4.2.Типовые конструкции химических реакторов.

В следствии больших различий в химических реакторах их классификация достаточно условна, тем не менее за основу классификации принимают следующие:

1. режим движения реакционной среды (по массовым потокам),

2. вид поверхности теплообменника,

3. фазовое состояние реагентов и продуктов.

По конструктивным формам основные типы реакторов группируются так:

1. трубчатые (по типу теплообменника),

2. колонные (включая аппараты с неподвижным и движущимся слоем),

3. реакторы типа реакционной камеры с перемешивающим устройством и без него,

4. прочие печи (типы).

Типы конструкций для проведения гетерогенных процессов:

• реакции Г/Ж, Г/Ж/Т (барботажные колонны, колонны с насадкой),

• реакции Ж/Т (аппараты с неподвижным слоем, аппараты со взвешенным слоем аппараты с мешалками),

• реакции Г/Т (аппараты со взвешенным кипящим слоем, аппараты с фильтрующим слоем, аппараты с движущимся твёрдым слоем).

4.3.Реакторы для проведения гомогенных реакций в жидкой фазе.

Особенность: в зависимости от условий осуществления химической реакции такие процессы могут быть проведены в реакторах периодического, полупериодического и непрерывного действия.

Периодические реакторы, как правило, используются в экспериментальных, опытных и малотоннажных производствах. Реакторы непрерывного действия используются для крупнотоннажных производств.

Для жидкофазных реакций в большинстве случаев используют реакторы смешения, реже вытеснения. Это связано с тем, что молекулярная диффузия в жидкой фазе протекает медленно и необходимо интенсивное перемешивание реагентов (чтобы увеличить эффективность). На конструкцию реакторов оказывает большое влияние вязкость реагентов и продуктов (обычное перемешивающее устройство используется в случае небольшой вязкости).

4.4.Реакторы для проведения реакций в системе газ/жидкость.

Реакторы для проведения такого рода процессов, как правило, конструируются по типу адсорбционных аппаратов. Они просты в эксплуатации, в основном, это реакторы непрерывного действия, где газ непрерывно контактирует с жидкой фазой. Поскольку реакция идёт на поверхности раздела фаз, то важным способом интенсификации процесса является получение высокоразвитой поверхности раздела фаз.

Характер поверхности раздела может быть разным, это либо непрерывный характер (в этом случае – плёночные или насадочные реакторы), либо поверхность прерывистая (в данном случае реакторы – пенные, различные типы барботажных колонн).

В данных реакторах протекают гетерогенные процессы

Рис.4.7. Схема барботажного реактора с насадкой.

На рис. 4.6. приведён РИВ, хотя отдельно на тарелках происходит смешение, а на рис.4.7. аппарат в целом РИВ. Реактор с пневматическим перемешиванием также подходит для осуществления данных реакций.

4.5.Реакторы для проведения реакций в системе газ/твёрдая фаза.

Для осуществления химических реакций в таких гетерогенных системах концентрация раствора должна отвечать следующим требованиям:

1. непрерывность работы реактора,

2. высокая интенсивность процесса,

3. возможность поддержания оптимального температурного режима.

Для того, чтобы осуществлялось первое требование применяют следующие конструкции: конструкции реакторов, в которых реакционное пространство разделено на большое число адиабатических секций.

Полочный реактор (твёрдый реагент на полках)

Принцип работы: газ входит в реактор, вступает в контакт, в результате чего происходит рост температуры. После этого реагент выходит из контакта и осуществляется промежуточное охлаждение, и так далее. Как правило, эти теплообменники работают на противотоке.

Данный реактор является реактором идеального вытеснения.

Для высокой интенсификации процесса реагент вводят в различные точки реакционного пространства (см. принцип осуществления по ЛОТ).

Для осуществления третьего требования используют аппараты с кипящим слоем (твёрдый реагент во взвешенном состоянии, за счёт определённого поддержания скорости). Как правило, аппараты работают в непрерывном режиме. Этот тип относится к РИС.