Реактор идеального смешения непрерывный (рис-н)

Представляют собой аппарат с мешалкой, в котором непрерывно подаются реагенты, и непрерывно из него отводятся продукты реакции.

N_A0, C_A0, X_A0

В РИС-Н считается, что реакционная смесь мгновенно перемешиваются во всем объеме реактора, т.е. концентрация исходного реагента становится одинаковой во всем объеме. Она будет тем ниже, чем больше время пребывания, следовательно, степень превращения и скорость реакции будет одинаковой во всем объеме реактора. Изменение параметров процесса в реакторе идеального смешения графически изображается следующим образом:

C_A0

C_A1

C_A2

C_A3

Как видно из графиков для РИС-Н характерным признаком является отсутствие градиента параметров как во времени, так и в объеме реактора, поэтому уравнение материального баланса составляют сразу для реактора в целом.

Время пребывания реагентов определяется:

В реальном реакторе смешения реакционная смесь перемещается не мгновенно как в РИС-Н, а постепенно, поэтому концентрация исходного реагента в объеме реактора не одинакова, т.е. функция С_А=f(y) – не прямолинейна. Отклонение реального реактора от идеального выражается по формуле:

(δ – дельта)

где τ_р , τ_ид – условное время пребывания реакционной смеси для достижения заданной степени превращения (Х_А) в реальном и идеальном реакторе.

Каскад реакторов

Каскад реакторов идеального вытеснения (К-РИВ) схематично изображается: (схема реакторов ИВ соединенных последовательно.)

где Х_А1 – степени превращения реагента А.

Для реакторов непрерывного действия условное время пребывания определяется объемом реактора деленный на объемный расход реакторов через реактор.

=_r /_о.

где _r – объем реактора, _о – объемный расход реагентов через реактор.

С другой стороны, время, необходимое для достижения требуемой степени конверсии Х_А в РИВ-Н определяется для i-го реактора.

=С_АО^xi_xi-1 dX_A/-_A или /С_АО=^xi_xi-1 dX_A/-_A

/С_АО= _r/C_AOV_o= =ⁱ_i=1_ri/C_AOV_o

Из этих уравнений следует, что i – реакторов идеального вытеснения обычным объемом V₂, обеспечивает такую же степень превращения исходного реагента, как и один реактор идеального вытеснения такого же объема. Поэтому каскад реакторов идеального вытеснения практически не применяется.

В РИС-Н не достигается высокой степени превращения, т.к. концентрация исходных реагентов мгновенно снижается до конечного значения и весь процесс протекает при низкой концентрации, следовательно, при низких скоростях. Для устранения этого недостатка применяют каскад ректоров соединенных между собой по следующей схеме.

В каскаде реакторов состав реакционной смеси изменяется при переходе из одного аппарата в другой. При этом в каждой ступени каскада, как это характерно для реакторов полного смешения, параметры процесса постоянны по всему объему.

Для определения числа теоретических ступеней каскада используют большей частью алгебраические и графические методы. Концентрация исходного реагента в каждой отдельной ступени каскада изменяется ступенчато, в системе снижается концентрация до конечного значения постепенно от реактора к реактору.

График изменения концентрации реагента А в реакторе идеального смешения:

m – число реакторов, число ступеней.