Способы осуществления экзотермической каталитической реакции по линии оптимальных температур.

1. Реактор с теплообменной трубкой.

Некоторым приближением к линии оптимальных температур является проведение процесса в реакторе вытеснения, находящемся внутри теплообменной трубки, по которым проходит холодный реагент.

Если зона лежит в

Если , то процесс идёт близко к ЛОТ.

2. Достаточно эффективным способом приближения к оптимальному температурному режиму является проведение процесса в многосекционном реакторе вытеснения, в котором каждая секция работает в адиабатическом режиме, а между секциями имеется промежуточное охлаждение. Объём секции должен быть таким, чтобы на выходе из неё достигалась степень превращения (выход), соответствующая пересечению адиабаты с верхней границей области оптимальных температур.

Так как скорость реакции по мере увеличения степени превращения уменьшается, то объём каждой последующей секции должен увеличиваться.

3. Многосекционный реактор вытеснения с байпасными линиями ввода исходного реагента.

холодильник

Ф_R

Т_заж

Ф₁

Ф₂

Ф₃

Ф₄

4. Осуществление процесса в каскаде реакторов смешения, в каждом из которых поддерживается постоянная температура (изотермические реакторы).

Для каждого из рассматриваемых вариантов возможна дальнейшая оптимизация процесса, которая будет заключаться в расчёте оптимальных объёмов секций, начальных температур, оптимальных расходов, байпасных линий.

Химические реакторы.

Химический реактор является одним из основных элементов любой технологической схемы.

Химическим реактором называется аппарат, в котором осуществляется ХТП, сочетающий в себе как физические, так и химические явления.

Отличием химического реактора от других известных аппаратов является то, что в нём наряду с тепло- и массообменными процессами осуществляется ещё и химическая реакция.

Типичные химические реакторы:

1. Ёмкостные реакторы с перемешивающими устройствами. Такие реакторы используются для осуществления реакций в гомогенных системах (ж-ж) или в системах г-ж.

2. Аппараты трубчатого или колонного типа – это могут быть колонны или аппараты барабанного типа. Используются для осуществления реакций в системе г-г, г-ж. Например, промышленные печи, печи с кипящим слоем, электрические печи и т.д.

При выборе конструкции и определении размеров реактора, необходимо знать:

1. данные о кинетике протекающей химической реакции;

2. данные о скорости протекающих тепло- и массообменных процессов.

Задаётся:

1. Производительность.

2. Конечная степень превращения.

3. Выбирается математическая модель реактора:

периодический, непрерывного действия идеального смешения (РИС);

непрерывного действия идеального вытеснения (РИВ).

4. По модели рассчитывается конечное время пребывания реагента в реакторе, объём, геометрические характеристики.

Под математической моделью реактора подразумевается функциональная зависимость времени пребывания реагентов в реакторе от начальной концентрации реагентов, конечной степени превращения и скорости химической реакции.

Такое уравнение называется характеристическим уравнением реактора.