Principalele tipuri de reactoare chimice

Elementul principal al schemei tehnologice este reactor, care depinde de ieșire de calitate perfectă. Pentru toate reactoarele, există principii generale pe care este posibil să se găsească o legătură între structura vehiculului și legile de bază care curge într-un proces chimic.

Criteriile prin care se clasifică aparatul de reacție sunt periodicitate sau un proces continuu, regimurile sale termice și hidrodinamice, proprietățile fizice ale reactanților.

Prin principiul organizării procesului de echipament de reacție chimică pot fi împărțite în trei grupe:

- reactor continuu;

- reactor discontinuu;

- reactor semicontinuă (regim discontinuu) acțiune.

Următoarele tipuri se disting prin regimul hidrodinamic:

- reactor deplasare continuă (RVND);

- un reactor cu amestecare continuă (RSND);

- tip reactor intermediar (cu regim hidrodinamic intermediar).

Conform regimului termic al reactorului este împărțit în următoarele tipuri:

Următoarele scurt discută toate tipurile de reactoare menționate aici.

reactor plin cu curgere în bloc (fig. 6.4), se caracterizează printr-o concentrație variabilă de reactanți în unitatea de lungime, cea mai mare diferență de concentrații la intrarea și la ieșirea din reactor și, prin urmare, cea mai mare medie forță a procesului de conducere.

Fig. 6.5. Modificări în concentrația substanțelor în reactoare: și - un aparat de deplasare; b - aparate de amestecare; în - aparat de amestecare multisection; r - dispozitiv de tip intermediar. Concentrare: C - curent; CH - inițial; Ck - end; C * - echilibru L - lungimea (înălțimea) a dispozitivului

modificarea concentrației în camera de reacție (fig. 6.5, a) este netedă ca volumele de reacție ulterioare ale reactanților nu se amestecă cu cele anterioare și le-a înlocuit complet.

Aproape modul de deplasare completă poate fi abordată în reactor cu un diametru mic și o lungime mare la reactanti relativ mari viteze. Reactoarele de deplasare sunt utilizate pe scară largă pentru ambele procese catalitice omogene și eterogene (de exemplu, oxidarea NO la NO2 și SO2 la SO3. Sinteza amoniacului și metanolului, clorurare etilenă, propilenă și butilenă sulfonare și așa mai departe. D.).

reactor complet de amestecare (fig. 6.6), este de obicei prevăzută cu un dispozitiv de amestecare, și caracterizat printr-o concentrație constantă a reactanților în întregul volum al reactorului într-un timp dat (fig. 6.5, b) datorită amestecării practic instantanee a reactanților în volumul de reacție. Prin urmare, modificarea concentrației reactanților în intrarea în reactor este caracterul spasmodică.

forța medie de conducere a procesului în această unitate este mai mică decât aparatul plin de represiune. Reactoarele de acest tip sunt cel mai frecvent utilizate pentru realizarea unor procese precum nitrare, sulfonare, de polimerizare și altele.

În unele cazuri, procesul de agent de conversie chimică nu este efectuată în același aparat de amestecare, și mai multe astfel de dispozitive conectate în serie (Fig. 6,6 g). Un astfel de sistem, care constă, în unele cazuri, 20 sau mai multe unități, se numește reactoare în cascadă (reactoare de la baterie). Într-o cascadă reactor modificarea concentrației reactanților este caracterul în trepte (Fig. 6.5 in) ca produs al dispozitivului anterior de reacție este reactanții începând din aparatul ulterior.

Fig. 6.6. Amestecarea reactoarelor: a - o singură treaptă; b - verticale multietajate; în - la mai multe niveluri; g - baterie aparat de amestecare

operarea hidrodinamică a cascadei este un intermediar și depinde de numărul de dispozitive: numărul tot mai mare de reactoare în cascadă este aproape represiunii regimului, și cu scăderea # 8209; un mod de amestecare.

In cascada crește timpul de rezidență al reactanților, comparativ cu amestecare reactor unic, precum și creșterea randamentului produselor de reacție, în comparație cu reactorul de deplasare.

Tipul intermediar reactor (cu modul hidrodinamică intermediar) nu poate fi efectuată complet nici unul dintre hidrodinamice reactanților moduri de mișcare enumerate mai sus. forța medie de conducere a procesului în această unitate mai mult decât amestecarea completă a mașinii, dar mai puțin decât înlocuirea completă a unității (Fig. 6,5 g). Trebuie remarcat faptul că o parte substanțială a reacției aparatelor chimice funcționează în acest regim hidrodinamic.

Reactoarele de tip intermediar este utilizat în cazurile în care procesul de conversie chimică a unei substanțe însoțită de un efect termic mare, sau are loc la concentrații mari ale reactanților, precum și în cazul în care unul dintre reactanți are o rată scăzută de dizolvare în amestecul de reacție.

reactor izoterm caracterizat printr-o temperatură constantă pe tot volumul de reacție. Acest debit de alimentare sau de îndepărtare a căldurii din reactor trebuie să fie strict proporțională cu cantitatea de căldură eliberată sau absorbită într-un agent de conversie chimică. În practică, acest tratament termic poate fi realizat numai în condiții de amestecare completă a reactanților. Ca exemplu poate fi menționat reactor ebulizat pat catalizator pentru a produce izooctan.

reactor adiabatic. Într-un astfel de reactor este complet absent de schimb de căldură cu mediul înconjurător. Toată căldura de reacție este acumulată de volumul de reacție. Într-un reactor adiabatic deține cea mai mare scădere a temperaturii reactanților la intrarea și ieșirea aparatului, care crește pentru procesele exoterme și scăderi # 8209; pentru endotermă.

Un exemplu de reactoare operate condiții adiabatic termice, pot servi ca reactoarele pentru efectuarea proceselor de hidratare directă și dehidrogenarea butene etilenă.

Reactorul cu politropic condițiile termice (schimbare de temperatură în volumul de reacție) va fi determinat prin faptul că nu numai efectul termic al conversiei substanței chimice, dar, de asemenea, factorii termice și structurale ale aparatului de reacție.