ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Комбинированные модели вытеснение — смешение и смешение — вытеснение. Эффект проскальзывания из "Методы кибернетики в химии и химической технологии Издание 3 1976" Сравнение эффективности моделей реакторов обычно производится по двум крайним моделям идеального смешения и идеального вытеснения. Выполним такое сравнение на примере простой реакции первого порядка. [c.298] Согласно уравнению ( 1,46), для модели идеального вытеснения будем иметь Тв = 1п(1 —лгл) . [c.298] С увеличением объема системы в про- цессе реакции увеличивается отношение объемов реакторов, с уменьшением объе- о о ма системы их отношение уменьшается. [c.298] При прохождении реакционной смеси через реактор идеального смешения значение х в каждой точке аппарата соответствует величине X на выходе из реактора, и средняя скорость процесса равна низкому значению скорости на выходе из реактора. [c.299] При сравнении обеих моделей реакторов в изотермических условиях отметим следующее при одном и том же значении степени превращения на выходе реактор идеального вытеснения-всегда характеризуется наивысшей средней скоростью процесса , следовательно, необходимый объем реактора такого типа будет наименьшим. [c.299] При наличии побочных продуктов реакции эффективность того-или иного типа реактора удобно также оценить, вводя понятие-селективности, под которой понимается соотношение скоростей целевой и побочной реакций. [c.299] Характер зависимости ф(ха) для всех перечисленных случаев приведен на рис. У1-9. [c.300] Рассмотрим теперь три типа аппаратурного оформления процесса. [c.300] Формула (VI, 86) дает соотношение между выходом целевого продукта и селективностью в реакторе идеального смешения. [c.300] достигаемый в /-ом реакторе (в самом реакторе), может быть определен по последней формуле. Соответственно выход во всем каскаде равен сумме выходов по всемреакторамкаскада, т. е. [c.302] Получив соотношения между выходом целевого продукта и селективностью, используем формулы (VI, 86), ( 1,87) и ( 1,88) для выбора типа реактора. [c.302] Если порядок реакции такой, что т С О, то график зависимости Ф от Ха имеет вид, показанный на рис. 1-10, а. Тогда выход продукта Я при заданной конечной степени превращения Хак в реакторе идеального смешения выражается площадью прямоугольника, основание которого О — Хак, а высота ф(. ак) (при х = Хак). Площадь этого прямоугольника отмечена на рис. 1-10, а двойной штриховкой. [c.302] Выход продукта Я в реакторе идеального вытеснения в соответствии с формулой ( 1,87) выражается площадью кривой ф(ха). И, наконец, выход в каскаде реакторов равен сумме площадей прямоугольников, каждая из которых представляет собой выход в каждом аппарате каскада. [c.302] Из рис. 1-10, а следует, что при т сО наибольший выход продукта Я при заданном Хак получается в реакторе идеального вытеснения и наименьший — в реакторе идеального смешения. Каскад реакторов идеального смешения занимает промежуточное положение. [c.302] Аналогичные рассуждения для случая т О приводят к следующему результату. Максимальный выход достигается в аппарате идеального смешения, а минимальный — в аппарате идеального вытеснения. Каскад, как и в предыдущем случае, занимает промежуточное положение (рис. 1-10,6). [c.302] МОСТИ ОТ знака т = П2 — П может быть выбран либо реактор идеального вытеснения (при /п 0), либо реактор идеального смешения (при т 0). Если т — 0, т. е. порядки обеих реакций одинаковы, то с точки зрения получения максимального выхода рассмотренные типы реакторов равноценны. [c.303] Для достижения желаемого распределения продуктов нужно поддерживать концентрации компонёнтов на требуемом уровне. Для этого при проведении процесса должны быть организованы соответствующим образом потоки реагентов. Возможные схемы организации потоков представлены на рис. VI-11. В реакторе периодического или полунепрерывного действия можно менять условия подачи реагентов. В непрерывно действующем реакторе можно организовать процесс, протекающий при высоких концент-рациях компонентов А п В. Для этого надо взять реактор идеального вытеснения. Для обеспечения низкой концентрации компонентов Л и В оптимальным решением является выбор реактора идеального смешения. Можно также поддерживать концентрацию одного компонента высокой, а концентрацию другого — низкой, т. е. подавать Л непрерывно, а В — порциями. [c.303] На рис. 1-12 представлена зависимость относительного выхода целевого продукта Я от кинетических параметров и типа реактора для последовательной реакции Из рисунка следует во-первых, выход промежуточного продукта Я в реакторе идеального вытеснения всегда больше, чем в реакторе идеального смешения во-вторых, при высоких отношениях Й1/Й2 наблюдается высокая степень превращения, при малых— наоборот, т. е. необходимо соответственно вводить или не вводить рецикл. [c.306] В табл. 1-2 приведены зйачения конечных концентраций компонентов в реакторах идеального вытеснения и идеального смешения и соответствующее время пребывания в изотермических усло-биях. На основании этой таблицы легко можно вычислить выход, селективность и степень превращения для различных типов реакций. [c.306] Рассмотрим зависимость степени превращения от параметров вытеснения и смешения для простейших комбинированных моделей. [c.306] Вернуться к основной статье