Сложные параллельные реакции

Лекция

Для гетерогенных процессов жидкость-жидкость используют мешалки.

Гетерогенный процесс г-ж применяют следующие виды реакторов: насадочные и тарелочные скрубберы аналогичные по устройству ректификационным колоннам

газ

аппарат с мешалкой баратером

барбадер

для гетерогенных процессов газ твердое тело, жидкость твердое тело применяют аппараты: такие аппараты могу работать периодически до полного исчерпания твердого реагента или непрерывно, когда фильтрующий слой непренывно подают свежее сырье и отводят продукт реакции. Обычно такой аппарат снабжен промежуточным перфарированным днищем с колпочками на которое, помещают твердый реагент. Жидкость или газ подают под днище и выводя вверх твердый реагент подают противотоком аппараты с подвижным слоем подвижного тела, к таким аппартатам относятся реакторы с фантанирующим слоем и с кипящим слоем твердого тела ,на пример кипящий слой он же псевдожиженный он же реализует в печах обжига серного колчадана в производстве серной кислоты аппарат состоит из 2-х зон в нижней зоне происходит «кипение» порошка серного колчадана в токе воздуха и этого слоя выводится огарок – смесь оксидов железа. В верхней части происходит разделение обжигового газа от огарка, это зона сепарации. Аппарат с фантанирующим слоем выполняют в виде конуса в нижней част аппарата скорость потока превышает скорость витания твердой частицы, по этому частицы поднимаются вместе с потоком реагента поскольку аппарат расширяется скорость реагента падает ниже скорости ожижения и твердые частицы вдоль стенок аппарата опускаются вниз таким образом происходит непрерывная циркуляция твердых частиц в аппарате. Доменная печь работает непрерывно, но обладает дискретной нагрузкой и отдельно подают кокс. Во вращающуюся барабанную печь для получения в быстро твердеющих цементах, для обжига используют высокосернистый мазут образующиеся при горении оксиды серы взаимодействуют с компонентами Шихты, основными оксидами с образовании быстротвердующих компонентов цемента, полученный в результате обжига цементный клинкер размалывают в тонкий цементный порошок и фасуют в мешки для производства полиэтилена и полимеризации в жидкой среде. Для удаления тепла процесса через теплообменные устройства сама среда в реакции не участвует. Реактор имеет зону смешения реакции, зону сепарации жидкости от газа. Для идентификации процесса смешения растворения этилена в жидкой среде поток этилена ввдят тангенсеально в нижнюю часть реактора в результате жидкость вращается, перемешивается, частица образовавшегося твердого полимера отбрасываются к стенкам и под действием центробежной силы и отделяются от реакционной смеси. Суспензию полиэтилена выводят из нижней части реактора

В нижней части колонного аппарата расположен Барбатер, через который гуднон подается в воздух для окисления для эффективного поглощении кислорода над барбадером должна быть не менее 14 метров ,выше расположена зона сепарации с которой капли унесенного гудрона отделяются от газа окисления. Диаметр зоны сепарации рассчитывается по условию, что V газов окисления должна быть меньше 0,2 м/с.

Лекция

В лифт-реакторах катализатор движется в потоке среды интенсивное перемещение потока среды относительно частиц катализатора обеспечивает хороший тепло и массообмен между средой и катализатором, это значит, что в кипящем слое легче обеспечить равномерное температурное поле и работу катализатора в кинетической области, примером служит реактор каталитического крекинга вакуумного газоля в таком аппарате сырье и катализатор поступает в вертикальный стояк в котором в за счет паров сырья и водяного пара реализуется восходящий движущийся поток . в реакторах старых конструкций стояк расширялся и переходил в зону «кипящего слоя» в реакторах новых конструкций стояк заканчивается баллистическим или центробежным сепаратором (циклоном) в котором происходит быстрое отделение закоксованного катализатора от потока продуктов схема работы реакторов без кипящего слоя реализована в процессе «min second».сокращение времени контакта сырье-катализатор позволило увеличить кратность циркуляции катализатора и как следствие поднять выход бензина. Закоксованный катализатор после отделения от потока продуктов поступает в зону отпарки состоящей из набора направленных друг на встречу другу набору усеченных конусов, под конуса подают водяной пар удаляющий с поверхности катализатора адсорбированные УВ, отпаренный катализатор направляют на регенерацию заключающуюся в выжигании с поверхности катализатора коксовых отложений, регенерацию ведут в токе горячего воздуха в псевдо-ожиженном состоянии катализатора

3 блок циклона предназначен для отделения мелкодисперсного катализатора от продуктов реакции реактор для производства алкилатов представляет собой каскад реакторов смешения собранных в единый корпус ёмкость разделена перегородками на 5-ть или 6-ть отдельных секций ,в каждой секции установлена мешалка .вдоль вала мешелки в каждую секцию подводят алифины (бутен-1, пропен) продукт перетекает из секции в секцию температуру в аппарате регулируют испарением избытка изобутана ,сырье и свежий изобутан и концентрированная серная кислота поступают перед первой секцией. Последние секции аппарата представляют собой отстойник для отделения чистого гудрона от алкилата

Таким образом в результате знакомства с дисциплиной мы познакомились с химическими реакторами, принципами их функционирования, теоретическими основами процессов протекающих в этих реакторахрпимеры реакторов различных конструкций рассмотрены в течение курса

Лекция (практика)

Реакция гидролиза уксусного ангидрида водой проводится при большом избытке воды. Объемный расход реагента 30 константа скорости реакций гидролиза равна 0,4 сопоставить размеры реакторов для степени превращения 0,1; 0,3;0,5;0,7;0,0,9

Дано:

Решение:

X	РИС-Н	РИВ
0.1	0.277	0.263	8.31	7.9	1.05
0.3	1.071	0.892	32.14	26.76	1.2
0.5	2.5	1.73		51.9	1.45
0.7	5.83		174.9		1.94
0.9	22.5	5.76		178.8	3.9
0.99	247.5	11.51		343.4	21.5

Для гомогенных простых реакции РИВ лучше, чем РИС-Н

Определить объем реактора РИС-Н при К-РИС при проведении простой обратимой реакции, которая выглядит: .

Дано	Решение
	;

Лекция (практика)

Сложные параллельные реакции

Параллельные реакции характеризуются селективностью и интегральной селективностью

Общую селективность можно рассчитать через дифференциальную

Выход вещества для параллельных реакций расчитывается

Задача

Определить объем РИС-Н и общую селективность по целевому продукту R если протекает реакция скорость образования R равна

Конечные концентрации

Время

Так как

Объем реактора:

Задача

Определить объем реактора РИС-Н по условиям предыдущего примера, только в реактор поступает смесь исходных веществ содержащие 90мольных % реагента Аи 10%моль реагента, суммарный расход =20кмоль мольный расход вещества В 0.1 кмоль\мин

Дано:	Решение:
=20кмоль	кмоль

Лекция(практика)

Задача

Дано	Решение
Последовательные реакции. В реакторе идеального вытеснения при постоянной температуре протекают последовательные реакции K1=0,1 К1=0,03 , выход вещества-R. Расход реагента А составляет 15м³/час	Для последовательных реакций первого порядка оптимальное время пребывания в аппарате рассчитывается по уравнению: С_rw=C_R( Ф_R=( Объем реактора: V= Ф_R=
Определить объем аппарата соответствующий максимуму выхода целевого продукта R

Задача

Дано

Решение

Реакторы работающие в неизотермическом режиме при расчете времени пребывания в неизотермических реакторах используют те же уравнения, что и для изотермических, но необходимо помнить, что при изменении температуры в аппарате будут изменяться и константа скорости, и константа равновесия, по этому модель реактора включает и кинетическое уравнение, и уравнение теплового баланса , часто решение возможно только графически ,характерные уравнения теплового баланса реактора.