Определение основных размеров реакторов

Зная из кинетических расчетов или опытных данных объем поступающей в реакционный аппарат смеси (нагрузку) и необходимое время её пребывания в реакционной зоне (ч), определяют необходимый объем реакционной смеси в аппарате (м³) по уравнению:

,

где: - коэффициент запаса, который обычно принимают по опытным данным в пределах 1,2…2.

Если в процессе используют твердый катализатор, то объем реакционной зоны определяют как сумму и объема катализатора :

Выбор площади общего сечения Sр.з и высоты Н (или длины) реакционной зоны, обеспечивающих найденный объем , зависит от типа аппарата (идеального смешения, идеального вытеснения и т.п.), степени эндо- или экзотермичности процесса, применяемого тепло- или хладоагента и способа теплообмена.

Если тепловой эффект процесса значителен и происходит теплообмен через стенки аппарата, то именно расчет теплообмена может оказаться определяющим при выборе сечения реакционной зоны или сечения каждой трубки.

При использовании реакторов идеального вытеснения с твердым катализатором определяющей при выборе сечения реакционной зоны Sр.з может оказаться максимально допустимая линейная скорость потока реакционной массы в слое катализатора. Часто в расчетах используют условную (фиктивную) скорость потока, рассчитанную на полное сечение реакционной зоны, которую выбирают так, чтобы при этом не превышал максимально допустимой.

При известном значении площадь общего сечения реакционной зоны вычисляют по формуле: Sр.з=Vн/ . Затем вычисляют высоту реакционной зоны Н= / Sр.з.

Обычно для реакторов идеального вытеснения необходимо соблюдение условия Н>>Sр.з, а часто и более конкретного условия Н/Sр.з 3…5.

Если рассчитаны Sр.з и Н не соответствуют условию (Н>>Sр.з), то значение Sр.з уменьшают либо используют два или более параллельных реакторов.

Для определения необходимого давления на входе в реактор рассчитывают динамическое сопротивление аппарата . При этом учитывают все факторы , создающие сопротивление (сопротивление слоев катализатора, сопротивление в сужениях): .

Контрольные вопросы

1. Как классифицируют реакторы по характеру смешения и вытеснения веществ?

В чем достоинства и недостатки реакторов разного типа?

2. Как классифицируют реакторы по температурному режиму реакционной зоны?

3. Как классифицируют реакторы в зависимости от способа «поддержания» катализатора в реакционной зоне?:

4. Как выбирают размер реактора и соотношение между длиной и площадью сечения реактора?

Дополнительная литература

1. Сороко В.Е. и др. Основы химической технологии – Л.: Химия, 1986

2. Кутепов А.М. и др. Общая химическая технология. – М.: Высшая школа, 1990

Раздел 3. Химико-технологические системы (ХТС)