Классификация химических реакторов, их особенности и области применения - Направление совершенствования химических производств
Химический реактор скорость технологический
Наиболее употребимы следующие признаки классификации химических реакторов и режимов их работы:
- 1) режим движения реакционной среды (гидродинамическая обстановка в реакторе); 2) условия теплообмена в реакторе; 3) фазовый состав реакционной смеси; способ организации процесса; 4) характер изменения параметров процесса во времени; 5) конструктивные характеристики.
Классификация реакторов по гидродинамической обстановке. В зависимости от гидродинамической обстановки можно разделить все реакторы на реакторы смешения и вытеснения.
Реакторы смешения -- это емкостные аппараты с перемешиванием механической мешалкой или циркуляционные насосом. Реакторы вытеснения -- трубчатые аппараты, имеющий вид удлиненного канала. В трубчатых реакторах перемешивание имеет локальный характер и вызывается неравномерностью распределения скорости потока и ее флуктуациями, а также завихрениями.
В теории химических реакторов обычно сначала рассматривают два идеальных аппарата -- реактор идеального, или полного, смешения и реактор идеального, или полного, вытеснения.
Для идеального смешения характерно абсолютно полное выравнивание всех характеризующих реакцию параметров по объему реактора.
Идеальное вытеснение предполагает, что любое количество реагентов и продуктов через реактор перемещается как твердый поршень, и по длине реактора (в пространстве) в соответствии с особенностями реакции и сопровождающих ее физических явлений устанавливается определенное распределение концентраций участников реакции, температуры и других параметров.
При отсутствии теплообмена с окружающей средой химический реактор является адиабатическим. В этом случае вся теплота, выделяющаяся или поглощающаяся в результате химических процессов, расходуется на "внутренний" теплообмен -- на нагрев или охлаждение реакционной смеси.
Реактор называется изотермическим, если за счет теплообмена с окружающей средой в нем обеспечивается постоянство температуры. В этом случае в любой точке реактора за счет теплообмена полностью компенсируется выделение или поглощение теплоты.
В реакторах с промежуточным тепловым режимом тепловой эффект химической реакции частично компенсируется за счет теплового обмена с окружающей средой, а частично вызывает изменение температуры реакционной смеси.
Классификация по условиям теплообмена. Протекающие в реакторах химические реакции сопровождаются тепловыми эффектами (это тепловые эффекты химических реакций и сопровождающих их физических явлений, таких, например, как процессы растворения кристаллизации, испарения и т. п.).
Классификация по фазовому составу реакционной смеси. Реакторы для проведения гомогенных процессов подразделяют на аппараты для газофазных и жидкофазных реакций. Аппараты для проведения гетерогенных процессов, в свою очередь, подразделяют на газожидкостные реакторы, реакторы для процессов в системах газ -- твердое вещество, жидкость -- твердое вещество и др.
Классификация по способу организации процесса. По способу организации процесса (способу подвода реагентов и отвода продуктов) реакторы подразделяют на периодические, непрерывно действующие и полунепрерывные (полупериодические).
В реакторе периодического действия все отдельные стадии протекают последовательно, в разное время. Все реагенты вводят в аппарат до начала реакции, а смесь продуктов отводят после окончания процесса. Продолжительность реакции можно измерить непосредственно, так как время реакции и время пребывания реагентов в реакционном объеме одинаковы. Параметры технологического процесса в периодически действующем реакторе изменяются во времени.
Между отдельными реакционными циклами в периодическом реакторе необходимо осуществить вспомогательные операции -- загрузку реагентов и выгрузку продуктов. Поскольку во время этих вспомогательных операций не может быть получено дополнительное количество продукта, их наличие обусловливает снижение производительности периодического реактора.
В реакторе непрерывного действия (проточном) все отдельные стадии процесса химического превращения вещества (подача реагирующих веществ, химическая реакция, вывод готового продукта) осуществляются параллельно, одновременно, и, следовательно, непроизводительные затраты времени на операции загрузки и выгрузки отсутствуют. Поэтому на современных крупнотоннажных химических производствах, где требуется высокая производительность реакционного оборудования, большинство химических реакций осуществляют в непрерывно действующих реакторах.
Время пребывания отдельных частиц потока в непрерывно действующем реакторе, в общем случае, -- случайная величина. Так как от времени, в течение которого происходит реакция, зависит глубина химического превращения, она будет разной для частиц с разным временем пребывания в реакторе. Средняя глубина превращения определяется видом функции распределения времени пребывания отдельных частиц, зависящим, в свою очередь, от/характера перемешивании, структуры потоков в аппарате и для каждого гидродинамического типа реактора индивидуальным.
Реактор полунепрерывного (полупериодического) действия характеризуется тем, что один из реагентов поступает в него непрерывно, а другой -- периодически. Возможны варианты, когда реагенты поступают в реактор периодически, а продукты реакции выводятся непрерывно, или наоборот.
Классификация по характеру изменения параметров процесса во времени.
В зависимости от характера изменения параметров процесса во времени одни и те же реакторы могут работать в стационарном и нестационарном режимах.
Рассмотрим некоторую произвольную точку, находящуюся внутри химического реактора. Режим работы реактора называют стационарным, если протекание химической реакции в произвольно выбранной точке характеризуется одинаковыми значениями концентрации реагентов или продуктов, температуры, скорости и других параметров процесса в любой момент времени. Если в произвольно выбранной точке происходят изменения параметров химического процесса во времени по тому или иному закону, режим работы реактора называют нестационарным.
Классификация по конструктивным характеристикам. Химические реакторы отличаются друг от друга и по ряду конструктивных характеристик, оказывающих влияние, на расчет и изготовление аппаратов. По этому принципу классификации можно выделить такие типы реакторов: емкостные реакторы (автоклавы; реакторы-камеры; вертикальные и горизонтальные цилиндрические конверторы и т. п.); колонные реакторы (реакторы-колонны насадочного и тарельчатого типа; каталитические реакторы с неподвижным, движущимся и псевдоожиженным слоем катализатора; полочные реакторы); реакторы типа теплообменника; реакторы типа реакционной печи (шахтные, полочные, камерные, вращающиеся печи и т. п.).
Похожие статьи
-
Понятие о химико-технологическом процессе - Направление совершенствования химических производств
Классификация химических процессов и реакций. Основные понятия и определения (селективность, степень превращения сырья, скорость реакции, выход...
-
Большинство химических реакций, используемых в ХТП (химико-технологических процессах), протекает с участием веществ, находящихся в разных фазах....
-
Хим. процесы делятся на обратимые и необратимые. Необратимые протекают лишь в одном направлении. Обратимые могут протекать в обоих направлениях. В...
-
Скорость технологического процесса по целевому продукту есть результирующая скоростей прямой, обратной и побочных реакций, а также турбулентной и...
-
Главной целью тех пр-сса явл. повышение производительности труда с одновременным улучшением качества продукции и сниж ее себестоимости, т. е. -поиск нов...
-
Слюда. Химический состав, свойства и области применения - Диэлектрические материалы для изоляции
Слюда является обычным породообразующим минералом многих изверженных, метаморфических и некоторых осадочных горных пород. Это один из наиболее...
-
TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2. Первые представления о механизме восстановительного процесса сложились под влиянием результатов лабораторных исследований Уотмана и...
-
Под термином "хлорирование" подразумевают обычно процесс, в котором хлор в том или ином виде взаимодействует с окислами элементов или другими их...
-
Области применения МДФ - Промышленное производство мелкодисперсной фракции дерева
Высокие технологические и физико-механические показатели, экологичность и приемлемая цена обеспечивают растущую популярность плит МДФ в различных сферах...
-
1. Нефтепереработка (Тяжелые масла, промывочные масла) 2. Химическая промышленность (ПВХ, Латекс, Акрилацетат, TiO2 и. т.д.) 3. Целлюлозно-бумажная...
-
Особенности химического состава - Технология производства макаронных изделий
Сушеные плоды и овощи характеризуются повышенной энергетической ценностью, которая в среднем в 6 раз превосходит исходное сырье. Это связано с высоким...
-
Классификация рыбных изделий Мясо рыбы содержит белки, жиры, углеводы, минеральные вещества, витамины, воду и другие соединения. Белки - важнейшая...
-
Классификация шоколада - Особенности производства шоколада
Основным сырьем для производства шоколада и какао-порошка являются какао-бобы - семена какао-дерева, произрастающего в тропических районах земного шара....
-
Пластмассы. Основные характеристики пластмасс - Пластмассы. Их свойства и области применения
Пластические массы (пластмассы, пластики) -- материалы на основе природных или синтетических полимеров, способные под влиянием нагревания и давления...
-
1. Для переходного режима предложена процедура предварительного вычисления ожидаемого отклонения влажности, позволяющая сократить время запаздывания и,...
-
Настоящий стандарт распространяется на охлажденную рыбу всех семейств и видов. Стандарт не распространяется на лосося каспийского, семгу, нельму,...
-
Актуальность работы. В технологических процессах производства сливочного масла основным параметром, определяющим качество готового продукта и степень...
-
Производственная система SIPA PPS 48 для производства ПЭТ преформ состоит из следующих комплектующих: Машина SIPA с пресс формой производства фирмы SIPA...
-
Требования к технологическому оборудованию - Технология производства конфет марки "Буревестник"
Машины и аппараты для производства конфет "Буревестник" должны иметь высокие показатели, под которыми имеются в виду отдельные параметры, отнесенные к...
-
Характеристика предприятия согласно ГОСТ Р 50762-2007 "Услуги общественного питания. Классификация предприятий общественного питания" Характеристика и...
-
Введение, Полимеры: понятие, особенности, область применения - Полимерные органические волокна
Наука о полимерах стала развиваться как самостоятельная область знания к началу Второй мировой войны и сформировалась как единое целое в 50-х гг. XX...
-
ВВЕДЕНИЕ, Области применения - Флотация в металлургии
Флотация, в переводе - плавание на поверхности воды, разделение мелких твердых частиц, чаще всего минералов, и выделение капель дисперсной фазы из...
-
Процесс производства четыреххлористого титана состоит из пяти основных переделов: подготовки сырья, хлорирования, конденсации продуктов хлорирования,...
-
Плазменная технология - молодая отрасль промышленности, интенсивное ее развитие началось в 50-х годах нашего столетия и бурно продолжается в разных...
-
Результирующая вольт-амперная характеристика туннельного диода определяется комбинацией туннельных и тепловых свойств и имеет довольно необычный вид. В...
-
В последние годы наметилась стабильная тенденция расширения ассортимента мясных консервов. Это связано с переходом консервов из ряда продукции,...
-
Назначение. Конструктивные элементы - Выбор вида шланга для применения в конкретном производстве
Гибкие шланг ЕS предназначены для надежного крепления на трубопроводе и исключения передачи вибрации от горелок к газовому тракту. Использование гибких...
-
Область применения - Электрошлаковая сварка
Важнейшей проблемой современного машиностроения является экономное использование металлов, снижение металлоемкости конструкций, повышение их надежности и...
-
По объему, качеству и сортаменту выпускаемых ферросплавов промышленность Казахстана находится на уровне технически развитых стран, но при этом отстает от...
-
Цели метода конструирование, в конечном счете, следующие: - получение более лучших и более экономичных изделий; - рационализация и создание предпосылки...
-
Рис. 2.1 Технологическая схема приготовления белых кореньев Требования к качеству готовой продукции Контроль качества осуществляют по ГОСТ 16731-71...
-
Поступающие на производство белые коренья должны соответствовать требованиям к качеству сырья. Не допускается наличие насекомых, либо наличие...
-
На сегодняшний день постижерные изделия не потеряли своей актуальности. Постиж часто используется в создании театральных и кино образов, для теле и фото...
-
Рассмотрим конкретные задачи, которые роботы решают в настоящее время на промышленных предприятиях. Их можно разделить на три основных категории :...
-
Химическая схема процесса, Сжигание серы. - Производство серной кислоты
Сжигание серы. При получении обжигового газа путем сжигания серы отпадает необходимость очистки от примесей. Стадия подготовки будет включать лишь осушку...
-
Общие сведения об изделии Назначение и область применения Барабан дробеметный конвейерный периодического действия предназначен для очистки отливок от...
-
Методика применения текучих композитов, Области применения - Детали из композитов
Применение текучих композитов обуславливается их консистенцией (легкость проникновения в труднодоступные места, "смачивающий" ткани зуба эффект) и...
-
Часы, Классификация - Часы, развитие и совершенствование
Часым -- инструмент для определения текущего времени суток и измерения продолжительности временных интервалов, в единицах, меньших чем одни сутки....
-
Особенности проектирования систем управления ГПС - Виды автоматизированных производств
Состав и структура ГПС определяются содержанием выполняемого производственного процесса, который формируется на основе: конструктивно-технологических...
-
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ - Газовая резка нержавеющей стали
Нержавеющими называются стали, обладающие высокими механическими свойствами, окалиностойкостью, жаропрочностью, стойкостью против атмосферной, жидкостной...
Классификация химических реакторов, их особенности и области применения - Направление совершенствования химических производств