Реакторы полунепрерывные

Температурный режим реакторов.

Любого химический процесс, особенно химическая реакция требует создания в реакторе определенного температурного режима. В зависимости от температурного режима отличают 3 типа реакторов:

1) Адиабатические реактора идеального вытеснения – работают без отвода и подвода теплоты. Вся теплота реакции аккумулируется реакционной смесью.

2) Изотермические реактора – это реакторы, в которых процесс протекает при постоянной температуре во всем объеме реактора. Это достигается за счет интенсивного перемешивания. Следовательно, РИС относятся к экзотермическим реакторам. Изотермический режим в реакторах вытеснения достигается, когда процесс протекаетс малым тепловым эффектом или при низкой концентрации реагентов.

3) Политермические реактора – характеризуются частичным отводом теплоты или подводом теплоты извне по высоте реактора вытеснения или неполного смешения. К политермическим относятся Реактор Полного Смешения периодического действия

Поверхность контакта фаз.

Поверхность контакта фаз может быть увеличена главным образом за счет соответствующего аппаратурного оформления процесса, т.е. путем применения различных по устройству реакторов и за счет увеличения интенсивности перемешивания. Рассмотрим реактор для осуществления химических процессов Г-Ж:

(пленочный режим в аппарате с насадкой)

1 – башня с насадкой; 2 – холодильник; 3 – насос.

Насадка орошается жидкостью, которая, стекая вниз, смачивает насадку. Газ проходит через насадку и соприкасается с жидкостью, смачивающей насадку. Поверхность контакта фаз (F) тем больше, чем больше объем насадки приходится на единицу объема пропускаемого газа, чем меньше размер насадки и, тем более развита поверхность этой насадки.

(капельный режим в полой башне)

1 – полая башня; 2 – холодильник; 3 – насос.

В полых башнях поверхностью соприкосновения фаз служит поверхность капель F, образующихся при разбрызгивании жидкости в башне с помощью различных устройств. Общая поверхность определяется по формуле:

F=0,3/r×R, (для полых башен)

где F – поверхность, приходящаяся на один кг разбрызгиваемой жидкости,

r – плотность жидкости (г/см³),

R – радиус капель (см).

В некоторых случаях в системах Г-Ж процесс осуществляется в барботажных и пенных аппаратах, в которых газ в виде отдельных пузырьков барбатирует через слой жидкости. Поверхностью контакта служит внутренняя поверхность пузырьков: чем меньше размер пузырьков газа и чем выше слой жидкости, тем больше поверхность фаз.

Движущая сила процесса.

Движущая сила процесса определяется по формуле:

DС=С_п.ф – С_з.р,

где С_п.ф – концентрация исходного вещества в передающей фазе,

С_з.р – концентрация исходного вещества в той же фазе в зоне реакции.

Из уравнения видно, что существует 2 способа повышения движущей силы процесса DС: за счет увеличения концентрации исходного вещества в передающей фазе и снижения концентрации исходного вещества в той фазе в зоне реакции. Движущая сила процесса возрастает, если увеличить концентрацию исходного вещества в передающей фазе или повысить давление, а также если выводить продукты реакции из сферы взаимодействия.

Каталитический процесс.

Каталитические процессы в настоящее время составляют основу химической технологии.

Под катализом понимают изменение скорости химической реакции под воздействием веществ, катализаторов, которые участвуют в процессе, но остаются после его окончания химически неизмененными.

Отрицательный катализ применяется значительно реже: катализаторы, замедляющие скорость процесса, называют также ингибиторами.

Положительный катализ – катализатор ускоряет скорость химической реакции.

Каталитический процесс можно разделить на 2 группы: гомогенные и гетерогенные.

Пример: Гомогенные

оксид оксид

углерода(II) углерода (IV)

Пример: Гетерогенные.

водород азот аммиак

Увеличение скорости химическим путем с применением катализатора, является самым эффективным приемом, имеющим неограниченные возможности.

Катализаторы могут увеличивать скорость химической реакции в миллионы раз. Эффект катализа объясняется понижением энергии активации вследствии изменения механизма реакции. Например: А+В ^Е® АВ.

В присутствии катализатора [K] возможны следующие элементарные стадии:

А + [K] ^E1® [AK]

[АK]+В ^E2® АВ[K]

АВ[K] ^Eк® АВ+[K]

В соответствии с уравнением Аррениуса при снижении энергии активации Е скорость реакции возрастает k = ….

k – const скорости реакции;

k₀ – предэкспоненциальный множитель;

е – основание натуральных логарифмов;

R – молярная газовая const=8,13 Дж/моль∙к

Е – энергия активации реагирующих веществ[Дж/моль];

Т – абсолютная температура.

Рассмотрим график изменения энергии в реагирующей системе:

Дата добавления: 2014-01-11