Дослідження сутності хімічного реактора - апарату, у якому здійснюються хімічні процеси, що поєднують хімічні реакції з масо- і теплопереносом. Структура математичної моделі хімічного реактора. Причини відхилення реальних реакторів від моделей РІЗ та РІВ.
Аннотация к работе
Тема реферату «Хімічні реактори» з дисципліни «Загальна хімічна технологія». 2.розглянути: - модельні реактори (РІВ, РІЗ-П, РІЗ-б) та каскад реакторів; Хімічним реактором називається апарат, у якому здійснюються хімічні процеси, що поєднують хімічні реакції з масо-і теплопереносом.За гідродинамічною обстановкою розрізняють: - реактори змішування - ємкісні апарати з перемішуванням механічною мішалкою, або циркуляційним насосом; з проміжним тепловим режимом - тепловий ефект реакції частково компенсується обміном тепла з оточуючим середовищем, а частково визиває зміну температури оточуючого середовища; авто термічні реактори - підтримка температури здійснюється за рахунок теплового ефекту реакції без використання зовнішніх джерел енергії. За способом організації процесу: - періодичної дії - всі реагенти поміщуються в реактор до початку реакції, а вивантажуються після її закінчення; безперервної дії - всі окремі стадії процесу (подача реагентів, реакція, вивантаження продуктів реакції) здійснюються паралельно;Моделювання - це метод вивчення різних обєктів, при якому дослідження проводять на моделі, а результати кількісно поширюють на оригінал. Модель може являти собою зменшену по визначених законах (чи в деяких випадках збільшену) копію реального обєкта. Але моделлю може бути і визначена система представлень про реальний обєкт, що виражається як сукупність математичних структур, рівнянь, нерівностей, таблиць, графіків. При розробці математичної моделі доцільно використовувати ієрархічний підхід до реактора як до складної системи. Реактор і реакційний вузол, будучи складними обєктами, мають багатоступінчасту структуру і їхні математичні моделі будуються послідовно на основі попередньої побудови їхніх складових частин і введення співвідношень, що звязують перехід з одного рівня на іншій.Реактор ідеального змішування періодичний називаний скорочено РІЗ - П, являє собою апарат з мішалкою, у який періодично завантажуються реагенти. Реагенти завантажуються спочатку операції. При цьому процес складається з трьох стадій: завантаження сировини, його обробки (хімічне перетворення) і вивантаження готового продукту. Після проведення всіх цих операцій вони повторюються знову. тривалість одного циклу, проведеного в періодичному реакторі, визначається по рівнянню У такому реакторі створюється дуже інтенсивне перемішування, тому в будь-який момент часу концентрація реагентів однакова у всьому обємі апарата і змінюється лише в часі, по мірі протікання хімічної реакції.У реакторах безупинної дії (чи проточних) живлення реагентами і відвід продуктів реакції здійснюється безупинно. Тоді, Рівняння можна записати у вигляді: Величина в рівнянні вимірюється в одиницях часу і характеризує середній час на протязі якого оновлюється вміст проточного реактору. В проточному реакторі ідеального змішування ці частинки миттєво і рівномірно розподіляються по всьому обєму апарату, і так як з апарату безперервно виходить потік продуктів, то в момент входу частинок до апарату якась їх кількість може влучити до вихідного потоку. Допущення, які прийняті для гідродинамічного опису такого реактору наступні - у потоці відбувається повне змішування частинок, тобто будь-яка зміна концентрації речовини на вході потоків у зону ідеального змішування миттєво розподіляється по всьому обєму зони ідеального змішування. Для розрахунку реактору безупинного реактору ідеального змішування (РІЗ-Б) в якому протікає проста незворотна реакція n-го порядку в загальному випадку використовують характеристичне рівняння: , де xj - ступінь перетворення реагенту j;В одиничному реакторі ідеального змішання (РІЗ - Б) унаслідок того, що концентрація реагентів миттєво знижується до скінченої величини, швидкість реакції при великому ступені перетворення невелика, тому для досягнення високого ступеня перетворення потрібен реактор великого обєму. Каскад являє собою декілька послідовно зєднаних проточних реакторів (секцій) ідеального змішування Математична модель каскаду реакторів ідеального змішування, що працює в ізотермічному режимі, являє собою систему рівнянь матеріального балансу по якомусь учаснику реакції, що включає, щонайменше, m рівнянь по числу секцій каскаду. Концентрація вихідного реагенту в такій системі знижується до кінцевого значення не відразу, а поступово від реактора до реактора.Основними факторами порівняння хімічних реакторів, які мають визначати вибір типу апарату, є кінетика хімічних реакцій, відношення порядків основної та побічної реакцій, а також розподіл часу перебування концентрацій реагентів та температур в реакційному обємі. Загальне правило вибору реактора: Якщо залежність між ступенем перетворення й вибірковістю падає, то варто вибирати реактор змішування періодичної дії або реактор витиснення, для реакцій зі зростаючою залежністю - реактор змішування безперервної дії.Роботу проточного безперервно діючого реактору можна охарактеризувати наступним чином: в апарат поступає реакційний потік і якимсь способом від вхідного отвору до вихідного. При цьому п
План
Зміст
Вступ
1. Класифікація хімічних реакторів
2. Структура математичної моделі хімічного реактора
3. Реактор ідеального змішування періодичний
4. Реактори ідеального змішування безупинної дії
5. Реактор ідеального витиснення (РІВ)
6. Каскад реакторів ідеального змішування
7. Вибір хімічних реакторів
8. Причини відхилення реальних реакторів від моделей РІЗ та РІВ
9. Реактори для окремих хіміко-технологічних процесів