ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние перемешивания на протекание химического процесса из "Введение в теорию и расчеты химических и нефтехимических реакторов" Написав для трех реакторов 6 = 01 + 02 +63 и взяв производные 0/ С1 и дд1дс2, путем аналогичных рассуждений можно показать, что минимум значений 0 будет при 0д = 02 = 83, т. е. при V = V2 — 3- То же самое можно доказать для любого числа реакторов. Таким образом, наибольшая степень преврап1 ения С/ для реакций первого порядка будет при равных объемах реакторов. [c.96] Выше указывалось, что перемешивание ускоряет химическую реакцию. Это является результатом более быстрого и полного соприкосновения молекул компонентов и выравнивания концентраций до среднего значения во всем объеме. [c.97] Перемешивание в гомогенной среде предупреждает побочные реакции, в большинстве случаев протекающие вследствие местных повышений концентраций вводимых компонентов или продуктов реакции. Выравнивание температуры по всему объему улучшает теплообмен и уменьшает опасность местных перегревов и связанных с этим нежелательных реакций. Для лучшей гомогенизации целесообразно применять мешалки с большой циркуляцией. [c.97] При скорости реакции, суш ественно превышающей скорость материального обмена (процесс в диффузионной области), перемешивание улучшает массообмен, так как уменьшает толщину диффузионного слоя и ускоряет молекулярный поток вещества, т. е. убыстряет самую медленную стадию гетерогенного превращения. [c.98] Влияние перемешивания на гетерогенную реакцию между двумя жидкими фазами иллюстрируется процессом нитрования бензола нитрующей смесью. При перемешивании оба компонента взаимно диспергируются, что увеличивает поверхность контакта. В результате взаимной диффузии молекул бензола в нитрующую среду и этой среды в бензольный слой химическая реакция протекает как в бензольной фазе, так и в нитрующей смеси. При установившемся процессе количества прореагировавших веществ в каждой среде станут равны количествам веществ, продиффундировавших в данную среду из другой. При перемешивании возрастает скорость массопередачи и, следовательно, общая скорость гетерогенной реакции. Однако увеличение скорости вращения (числа оборотов) мешалки выше определенного предела (для каждого случая своего) уже не оказывает существенного влияния на скорость процесса. [c.98] Это иллюстрируется рис. 1У-15. Из рисунка видно, что скорость реакции сначала сильно возрастает с увеличением числа оборотов, а начиная с га 30 об-сек становится почти постоянной. Дальнейшее увеличение числа оборотов вызывает только излишний расход энергии. [c.98] Подобные явления осложняют процесс и могут вызвать нежелательные последствия побочные реакции, перегревы и в некоторых случаях взрывы. [c.99] Неполное перемешивание происходит лишь в части т общего объема аппарата, содержащей только долю I общей загрузки. Остальная доля загрузки (1—0 поступает прямо на выход ( проскок ). [c.99] Графическое решение этого уравнения дано на рис. 1У-17. [c.100] Для осуществления процессов, протекающих в диффузионной области, следует применять мешалки, создающие интенсивную турбулизацию. [c.100] Влияние механического перемешивания на скорость химического превращения в системе газ — жидкость изучено И. С. Павлушенко, Л. Н. Брагинским и В. Н. Брыловым. Дальнейшие исследования выполнены Н. Н. Смирновым, И. С. Павлушенко и П. Г. Романко-вым. [c.100] Параметрический критерий (симплекс) 8г = 11 17о дает отношение степени превращения С/,, при данных условиях к теоретически возможному и о, т. е. выход реакции в долях единицы. [c.101] Параметрический критерий, или энергетический симплекс, 8 = = Q Qf дает отношение суммарного теплового эффекта процесса Q (например, теплота нейтрализации плюс теплота растворения) к тепловому эффекту стадии, определяющей скорость процесса (например, теплота растворения Q . [c.101] Сложность физико-химического процесса не позволяет найти общие числовые значения в выражении (IV,91), справедливые для всех типов мешалок и различных гетерогенных реакций. Опыты выполнялись в нормализованных пропеллерных мешалках с отбойными перегородками и без них О = 50—150 мм п = 90— —720 об/мин). В этих аппаратах нейтрализация 0,05 н. водного раствора едкого натра проводилась затаблетированными химически чистыми кислотами (бензойной, салициловой, о-нитробензойной, щавелевой и борной). Естественно, что числовые значения коэффициента и показателей степеней в выражении (1У,91) для разных случаев неодинаковы. [c.101] Приведенные формулы, по-видимому, справедливы лишь в определенных пределах и приводятся как характеристика влияния перемешивания на скорость химических реакций. [c.102] Вернуться к основной статье