Каскад реакторов смешения

Примером каскада реакторов является последовательная цепь емкостных аппаратов с мешалками. Примером подобной модели может быть не только система последовательно расположенных отдельных аппаратов, но и проточный реактор тем или иным способом разделенный на секции, в каждой из которых осуществляется перемешивание реакционной смеси. В частности, близка к такому типу аппарата тарельчатая барботажная колонна. Для каскада реакторов идеального смешения должны выполняться следующие допущения об идеальности. 1.В каждой секции каскада выполняется условие реактора идеального смешения, т.е. мгновенное изменение параметров процесса, равенство параметров во всех точках секции и в потоке, выходящем из нее. 2.Отсутствие обратного влияния: каждый последующий реактор не влияет на предыдущий. Математическая модель каскада реакторов идеального смешения, работающего в изо-термическом режиме, представляет собой систему уравнений материального баланса по какому-либо участнику реакции, включающему по меньшей мере n Уравнений по числу секций каскада. Если составляется модель для сложной реакции, где недостаточно материального баланса только по одному участнику реакции, число уравнений математической модели кратно n.

29. температурный режим химического реактора Температурный (тепловой) режим проведения химического процесса, обеспечивающий экономически целесообразную макси­мальную производительность единицы объема реактора (интен­сивность) по целевому продукту, называют оптимальным.Подход к разработке оптимального температурного режима может быть различным в зависимости от типа химической реакции. Очевидно, что максимальная интенсивность реактора будет достигнута при проведении процесса с максимально возможной скоростью. Скорость химической реакции является функцией нескольких переменных: температуры и степеней превращения реагентов (или их концентраций). С ростом температуры константа скорости ре­акции в соответствии с уравнением Аррениуса монотонно возрас­тает. принципиальных ограничений повышения температуры с целью увеличения скоро­сти необратимых реакций нет. С ростом степени превращения реагентов скорость реакции падает. Для компенсации этого умень­шения целесообразно увеличивать температуру. Эндотермическая реакция сопровождается поглощением теп­лоты. Следовательно, такие реакции невыгодно проводить в адиа­батических условиях, так как по мере протекания реакции ее ско­рость будет падать как из-за увеличения степени превращения, так и из-за уменьшения температуры. Более разумно проводить эндотермические процессы в реакторах с подводом теплоты (изо­термических или в реакторах с промежуточным тепловым режи­мом), поддерживая температуру, максимально допустимую по конструкционным соображениям. Необходимо при этом допол­нительно провести оптимизацию температурного режима, сопо­ставив экономические показатели: увеличение прибыли вследствие роста производительности реактора и возрастания расходов на поддержание высокой температуры. Для необратимых экзотермических реакций рост степени пре­вращения сопровождается выделением теплоты, и, следовательно, в адиабатическом режиме это приведет к возрастанию температу­ры реакционной смеси. Уменьшение скорости реакции вследствие увеличения степени превращения будет частично компенсироваться ростом константы скорости реакции с возрастанием температуры. Проводя такую реакцию в проточном адиабатическом реакторе, можно обеспечить высокую скорость химической реакции и вы­сокую производительность реактора в автотермическом режиме без использования посторонних источников теплоты. При этом теп­лота реакционной смеси, выходящей из реактора, служит для нагрева исходных реагентов на входе в реактор.