Основные направления развития предприятий полимерной промышленности, тенденции совершенствования оборудования, страница 18

Секционные колонны в значительной мере лишены этого

недостатка.                                                           ·"

..   Колонный комбинированный аппарат   (рис. 3.7)   предна­значен для получения фенолформальдегидных смол новолач–

43

наго типа. Он состоит из трех секций .1, через которые про­ходит вал 2 с тремя (по числу секций) мешалками 3, полу­чающий вращение от привода, состоящего из электродвига­теля 4 и редуктора 5. Центральное трубы 6 служат для разобщения секций.

Рис. 3.7. Схема трехсекционного комбиниро­ванного колонного реактора: / — секция; 2 — вал; 3 — мешалка; 4 — электродвигатель; 5 — редуктор; 5 — центральная труба; 7 — труба промежуточная

Смесь компонентов непрерывно поступает в загрузочный штуцер а верхней секции и после частичной поликонденсации перетекает через верхний штуцер разгрузки б в нижнюю часть средней секции по трубе 7. Окончательно разгрузка аппарата производится через штуцер в.

44                                                                                                                                                   ·.»

Для изготовления корпуса реактора применяют двух­слойную сталь, а вала и якорных мешалок — высоколегиро–ваную сталь.

Количество реакторов в исходной схеме или число сек­ций в колонне не может быть бесконечным. Максимальное количество ступеней η определяют с помощью коэффициента полезного использования η, который также иногда называют коэффициентом полезного действия, что с точки зрения ме­ханики представляется неверным:

где τρ— продолжительность реакции; Тц — продолжительность цикла.

Установлено, что с ростом количества ступеней величина η растет по экспоненциальной зависимости и после л>10 практически перестает изменяться. Это означает, что в таком случае применение непрерывной схемы взамен периодической уже не дает выигрыша в затратах времени. Поэтому в со­временном производстве количество реакторов в каскадных аппаратах и число ступеней в секционных колоннах не пре­вышает десяти. Окончательно количество ступеней опреде­ляют технологическим расчетом.

Технологический расчет комбинированных реакционных аппаратов заключается в определении оптимального количе­ства их ступеней или секций и их рабочего объема.

Для ориентировочного расчета можно использовать урав­нение (2.4), переписав его в виде

где обозначения те же, что в уравнении (2.4).

Поскольку

Уточяеииый расчет заключается в доставлении диффе­ренциального уравнения кинетики реакции и его интегриро­вания, для чего необходимо знать константу скорости, ре­акции.

Приближенный расчет срстоит в графоаналитической об­работке экспериментальной кривой изменения концентрации реакционной смеси во времени, полученной на модельном аппарате периодического действия.

Задаются числом ступеней, графоаналитическим методом дифференцируют экспериментальную кривую и определяют необходимую скорость реакции в каждой ступени. Затем определяют необходимую концентрацию реакционной смеси в каждой ступени решением уравнений вида

где Сп и Cn_i — концентрация  в  аппаратах последующей η

и предыдущей η—1 ступеней; dcjdi — скорость реакции в n–й ступени реактора; τκ — конечное   время   реакции   (по  эксперимен­тальной кривой);

η — принятое число ступеней (секций). После  определения  концентрации  реакционной смеси  в первой Ci ступени (секции), комбинированного реактора, его •проверяют по общей продолжительности реакции (т), кото­рая должна быть, близка заданной (τ3):

Реакторы пленочного типа можно отнести к комбиниро­ванным аппаратам, поскольку в их конструкции и действии сочетаются принципы идеального смешения и идеального вытеснения.

46