и каскаде реакторов при одинаковых условиях. [c.83] Пример IV-3. В периодическидействующем реакторе иа каждый цикл затра-навается дополнительно к принимаемому за единицу чистому времени реакции (10 ч) по 2 ч на вспомогательные операции. Соответствующее значение модуля реакции первого порядка (сравнительно с примером IV-2) = и/сО = = 1-3-1,2 = 3,6. Сравнить периодическую систему с непрерывным каскадом, работающим в тех же условиях. [c.84] Решение. Степени превращения, соответствующие значению = 3,6 (см. рис. IV-8) для различного числа реакторов п в каскаде, даны в табл. 13. [c.84] С увеличением числа реакторов в каскаде их суммарный объем приближается к объему реактора периодического действия. [c.84] Суммарный объем реакторов в каскаде при разных ге праведен в табл. 14. [c.85] Таким образом, с увеличением числа реакторов в каскаде их суммарный объем приближается к объему реактора периодического действия. [c.85] Из этого примера следует, что при учете вспомогательного времени уже примерно нри п = 9 объем каскада будет равен объему периодически действующего реактора с той же степенью превращения. [c.85] Пример 1У-5. В периодическидействующем реакторе проводится реакция второго порядка со степенью превращения и = 0,95. [c.85] Решение. По рис. 1У-9 на пересечении линии и = 0,95 с кривой ге = оо (аппарат периодического действия) получаем модуль реакции второго порядка = пШсд = 19. В каскаде при ге = 1 имеем Фз = 19 и Г/ = 0,782 (пересечение вертикали Фз = 19 и кривой ге = 1). При п = 2 находим Фз = 2к0сд = 38 ш и = 0,919 при ге = 3 имеем Фз = 57 и / = 0,957. Таким образом, каскад из трех реакторов обеспечивает заданную степень превращения. [c.85] Прим 1У-6. Каскад состоит из двух реакторов объемом по 100 л- Начальная концентрация компонента со = 3 люль-л . При питании =100л-ч получена степень превращения 7 = 90% при = 200 л-ч степень превращения и = 85%. Найти порядок и константу скорости реакции. [c.86] Решение. Проводя горизонтали из точек с ординатами 7 = 0,9 и 7 = 0,85 до пересечения с кинетическими кривыми при ге = 1 ип = 2на рис. 1У-8 и 1У-19, находим для реакций первого порядка ФJ = пк% — 4,35 и Ф = 3,1, а для реакций второго порядка = пкВсд = 25 и Фз = 14. Результаты расчетов сведены в табл. 16. [c.86] Приведенные примеры численно подтверждают, что в непрерывно работающем каскаде реакторов идеального смешения только при большом их числе достигаетсй приближение степени превращения V к эффекту работы периодическим способом. Пример 1У-2 дает и = = 0,925 при п = 10 и = 0,95 (без учета вспомогательного времени). В примере 1У-3 в непрерывном процессе V = 0,95 при и = 10 и сравнивается с 17= 0,95 при учете времени на вспомогательные операции. Из примера 1У-4 следует, что достижение в каскаде той же степени превращения, как в периодическом аппарате ( пер. == 0 95), требует значительно большего суммарного объема реакторов, особенно при малом их числе п (6,3 при га = 1 и 1,07 Уд при га = 20). Однако с увеличением числа реакторов уменьшается номинальное время пребывания 9 = т/га, где т относится. к реактору периодического действия. [c.86] При очень малом значении 0 и неизменном питании каждого реактора Р м -мин соотношение объемов Р и реактора V становится нерациональным для успеха превращения. Может потребоваться даже увеличение суммарного объема каскада для выполнения степени превращения, равной эффекту периодического процесса, т. е. стоимость установки повысится. [c.86] В каждом частном случае вопрос решается сравнением всех условий. Однако следует считать установленным, что при периодической работе всегда обеспечивается или лучшее применение реагентов, или лучшее использование объема аппаратуры, чем при непрерывной работе в каскаде аппаратов идеального смешения. Условия непрерывной и периодической работы выравниваются с увеличением числа реакторов в каскаде при неизменном их общем объеме. При бесконечно большом числе аппаратов степень превращения в каскаде будет такая же, как и в периодической системе. [c.87] Химические реакции очень часто изучаются в лабораторных периодическидействуюпщх аппаратах. Для приложения полученных результатов к непрерывному процессу необходимо в расчетные зависимости внести некоторые изменения. [c.87] В периодическом процессе состав реагирующей смеси меняется со временем и скорость реакции непостоянна в течение опыта. В непрерывном процессе с перемешиванием, напротив, реакция идет с постоянной скоростью и концентрации компонентов во всем объеме аппарата на всем протяжении реакции принимаются постоянными. [c.87] Предположим, что скорость простой реакции зависит только от концентраций компонентов в питании. Все прочие условия (давление, температура и т. д.) в периодическом и непрерывном процессах одинаковы. [c.87] Вернуться к основной статье