Химические реакторы

Содержание

Слайд 2

Реакторы должны удовлетворять следующим основным требованиям: Обеспечивать наибольшую производительность и интенсивность

Реакторы должны удовлетворять следующим основным требованиям:
Обеспечивать наибольшую производительность и интенсивность работы

по целевому продукту;
2. Давать возможно более высокую степень превращения при максимальной селективности процесса;
3. Иметь малые энергетические затраты на транспортировку и перемешивание реагентов;
4. Максимальная дешевизна и простота конструкции, изготовления, эксплуатации и ремонта;
5. Наиболее полное использование теплоты экзотермических реакций, физических процессов и теплоты, подводимой из вне;
6. Автоматизация, обеспечивающая легкую управляемость, надежность и безопасность работы;
7. Устойчивость и надежность работы при значительных изменениях основных параметров режима (с, Р, Т, w)
Слайд 3

Критерии классификации реакционной аппаратуры: 1. По принципу организации процесса : реакторы

Критерии классификации реакционной аппаратуры:

1. По принципу организации процесса :
реакторы непрерывного действия;
реакторы

периодического действия;
реакторы полунепрерывного (полупериодического) действия.

2. По гидродинамическому режиму :
реакторы полного вытеснения;
реакторы полного смешения;
реакторы промежуточного типа (с промежуточным гидродинамическим режимом).

3. По тепловому режиму :
изотермический реактор;
адиабатический реактор;
политропический реактор;
автотермический.

4. По фазовому составу реакционной смеси

5. По конструктивным характеристикам реактора

Слайд 4

Классификация по принципу организации процесса Рис. 11.1 Аппарат для периодического процесса

Классификация по принципу организации процесса

Рис. 11.1 Аппарат для периодического процесса


где - количество продукта реакции, кг (т);
- продолжительность работы реактора, ч (сутки);
- производительность реактора, кг/ч (т/сутки).
При этом складывается из периода химической реакции ( ) и периода вспомогательных операций ( ).

Рис. 11.2 Аппарат промежуточного типа
(полунепрерывного действия)

Слайд 5

Рис. 11.3 Установка для непрерывного процесса 1, 3 – теплообменные аппараты,

Рис. 11.3 Установка для непрерывного процесса
1, 3 – теплообменные аппараты, 2

– реактор

Величина, обратная времени пребывания (контакта) продуктов реакции в аппарате, называется объемной скоростью (W), которую можно использовать в качестве производительности (Р) непрерывно действующего аппарата.
Время контактирования ( ):

где - объемная скорость сырьевого потока, ч-1 (с-1);
- объем химического реактора, м3 (л);
- объемный расход, м3/ч (мл/с).

Слайд 6

Классификация по гидродинамическому режиму Рис. 11.4. Реакторы вытеснения (РИВ) а) однотрубный

Классификация по гидродинамическому режиму

Рис. 11.4. Реакторы вытеснения (РИВ)
а) однотрубный аппарат,

б)

многотрубный аппарат

Рис. 11.5. Характер изменения
концентрации в аппарате полного вытеснения

Слайд 7

в – многосекционный горизонтальный аппарат; г – батарея аппаратов смешения. Рис.

в – многосекционный горизонтальный аппарат;

г – батарея аппаратов смешения.

Рис. 11.6.

Реакторы смешения:

б – вертикальный
многоступенчатый аппарат;

а – одноступенчатый
аппарат;

Слайд 8

Рис. 11.7. Характер изменения концентрации веществ в реакторах различного типа: а

Рис. 11.7. Характер изменения концентрации веществ в реакторах
различного типа:
а –

аппарат смешения;
б – многосекционный аппарат смешения;
в – аппарат промежуточного типа.

а б в

Слайд 9

Классификация по условиям теплообмена Адиабатический реактор Температурный режим процесса в любой

Классификация по условиям теплообмена

Адиабатический реактор

Температурный режим процесса в любой

точке по высоте реактора описывается уравнением:

где - начальная и конечная температуры реакционной смеси;
- тепловой эффект при полном превращении исходного вещества или при полном переходе основного компонента из одной фазы в другую в гетерогенных процессах;
- общая масса сырья;
- средняя удельная теплоемкость в интервале рабочих температур;
- начальная концентрация исходного вещества;
- степень превращения;
- адиабатический коэффициент процесса.

Слайд 10

2. Изотермический реактор характеризуется постоянством температуры во всем реакционном объеме. 3.

2. Изотермический реактор характеризуется постоянством температуры во всем реакционном объеме.
3. Автотермический

реактор, в котором поддержание необходимой температуры осуществляется только за счет теплоты химического процесса без использования внешних источников энергии.
4. В политропическом реакторе тепловой режим (изменение температуры в реакционном объеме) будет определяться не только тепловым эффектом химического превращения, но и теплотехническими и конструктивными факторами реакционной аппаратуры
Слайд 11

Конструктивные типы реакторов Конструктивная классификация реакторов объединяет всю реакционную аппаратуру в

Конструктивные типы реакторов

Конструктивная классификация реакторов объединяет всю реакционную аппаратуру в следующие

группы:
Реакторы типа реакционной камеры;
Реакторы типа колонны;
Реакторы типа теплообменника;
Реакторы типа печи.

а б в г

Рис. 11.8. Типы реакторов
а) реакционная камера с перемешиванием; б) колонный реактор; в) реактор теплообменник; г) реактор печь