Реактор идеального смешения(РИС)

РИС – это реактор непрерывного действия в котором осущ-ся режим гидродинамического действия. Достоинствами этих аппаратов яв-ся хорошее перемешивание реагентов. Недостатком при их непрерывной работе, т.е. при непрерывной подаче исходных реагентов и непрерывном выводе реакц-ой массы яв-ся прямое попадание частиц молекул исходных в-в в выводимую реакц-ую массу при недостаточном пребывании их в реакц-ой зоне.

Другим недостатком яв-ся невозможность при непрерывной работе осуществить начальную стадию р-ции, поскольку исходные реагенты почти сразу оказываются разбавленными продуктами р-ции.

Во время работы реактора осущ-ся стационарный режим, т.е. постоянство характеристик во времени. Нестационарный режим наблюдается только во время пуска и остановки.

В РИС перемешивающее устр-во работает так интенсивно, что попадающие в реактор потоки реагента равномерно и мгновенно распределяются по всему объему реактора. В результате этого выравнив-ся все параметры, которые характеризуют процесс.

и -начальная и конечная конц-ция реагентов в реакторе; и – начальная и конечная скорость процесса в реакторе.

В реакторе РИС все параметры, движущая сила и скорость процесса постоянны по объему реактора. Отклонение средней движущей силы от постоянного значения равно нулю и т.к. параметры процесса постоянны по всему объему реактора мат.баланс составл-ся на весь объем.

Пусть в реакторе протекает простая необратимая р-ция.

∙ν= ∙ν+ ∙V

Т.к. = ∙(1- ), выразим

∙ν= ∙(1- )ν+ ∙V

= [ = ]

Можно рассчитать только , т.к. 0< <∞

∙ν= ∙ν- ∙ ν+ ∙V

∙ ν= ∙V → τ= = - характеристическое уравнение для РИС

Т.к. = → τ= =

Это уравнение позволяет, если известны кинетика процесса рассчитать время, которое необходимо для достижения требуемой степени превращения.

Для р-ии n-го порядка:

=k∙ =k∙ ∙(1- )ⁿ

τⁿ= = =

для необратимой р-ии нулевого порядка:

τ⁰= = =

для р-ии первого порядка:

τ¹= ==

для реакции второго порядка:

τ²= =

РИС пригодно для жидкофазных процессов особенно при использовании жидкого или растворимого кат-ра. Их часто используют в процессах периодического типа, также используют каскад из нескольких последовательно-соединенных реакторов идеального смешения.

Реактор периодического действия (РИС-п)

Это реактор, в которой единовременно загружаются реагенты для чего требуется определенное время τ₁. Затем протекает хим-ая р-ия во время которой возрастает степень превращения реагента, потом идет выгрузка готового продукта. В реакторе имеются перемешивающие устр-ва и поэтому если рассматривать конц-ию в объеме реактора в каждый момент времени, то она будет одинаковая. Но в то же время конц-ия уменьшается во времени, также как в РИВ, поэтому время протекания хим-ой р-ии будет таким же как в РИВ.

∫

Данное характеристическое уравнение позволяет определить время необходимое для достижения заданной степени превращения. В таком реакторе производительность меньше, чем в реакторе вытеснения, а скорость протекания р-ии будет выше, чем в реакторе смешения непрерывного действия благодаря высокой конц-ции реагента.