Общая характеристика гомогенных процессов. Аппаратурное оформление гомогенных некаталитических процессов.

Понятия «химический процесс», «химический реактор». Требования, предъявляемые к химическим реакторам.

• ХП – совокупность операций, позволяющих получить целевой продукт из сырья или полуфабриката.
• ХР – аппарат, в котором реакция сопровождается физическими процессами переноса массы вещества и теплообмена.
• Требования к ХР:

§ обеспечение производительности и интенсивности процесса;

§ простота устройства, ремонтопригодность;

§ высокая селективность;

§ использование максимального количества теплоты;

§ минимум энергозатрат;

§ управляемость;

§ надежность и возможность автоматизации.

Технологические критерии оценки эффективности протекания процесса в химическом реакторе: степень превращения реагента, выход продукта, связь между ними.

· СП – оценка полноты использования сырья; это отношение количества вещества вступившего в реакцию к исходному количеству: Х=(С₀-С_τ)/С₀.

· Теоретический выход – это максимально возможный выход продукта в данной реакции: ф.

§ для обычных реакций: ф=Х;

§ для равновесных реакций: ф=Х/Х^*, где Х^* - равновесная концентрация;

§ в параллельных реакциях: ф=Хφ, где φ – селективность процесса.

Технологические критерии оценки эффективности процесса, протекающего в химическом реакторе: селективность процесса получения продукта, расходные коэффициенты по сырью. Связь селективности со степенью превращения и выходом продукта.

· Селективность процесса - это отношение массы целевого продукта к общей массе полученных продуктов: φ.

§ полная (интегральная) селективность – доля сырья, превратившаяся в целевой продукт:

§ дифференциальная (мгновенная) – отношение скорости превращения исходных реагентов в целевой продукт к суммарной скорости расходования исходных реагентов:

· Расходный коэффициент – характеризует эффективность использования сырья, применительно к производству в целом: β=G_A/G_R.

Уровень химического процесса и уровень химического реактора в иерархической структуре химического производства.

Химическое производство - сложная система. В ней протекают химические реакции, перенос тепла, вещества на молекулярном уровне и в масштабе аппаратов, обмен тепловыми, массовыми, энергетическими, механическими потоками между различными аппаратами и устройствами. Процессы, протекающие, имеют разный масштаб, различное место проведения, разную интенсивность. Структура процессов химического производства иерархическая, последовательно возрастающая по масштабам. Нижний уровень этой иерархии составляют отдельные процессы - явления воздействия на вещества. Процессы могут быть механические, физические, химические. При механическом имеет место изменение физических свойств, агрегатного состояния. В химическом процессе происходит изменение химического состава.

Следующим структурным уровнем процессов химического производства является химико-технологический аппарат - устройство для осуществления процесса - абсорбер, ректификационная колонна, теплообменник, насос, фильтр, химический реактор и др. В каждом из аппаратов может осуществляться несколько процессов. Совокупность аппаратов, в которых осуществляют определенную операцию, назовем агрегатом - третий уровень. Например, химический реактор вместе с теплообменником и смесителем, обеспечивающих режим работы реактора можно классифицировать как агрегат (иногда его называют также реакционным узлом).

Химический процесс на молекулярном и макроуровне, учёт взаимного влияния химической реакции и процессов переноса импульса, массы и теплоты. Кинетическая и диффузионная области процесса.

Общая характеристика гомогенных процессов. Аппаратурное оформление гомогенных некаталитических процессов.

· Характеристика: гомогенные процессы, т. е. процессы, протекающие в однородной среде (жидкие или газообразные смеси, не имеющие поверх­ностей раздела, отделяющих части систем друг от друга) сравни­тельно редко встречаются в промышленности. Для гомогенизации системы в промышленности нередко ис­пользуют поглощение газов или конденсацию паров, растворение или плавление твердых материалов и получают, таким образом, жидкую среду, в которой быстро протекают реакции. Иногда при­меняют испарение жидкостей или выделение из них в газовую фа­зу нужных компонентов и проводят реакции в газовой фазе.

§ Гомогенные процессы в газовой фазе широко используют в технологии органических веществ и горении газооб­разного (парообразного) топлива. Для осуществления этих про­цессов органическое вещество испаряется и затем его пары обра­батываются тем или иным газообразным компонентом.

§ Гомогенные процессы в жидкой фазе характери­зуются большей интенсивностью, чем в газовой.

· Реакторы для гомогенных процессов:

§ Для газовых гомогенных процессов применяются в основном камерные и трубчатые реакторы. Для сме­шения газа применяются сравнительно простые устройства: соп­ло, эжектор, центробежный лабиринтный, каскадный смеситель и др.

§ Для жидкостных гомоген­ных процессов применяются ре­акторы с различными перемешиваю­щими устройствами механического и пневматического типа. Для повыше­ния КПД (выхода продукта) исполь­зуют прямоточные аппараты большой длины, батареи из нескольких реакто­ров, а также многосекционные аппа­раты, в которых степень превращения возрастает с увеличением числа сек­ций. Реакционные аппараты снабжены теплообменниками (рубашки, змееви­ки) для подвода или отвода тепло­ты. Широко применяются реакторы с различными видами механических мешалок и другими типами перемешивающих устройств, обеспечивающих режим, близкий к полному смешению. В качестве примеров следует указать реакторы сме­шения с пропеллерной мешалкой, пневматическим переме­шиванием, со струйно-эжекторным смешением. В установке со струйно-эжекторным смешением теплообменник может служить холодильником или подогревателем. Вследствие перемешивания эти реакторы изотермичны. Для повышения КПД используются каскад реакторов с мешалками или секционирован­ные реакторы с мешалками или без мешалок.

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: