q — удельная теплота реакции, Дж/кмоль; dx/dt — максимальная скорость реакции, кмоль/м3· с. При наличии кривой изменения концентрации реагирующих веществ во времени максимальное значение скорости реакции определяется непосредственно по графику, как ах '–'
–^–=тах (рис. 2.11). Если имеются уравнения кинетики
реакции, по ним можно рассчитать и максимальную скорость химического превращения. При этом следует учитывать, 'что
для реакции нулевого порядка скорость —
величина постоянная. Тогда
Для реакции первого и более высоких порядков максимальная скорость в начальный период реакции при концентрации хн будет:
QP= Уж(1(К\Хн) —для реакции первого порядка; QP= Vxq(KiXu2) —для реакции второго порядка. По тепловой нагрузке Qf проверяется величина теплооб–менной поверхности аппарата. Если поверхность стенок сосуда F, заключенных в рубашку, будет недостаточна для от–
Рис 211 Изменение концентрации вещества во времени
вода (подвода) тепла, необходимо в аппарат вводить дополнительные змеевики или ставить дополнительный выносной теплообменник. Необходимость установки дополнительных теплообменников возникает при выборе реакторов больших объемов. Это видно из последующего упрощенного анализа. Допустим, что QP—QF. При i/—const и –j–j–s^cinst Qp"будет пропорционально Vx—nD2H, где D — диаметр сосуда; Я — высота сосуда, заключенного в рубашку. При этих условиях
Теплообменная поверхность аппарата, имеющего только рубашку, Р=яОН. *
Тепло, отводимое через эту поверхность,
Во избежание нежелательных явлений (побочных реакций) в пристенном слое обрабатываемой жидкости перепад температур в нем, а следовательно, и АГср, не должны быть большими. Если принять для реактора любого диаметра, что максимально допустимая температура ATOp—const, ~ —gp — = const, где а — диаметр мешалки, коэффициент К лимитирован ; .коэффициентом теплоотдачи от реакционной массы, который в большинстве случаев пропорционален d°>35, то уравнение (2.20) можно записать в виде
t
Из сопоставления выражений (2.20) и (2.22) видно, что с увеличением D величина Qp увеличивается быстрее, чем Qf, и при некотором значении D поверхности рубашки не хватит для отвода тепла Qp.
При эксплуатации реакторов периодического действия следует иметь в виду переменные во времени условия теплообмена. Если реакция идет с понижающейся скоростью, что сопровождается уменьшением QP во времени, то во избежание нарушения теплового режима аппарата необходимо изменять расход теплоносителя или его температуру.
3. РЕАКЦИОННЫЕ АППАРАТЫ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
Применение оборудования непрерывного действия при производстве полимеров позволяет улучшить и стабилизировать качество выпускаемой продукции, резко увеличить производительность, повысить уровень механизации и автоматизации производства и улучшить условия труда. Непрерывные методы проведения реакционных процессов способс¥вуют ускорению протекания процессов превращений, что, несмотря на меньшую по сравнению с аппаратами периодического действия, конверсию исходных мономеров, является причиной повышения их производительности. Кроме того, конструкции аппаратов непрерывного действия позволяют более точно регулировать тепловой режим процесса, давление, состав реакционной смеси и скорость ее перемещения, т. е. создавать наивыгоднейшие условия ведения отдельных стадий процесса. ·'" 35
Если условия интенсификации не будут обеспечены, то непрерывный процесс может оказаться длительнее периодического, что соответственно приведет к снижению его рентабельности.
Разнообразные по конструкции и действию аппараты можно сгруппировать в зависимости от особенностей воздействия на реакционную смесь и подразделить их на реакционные аппараты «идеального вытеснения», «идеального смешения» и комбинированного действия.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.