Температурный режим реактора

Температура Т⁰ существенно влияет на результат химического про­цесса => при расчете и выборе моделей реакторов необходимо учитывать влияние теплового эффекта Q_r реакции (или энтальпии Δ H_r).

В зависимости от температурного режима выделяют 3 основных типа реакторов:

1) адиабатический;

2) изотермический;

3) политермический.

 

1. Адиабатические (нет теплообмена с окружающей средой) - реакторы, работающие без подвода или отвода тепла Q в окружающую среду через стенки реактора. Т.о., все тепло, выделяемое или поглощаемое в ходе реакции, аккумулируется (поглощается) реакционной смесью.

Пример: В основном РИВ – реакторы идеального вытеснения.

 

2. Изотермические (Т° = const)

реакторы, в которых процесс протекает при постоянной температуре (T°=const, или Δ T°=0) во всем объеме V реактора.

Это условие может быть достигаемо одним из следующих способов:

1) интенсивным перемешиванием реагентов (при незначительном тепловом эффекте Q_r);

2) благодаря подводу или отводу тепла;

3) за счет регулирования температуры Т° поступающей реакционной смеси.

 

Политермические

- реакторы, характеризующиеся частичным отводом тепла реакции или подводом тепла извне в соответствии с заданной программой изменения температуры T° по высоте реактора (" программно-регулируемые реакторы" ).

Пример: Реакторы смешения РИС - периодического действия.

 

При изучении и количественной оценке процессов в реакторе для вывода расчетных формул температурного режима используют тепловые балансы.

 

Тепловой баланс основан на законе сохранения энергии Е :

Приход тепла в данной производственной реакции должен быть равен его расходу в той же операции: Q_прих. =Q_расх.

Тепловые балансы составляют по данным материального баланса про­цесса и тепловых эффектов химических реакций, а также физических пре­вращений, происходящих в реакторе, с учетом подвода тепла извне, а также отвода тепла с продуктами реакции и через стенки реактора.

I. Адиабатический реактор (чаще РИВ)

По идеальной модели в адиабатическом реакторе отсутствует теплообмен с окружающей средой. В реальных условиях приближение к отсутствию теплообмена достигается за счет хорошей изоляции стенок реактора от окружающей среды (двойные стенки, изоляционный материал)

Изменение температуры Т⁰ в адиабатическом реакторе Δ T° = T°_кон.- T°_нач. пропорционально

- степени превращения реагента Х_А

- концентрации основного реагента ,

- тепловому эффекту Q_r реакции

и обратно пропорционально

- средней теплоемкости реакционной смеси.

Для экзотермической реакции Δ Н< 0 Δ T° = T°_кон.- T°_нач > О (знак+)

Для эндотермической реакции Δ Н> 0 Δ T° = T°_кон.- T°_нач < О (знак-)

Применение

По модели адиабатического реактора РИВ рассчитывают контактные аппараты с фильтрующим слоем катализатора.

Эта модель применима также для расчета камерных реакторов для гомогенных реакций, для прямоточных абсорбентов с изолирующей футеровкой (облицовкой), в которых газ движется навстречу разбрызгиваемой жидкости.

Адиабатический РИВ-Н целесообразны для проведения экзотермических реакций. Если не подводить тепло из вне, то процесс идет в автотермическом режиме (за счет тепла самой химической реакции).

В адиабатическом режиме проводят и эндотермические реакции, но в этом случае реакционную массу подают вместе с паром.

 

II. Изотермический реактор

Анализ уравнения адиабаты

Δ T° = T°_кон.- T°_нач=

показывает, что к изотермическим реакторам

Δ T°

 

могут приближаться реакторы с малыми значениями:

- q_х.р.- удельного теплового эффекта (на единицу вещества);

- - начальной концентрации реагента;

- X_А - степени превращения

при больших значениях

- - теплопроводности реакционной смеси.

Применение

Практически изотермичны реакторы :

- для переработки низко концентрированных(↓ С_А) газов ( → 0), и

- реакторы, в которых экзо- и эндо термическиеэффекты практически

уравновешиваются (q_х.р → 0). Т.е. изотермический режим наблюдается в том случае, когда тепловой эффект основного процесса компенсируется равным по величине, но противоположным по знаку тепловыми эффектами побочных реакций, либо физических процессов (испарение, растворение)

При моделировании к полностью изотермическим реакторам отно­сят жидкостные реакторы

- (Ж - Ж) - эмульсия

- (Ж - Т) - суспензия

с механическими, пневматическими и струйно-циркуляционными перемеши­вающими устройствами.

Изотермический режим наблюдается на полках пенного и барботажного аппаратов не больших размеров, в некоторых контактных аппаратах с неподвижным катализатором.

Близким к изотермическому может быть режим аДсорбционных и аБсорбционных аппаратов, в которых тепло, выделяемое при аДсорбции или аБсорбции, расходуется на испарение воды или другого растворителя.

Изотермического режима можно достичь за счет теплообменных устройств подводя или отводя тепло из реактора. Отвод тепла для экзотермической реакции пропорционален тому сколько должно выделится. Подвод для эндо – поглотиться.

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. A.16.13. Экран режима движения
2. XVIII. ОСОБЕННОСТИ ПРАВОВОГО РЕЖИМА ПРИРОДНЫХ ОБЪЕКТОВ
3. XXI. ПРАВОВОЙ РЕЖИМ ОХРАННЫХ И ИНЫХ СПЕЦИАЛЬНЫХ ЗОН
4. XXIII. ПРАВОВОЙ РЕЖИМ ЭКОЛОГИЧЕСКИ
5. Анализ годового режима работы СКВ и выбор контуров регулирования
6. Анализ информации, получаемой от САРП. Режимы истинного и относительного движения, их достоинства и недостатки. Проигрывание маневра. Возможная опасность чрезмерного доверия САРП.
7. Аномальные режимы работы выпрямителей
8. Аюрведа и режим питания Детей Индиго
9. Б-16.1..Модель двигательного режима в режимных моментах детского сада
10. Б-6.1.Организация и проведение режимных моментов(умывание , одевание, питание ,сон)
11. В 1565–1571 гг. на Филиппинах обосновались испанцы и начали вводить колониальный режим на захваченных ими островах. Китайцы, поселившиеся здесь еще в X — XIII вв., восстали против колонизаторов.
12. В тяговых расчетах рассматриваются следующие режимы движения поезда?