Подготовка воды для производственных процессов. Изложение способов водоподготовки на предприятии (стр. 3 из 3)
В реакторах смешения, как правило, эффективнее, чем при режиме вытеснения, протекают реакции с высокими концентрациями реагентов и при больших тепловых эффектах реакции. Интенсивное перемешивание улучшает условия теплопередачи; уменьшаются теплообменные поверхности для отвода (или подвода) теплоты, от реагирующей системы.
С другой стороны, перемешивание может вызвать нежелательное истирание твердых реагентов, эрозию аппаратуры, усиление уноса из реактора измельченных твердых частиц или капель жидкости. Энергетические затраты в реакторах смешения могут быть в несколько раз выше, чем при режиме вытеснения.
Таким образом, для выбора модели реактора необходимо сопоставить все положительные и отрицательные стороны предполагаемых типов реакторов и остановиться на такой модели, которая обеспечит, в конечном счете наиболее экономическое осуществление процесса.
Единичный реактор и каскад реакторов полного смешения.Сравнение распределения концентраций в единичном реакторе полного смешения и в каскаде, состоящем из реакторов смешения одинакового объема, приведено в таблице.
Движущая сила процесса DС в каскаде будет больше, чем в единичном реакторе. Разница в DС будет тем большей, чем большее число реакторов в каскаде. При бесконечно большом числе реакторов в каскаде DС каскада приближается к DС реактора идеального вытеснения.
Реакторы периодического и непрерывного действия. Реакторы периодического действия работают при нестационарном технологическом режиме. При этом независимо от степени перемешивания реагирующих масс изменяются во времени не только концентрации реагентов, но и температура, давление, а соответственно и константа скорости процесса. Если периодический реактор работает в режиме полного смешения, то время, необходимое для достижения заданной степени превращения, рассчитывается по характеристическому уравнению (см. табл.), которое совпадает с характеристическим уравнением реактора идеального вытеснения (см. табл.). Следовательно, если были бы возможны одинаковые условия проведения процесса в реакторах периодического действия и идеального вытеснения, то их объемы были бы равны между собой. Однако, условия протекания процессов в промышленных проточных реакторах, как правило, лучше, чем в периодических.
Кроме того, производительность реактора периодического действия ниже, чем реактора идеального вытеснения, работающего непрерывно, потому что при использовании периодически действующего реактора затрачивается некоторое время на загрузку реагентов, после чего в нем происходит химическое превращение. По окончании реакции производят опорожнение реактора, на что также требуется определенное время. Следовательно, работа такого реактора складывается из чередующихся циклов: загрузка — химическое превращение — разгрузка. При этом полезным периодом работы реактора является стадия химических превращений.
Таким образом, использование периодически работающих реакторов целесообразно для малотоннажных производств, например реактивов, некоторых катализаторов, фармацевтических и лакокрасочных материалов.
4. Технологические связи между элементами ХТС
Химико-технологически есистемы представляют совокупность физико-химических процессов и средств для их проведения с целью получения продукта заданного качества и в требуемом количестве.
ХТС состоит из элементов, из отдельных частей, в которых протекают технологические операции, необходимые для достижения цели, поставленной перед ХТС.
Конкретные ХТС отличаются большой сложностью и разнообразием структур, практически все конкретные структуры могут быть при помощи декомпозиции и агрегации элементов (объединение нескольких элементов в так называемый суперэлемент) сведены к небольшому числу типовых структур с характерным соотношением направлений соединяющих их потоков.
Последовательная технологическая связь - это такая связь (рис.1, а), когда поток, выходящий из одного элемента, является входящим для следующего и все технологические потоки проходят через каждый элемент системы не более одного раза. Последовательное соединение элементов - основной прием в химической технологии, так как оно соответствует многошаговому принципу переработки сырья в качественно различных элементах.
Параллельная технологическая связь - это такая связь, когда выходящий из i-гo элемента ХТС поток разбивается на несколько параллельных подпотоков (рис. 1, б). Параллельная технологическая связь применяется для повышения мощности, надежности, гибкости ХТС, а также при параллельном получении на базе одного исходного вещества двух или нескольких продуктов.
Последовательно-обводная технологическая связь (байпас) - это такая технологическая связь, при реализации которой часть выходного потока из одного элемента минует некоторые элементы ХТС в последовательной цепи аппаратов, а затем снова объединяется с основным потоком. Примером такой связи является цепочка аппаратов: делитель потоков, теплообменник, смеситель потоков (рис. 1, 3) для регулирования температуры на выходе теплообменного узла. Кроме того, байпас широко применяется в системах переработки с последующим смешением, где для обеспечения заданного состава и качества продукта необходимо переработать не весь поток, а лишь часть его. Потоки смешиваются в таком соотношении, чтобы получился продукт заданного качества.
Обратная технологическая связь (рис. 1, г) характеризуется наличием рециркуляционного потока, связывающего выход последующего элемента ХТС с входом предыдущего.
Обратная технологическая связь предусматривает многократное возвращение потоков в один и тот же элемент системы. Типичными примерами ХТС с обратными связями являются ХТС синтеза метанола. аммиака и др.
а)
Рис.1. Технологические связи
