ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние типа реакторов и способа введения реагентов на селективность процесса из "Теория химических процессов основного органического и нефтехимического синтеза Издание 2" Зависимость селективности по продуктам В и С для этих двух типов реакторов при (Лг/ О д, о= Ю изображена на рис. 95. Как видно, для целевого синтеза вещества В кроме высокой степени конверсии выгодно применение реактора полного смешения, а для целевого синтеза вещества С кроме пониженной степени конверсии целесообразно использовать реактор идеального вытеснения. Обе реакции отличаются своими порядками, откуда следует общий вывод для параллельных превращений, в которых целевой продукт образуется по реакции более высокого порядка, наиболее высокая селективность получается в реакторе идеального вытеснения (или периодическом), и наоборот. Реактор идеального вытеснения (или периодический), кроме того, более выгоден для проведения реакций с падающей кривой селективности по степени конверсии, а безградиентные условия— с возрастающей- Как мы увидим ниже, последнее правило верно для любых типов реакций и, следовательно, по виду экспериментальной кривой селективности или по уравнению дифференциальной селективности, выведенному из механизма, можно предсказать оптимальный тип реактора. [c.344] Пример. Сравнить селективности второй из приведенных выше систем параллельных реакций в реакторах идеального вытеснения и полного смешения, если 2 2/ = 1,0, Ру=1,1, Ха=0,95 и е=0. [c.345] По этому уравнению при Хл=0,95 и Ру=1,1 найдено хв,рпс = 0,81 и Ф в. РПС =0,85. [c.345] Делением этих выражений друг на друга можно найти относительную эффективность реакторов полного смешения и идеального вытеснения по их селективности для рассматриваемых систем реакций Ф в, рпс/Ф в, рив. Она изображена на рис. 96 как функция степени конверсии при к ]ки равном 0,1, 1,0 и 10. При небольшой степени конверсии различие между этими типами реакторов еще не так велико, но при высокой конверсии оно сильно возрастает и при Х — -0 Фв, рпс/Фв, рив стремится к нулю. Исключением являются реакции, когда 2/61 1, при этом селективность процесса мало зависит от типа реактора. [c.346] По этим формулам при / /=1 легко рассчитать для любой средней степени олигомеризации Хд и затем N0, N1, N2 и т. д. Сравнение полученных таким образом кривых распределения для аппаратов идеального вытеснения и полного смешения при т=10 приведено на рис. 97. Характер кривых различен, и это свидетельствует о том, что безградиентные условия процесса непригодны для получения олигомеров со сравнительно узким распределением гомологов. [c.347] Из рис. 98 видно, что при падающей кривой дифференциальной селективности эффективность каскада выше, чем в единичном реакторе полного смешения, и при увеличении числа аппаратов в каскаде селективность приближается к таковой в реакторе идеального вытеснения. Это явление аналогично рассмотренному ранее для удельной производительности и объясняет еще одну причину широкого распространения каскадных схем проведения относительно медленных процессов и секционирования химических реакторов. [c.348] Физический смысл выведенных зависимостей, как и для удельных производительностей реакторов, состоит в разной степени смешения элементов потока (особенно его последующих и предыдущих слоев) и, следовательно, разном поле концентраций и скоростей ло объему аппаратов. [c.349] Таким образом, последовательность реакторов смешение — вытеснение при падающей кривой селективности дает более высокую селективность процесса, чем вытеснение — смешение, причем при повышении степени конверсии различие между ними будет значительнее. Очевидно, для систем реакций с растущей кривой селективности по степени конверсии это соотношение будет обратным. [c.350] Здесь в начальный период реакции главную роль в снижении селективности играет побочная параллельная реакция, для подавления которой выгодно проводить процесс при сравнительно низкой концентрации А, т. е. в аппарате полного смешения. Однако в некоторый момент эту главную роль начинает играть последовательная реакция и более эффективным становится реактор идеального вытеснения. [c.351] Кроме типа реакторов или их сочетаний на распределение концентраций по объему аппаратов, а следовательно и на селективность сложных реакций влияет способ введения реагентов или направление их потоков (рис. 99). Так, для систем параллельных превращений, где целевая реакция имеет более высокие порядки по обоим реагентам, для повышения селективности выгодны более высокие их концентрации. Поэтому в периодических условиях оба реагента следует загружать в реактор сразу (1а), а для непрерывных — применять реактор идеального вытеснения (У б) или каскад аппаратов смешения (1 в) с прямотоком реагентов. Это же справедливо и для последовательных превращений. При последовательно-параллельных реакциях, в которых концентрация второго реагента не влияет на селективность, способ введения реагентов безразличен вводить ли его в реакцию прямотоком, секционированио (по типу 36) или в каждый аппарат каскада (по типу 3 в, но с заменой А на У и Уна А). [c.351] Для систем параллельных превращений, в которых целевая реакция имеет более низкие порядки по обоим реагентам, выгодны пониженные их концентрации. Поэтому в периодических условиях целесообразно постепенно вводить оба реагента (2 а), чтобы они успевали прореагировать с невысокой текущей концентрацией в смеси. Для непрерывных условий то же достигается при секционированной подаче реагентов в реактор вытеснения (2 6) или в аппарате полного смешения (2в). В подобных случаях целесообразно использовать растворители или разбавители смеси. [c.352] Для повышения селективности нужен избыток НС1 по отношению к С2Н4 (или SO2 к СЬ). При минимальном соотношении например, 1,05) этот избыток в первом реакторе каскада можно повысить, подавая в него весь НС1 (или RH и SO2) и только часть С2Н4 (или СЬ). В результате при том же общем соотнощении реагентов общая селективность процесса возрастает. [c.352] Вернуться к основной статье