Каскад реакторов

Каскад представляет собой несколько последовательно соединенных проточных реакторов идеального смешения.

Для каскада реакторов ИС должны выполняться следующие допущения об идеальности:

1)в каждой секции каскада выполн-ся условие реактора РИС, т.е. мгновенное выравнивание параметров процесса, равенство параметров во всех точках секции и в потоке, выходящем из нее.

2)отсутствие обратного влияния, т.е. каждый последующий реактор не влияет на предыдущий

В каскаде реакторов состав исходной смеси изм-ся при переходе от одного реактора к другому и при этом на каждой ступени каскада, как это характерно для РИС параметры будут постоянны по всему объему реактора.

Если вместо одного реактора идеального смешения непрерывного действия взять несколько реакторов гораздо меньших по объему и соединить их последовательно, то падение конц-ции в каждом из них будет гораздо меньше, чем в одном большом реакторе. В каждом единичном реакторе, входящим в состав каскада конц-ция будет более высокой, чем в реакторе большего объема, поэтому скорость процесса будет больше также как и суммарное время пребывание реагентов в реакторах. Для расчета числа ступеней каскада необходимо для достижения требуемой степени превращения применяют 2 метода:

1)аналитический

2)графический.

Аналитический метод расчета.

Данный метод применяется для расчета при протекании реакции первого порядка. При этом составляется мат.баланс для каждой ступени каскада и выражается концентрация на выходе с каждой ступени.

Для первой ступени:

∙𝛖= ∙𝛖+ ∙𝛖

=k∙

∙𝛖= ∙𝛖+ k∙ ∙𝛖

= = ={ =τ} → =

Для второй ступени:

∙𝛖= ∙𝛖+k∙ ∙𝛖

=

Расчет числа ступеней каскада:

=

= → n=

= =1-

; = → n=-

Графический метод расчета.

Этот метод расчета применяется для р-ий 2-го и 3-го порядка и при этом кинетическая модель р-ии должна быть известна.

1)решают графически ур-ие для 1 секции

Τ= = или τ=

Строим 2 графика: 1- график ф-ии =f(); 2- прямая ()= - ∙

Находим точку пересечения с графиком ф-ии, если необходимо рассчитать число ступеней секций n, необходимо для заданной степени превращения, то графическое построение продолжается до тех пор, пока абсцисса точки пересечения прямой и графической ф-ии не будет удовлетворять следующему условию: ≤ ∙(; ()= - ∙