Выбор реакторных устройств

1.

ВЫБОР
РЕАКТОРНЫХ
Образец
подзаголовка
УСТРОЙСТВ

2.

ВЫБОР
РЕАКТОРНЫХ УСТРОЙСТВ
Учитывая сложность процессов,
протекающих в реакторах, а также
поливариантность самих реакторных
устройств, выбор конструкции
реакторного устройства должен
проводиться
на основе
системного
Образец
подзаголовка
подхода. Тем более что очень часто
наблюдаются конкурентные ситуации
при организации технологического
процесса только в рамках реакторного
устройства.

3.

ВЫБОР
РЕАКТОРНЫХ УСТРОЙСТВ
В связи с этим при выборе
реакторного
устройства
необходимо учитывать все
технологические
и
Образец подзаголовка
экономические
требования.
При этом на каждом этапе
следует проводить сравнение
разных вариантов.

4.

ВЫБОР
РЕАКТОРНЫХ УСТРОЙСТВ
Одной из важнейших характеристик
реакторных устройств является удельная
производительность, численно равная
количеству
основного
продукта,
получаемого с единицы реакционного
объема в единицу времени. В случае
Образец подзаголовка
гетерогеннокаталитических
процессов
объем продукта может относиться к
единице массы катализатора. Удельная
производительность реактора связана
непосредственно с кинетикой химических
процессов и типом реактора.

5.

ВЫБОР
РЕАКТОРНЫХ УСТРОЙСТВ
Сравнение непрерывно действующего реактора
и реактора периодического действия показывает,
что для достижения одной и той же удельной
производительности в аппаратах требуется разное
время. В реакторах периодического действия ко
времени химического процесса т необходимо
добавлять время т0, затрачиваемое на загрузку,
выгрузку, охлаждение и нагревание потоков.
ВлияниеОбразец
дополнительного
времени сильнее
подзаголовка
всего проявляется при проведении быстрых
химических реакций. В этом случае явно невыгодно
использовать реакторы периодического действия. И
наоборот, для реакций, протекающих медленно и в
малом объеме, могут применяться реакторы
периодического действия.

6.

ВЫБОР
РЕАКТОРНЫХ УСТРОЙСТВ
Другим очень важным фактором при
выборе реакторного устройства является метод
подвода или отвода тепла.
Количество тепла, которое выделяется или
поглощается при осуществлении химического
процесса, всегда пропорционально количеству
реагирующих веществ (реакционному объему).
Образец
подзаголовка
Количество
тепла,
подводимого или
отводимого при осуществлении процесса,
должно быть пропорционально поверхности
теплообмена реактора.
Объем реактора и его поверхность
неодинаково зависят от его диаметра.

7.

ВЫБОР
РЕАКТОРНЫХ УСТРОЙСТВ
С увеличением размеров аппарата, в том
числе его реакционного объема, уменьшается
удельный отвод тепла в нем, т. е. количество
тепла, приходящегося на единицу объема
реактора. Поэтому с увеличением реакционного
объема термические условия работы реактора
должны приближаться к адиабатическим, а в
небольшом по размеру реакторе — к
Образец подзаголовка
изотермическим.
Это значит, что при неинтенсивном
теплообмене с окружающей средой на практике
целесообразно использовать реакторы большого
размера (аппараты с большими реакционными
объемами), а при интенсивном — с малыми
реакционными объемами (небольшие аппараты).

8.

ВЫБОР
РЕАКТОРНЫХ УСТРОЙСТВ
При выборе типа реактора основное значение
имеет анализ кинетических факторов, их взаимосвязи,
а также механизма процесса.
Сравнение выходов продукта (продуктов) в
непрерывно работающих реакторах идеального
смешения и вытеснения, а также периодически
действующего реактора идеального смешения и их
реакционных объемов при постоянной конверсии
Образец
подзаголовкареакций
показывает, что
в случае последовательных
целесообразно использовать реактор периодического
действия или реактор вытеснения. Однако если
необходимо иметь интенсивный тепло- и массообмен
между реагирующими веществами, то можно
применять каскад реакторов с перемешиванием (при
незначительном снижении выхода).

9.

ВЫБОР
РЕАКТОРНЫХ УСТРОЙСТВ
Для последовательных реакций, когда
продуктом
служит
промежуточное
вещество, объем реактора вытеснения
всегда меньше объема реактора смешения
(при одинаковой степени превращения).
Такое
же
соотношение
между
Образецобъемами
подзаголовка
реакционными
реакторов
наблюдается в случае, когда скорость
реакции
уменьшается
вследствие
накопления продуктов.

10.

ВЫБОР
РЕАКТОРНЫХ УСТРОЙСТВ
Для проведения простых реакций
первого порядка в каскаде аппаратов
идеального смешения их реакционные
объемы должны быть одинаковыми, а в
случае когда реакции сложные и порядок
основной реакции выше, чем побочных
подзаголовка
реакций, Образец
объем каждого
последующего
аппарата в каскаде больше объема
предыдущего.

11.

ВЫБОР
РЕАКТОРНЫХ УСТРОЙСТВ
При низких концентрациях исходных
веществ требуемый реакционный объем
будет меньше в случае использования
аппаратов смешения, а не аппаратов
вытеснения.
Для реакций, протекающих медленно и
Образец
подзаголовка
требующих
длительного
времени,
наименьший реакционный объем будет
при использовании каскада реакторов с
перемешиванием.

12.

Периодические и
полупериодические
Образец подзаголовка
реакторы

13.

Выбор реакционного узла для гомогенных
реакций. Конструктивное оформление
Гомогенные периодические и полупериодические
процессы .
Для аппаратурного оформления периодических и
полупериодических процессов чаще всего используют
аппараты с мешалкой, реже используют полые реакторы
и снабженные выносными центробежными насосами.
Вообще процесс перемешивания применяется для
интенсификации процессов тепло- и массообмена и
соответственно химических процессов. Кроме того,
перемешивание используется для получения однородных
смесей. Общая скорость химического взаимодействия в
среде жидких реагентов или в смеси реагентов и
катализатора
определяется соотношением скоростей
диффузии и массообмена.

14.

Выбор реакционного узла для гомогенных
реакций. Конструктивное оформление
Перемешивание ускоряет подвод реагентов к друг другу,
уменьшает диффузионное сопротивление, выравнивая
концентрации реагентов во всем объеме аппаратов. Если
считать, что концентрация реагентов в реакционном
объеме
выравнивалась при перемешивании, то
дальнейшего влияния перемешивания на химическую
реакцию не должно быть. Однако в химической реакции
происходит поглощение или выделение теплоты. Отвод
или подвод теплоты и выравнивание температуры
реакционной смеси при перемешивании значительно
ускоряется. Таким орбразом, перемешивание желательно
при
проведении
обеих
стадий
химического
взаимодействия:
диффузионного/массообменного
процесса и собственно химической реакции.

15.

Способы перемешивания, использующиеся в
химической технологии:
Механическое
Образец подзаголовка

16.

Способы перемешивания, использующиеся в
химической технологии:
Циркуляционное
Образец подзаголовка

17.

Способы перемешивания, использующиеся в
химической технологии:
Барботажное
(здесь не рассматривается)
Образец подзаголовка

18.

Выбор реакционного узла для гомогенных
реакций. Конструктивное оформление
Циркуляционное перемешивание.
Реагенты подаются в реактор. Циркулирующий готовый
продукт
прокачивается насосом через теплообменник .
Теплота, выделяющаяся при реакции идет не только на нагрев
вновь поступающей смеси, но и на повышение температуры
циркулирующего продукта. Вследствие циркуляции части
продукта удается избежать перегрева реакционной массы.
Кратность Образец
циркуляции подзаголовка
должна быть высокой (отношение
количества циркулирующего продукта к количеству вновь
поступающей
реакционной
смеси.
Циркуляционное
перемешивание выгодно применять в том случае, когда
необходим отвод теплоты через развитую поверхность
теплообмена.

19.

Барботажное перемешивание
Применяется
когда
требуется
кратковременное
перемешивание.
Механическое перемешивание
В аппаратах с мешалкой перемешивание проходит за счет
введение в среду механической энергии. Мешалкам сообщается
вращательное движение непосредственно от электродвигателя,
либо через редуктор. Реакторы с мешалками, как правило,
однотипны по устройству и отличаются лишь рабочим давлением,
конструкцией мешалок, наличием теплообменных элементов.
Аппараты, работающие
под давлением изготавливают с
Образец подзаголовка
эллиптическими днищами. Аппараты без давления имеют
плоское днище и плоскую тарельчатую крышку. При работе с
вязкими жидкостями или при наличии осадков применяют
аппараты с коническими днищами, облегчающими развязку
аппарата.

20.

Механическое
перемешивание
осуществляется с помощью мешалок
различного
типов.
Количество
конструктивных разновидностей мешалок
очень велико целесообразно разделить их
на следующие группы:
Образец подзаголовка

21.

Типы мешалок
1. Тихоходные мешалки лопастного
(лопастные, рамные, якорные)
Образец подзаголовка
типа

22.

Тихоходные мешалки лопастного типа
Для жидкостей с динамической вязкостью 1. 10-3Па.с. Диаметр d
мешалок этой группы рекомендуется применять в долях от
диаметра D аппарата: (0,5 – 0,7)D.
Для якорных мешалок d=0,9D.
Тихоходные мешалки имеют относительно большие размеры и
малую скорость вращения (12-80 об/мин). Простейшая лопастная
мешалка имеет две горизонтальные лопасти. Могут применяться
мешалки с двумя, тремя парами лопастей. Крепление лопастей –
сваркой. Кроме того крепятся на хомутах (с помощью болта и
гайки). Скорость
конца лопасти
равна W=2 – 3 м/сек. При
Образец
подзаголовка
вращении
такой
мешалки
жидкость
отбрасывается
перпендикулярно, между стенок создается повышенное давление.
Ударившись об стенку жидкость отбрасывается вверх и вниз. У вала
– воронка; это не благоприятно, т.к возникает подъем жидкости на
периферии, поэтому необходимо учитывать коэффициент
заполнения.

23.

Тихоходные мешалки лопастного типа
Достоинства – просты в изготовлении,
дешевы.
Недостатки – тихоходны, моторы выпускают
на 740 – 1400 об/мин, значит необходим редуктор
(потеря энергии).
Чтобы уменьшить образование воронки
Образец подзаголовка
лопасти крепят под углом к оси вала (обычно с
углом наклона 450).

24.

Для
перемешивания
вязких
жидкостей, и так же для перемешивания
больших объемов жидкостей применяют
рамные мешалки, состоящие из двух пар
горизонтальных лопастей, соединенных
одной
или
несколькими
парами
вертикальных планок.
Якорные мешалки применяют для
обработки вязких и застывающих
жидкостей. Профиль якорной мешалки
Образец
подзаголовка
повторяет
очертания аппарата и при
вращении она не допускает налипания
жидкости на стенки аппарата или
образования около стенок застойных
мест.

25.

Типы мешалок
2. Быстроходные мешалки (пропеллерные, турбинные)
Образец подзаголовка

26.

Быстроходные мешалки
Для этой группы мешалок d = 0,25 – 0.33D, W=3 – 7
м/сек, n= 100 – 1000 об/мин. Пропеллерные мешалки :
имеют три или четыре лопасти расположенные
винтообразно. Лопасти делают плоскими или с
изогнутым профилем. Наиболее распространены
мешалки с тремя лопастями, т.к при этом происходит
уравновешивание сил, действующих на все лопасти и
Образец
подзаголовка
уменьшается
вибрация
вала. Пропеллерные мешалки
образуют
интенсивные
вертикальные
потоки
жидкости.
Достоинства - небольшой расход
энергии,
невысокая стоимость изготовления, до 6 Па.с.

27.

Быстроходные мешалки
Другой тип быстроходных
мешалок – турбинные мешалки,
работающие
по
принципу
рабочего колеса центробежного
насоса.
Турбина
всасывает
жидкость и центробежная сила
отбрасывает
её к периферии.
Образец
подзаголовка
Недостаток
-сложность
изготовлении.
Достоинства – до 50 Па.с
(интенсивность достаточная)

28.

Специальные мешалки
Для
перемешивания
жидкостей,
обладающих
специфическими
свойствами (высоковязкие и др.)
Образец подзаголовка

29.

3. Специальные мешалки (кребковые и т.д)
Образец подзаголовка
а) ленточная; б) ленточная со скребками; в) скребковая; г) шнековая с направляющей
трубой;
1 — штанга; 2 — лопасть; 3 — скребок; 4 — направляющая труба

30.

Достоинством
механических
мешалок является их универсальность.
Мешалки применяются для
1)любых сред
2)любых
условий
протекания
процесса (P, t, агрессивность среды)
подзаголовка
3) Образец
в
любом
конструктивном
исполнении.

31.

По типу создаваемого мешалкой потока жидкости в
реакторе
различают
мешалки,
обеспечивающие
тангенциальное, радиальное, осевое и смешанное течение.
При тангенциальном течении жидкость в аппарате
движется по концентрическим окружностям параллельно
плоскости вращения мешалки.
Радиальное течение характеризуется направленным
движением потока от мешалки к стенкам аппарата,
перпендикулярно оси вращения мешалки.
Образец
подзаголовка
Осевое
течение жидкости
направленно параллельно
оси вращения мешалки..

32.

Тип мешалки выбирается с учетом вязкости
жидкости.
Для перемешивания жидкостей с низкой и
средней вязкостью (от 10-3 до 101 Па.с)
рекомендуется применять турбинные мешалки с
прямыми
ровными
лопатками
или
пропеллерные мешалки.
Образец подзаголовка
Пропеллерные
мешалки
создают
преимущественно осевые потоки, а турбинные
– радиальные.

33.

Конструкция аппарата с мешалкой
1 — привод аппарата;
2 — стойка привода;
3 — уплотнение вала;
4 — вал мешалки;
5 — корпус;
6 — опора аппарата (лапы);
7 — рубашка;
Образец
подзаголовка
8 — отражательная
перегородка;
9 — мешалка;
10 — труба передавливания
11-муфта

34.

Конструкция аппарата с мешалкой
Привод: чаще всего используется
электрический привод, хотя в некоторых
случаях можно применять паровой или
гидравлический привод для больших
реакторов,
когда
трудно
подобрать
двигатель взрывобезопасного исполнения.
Образец
подзаголовка приводы с
Наиболее
распространены
вертикальным
или
горизонтальным
расположением валов.

35.

Конструкция аппарата с мешалкой
Вертикальный вал может входить в аппарат через крышку
или днище. При наличии в аппарате взрывоопасных газов,
удобнее осуществлять ввод вала через днище, что препятствует
утечке газа. Верхний привод прост в изготовлении и
эксплуатации, позволяет проводить ремонт уплотнения и
мешалки без слива рабочей среды из аппарата. Недостаток
верхнего привода – необходимость полной разборки верхней
части аппарата при ремонте вала или мешалки.
Уплотнение установленное
в верхней части аппарата,
работает при контакте с парогазовой средой и имеет длинный
Образец подзаголовка
вал, если мешалку необходимо располагать близко к днищу
аппарата.
Нижний привод может работать с коротким валом и ,
соответственно, иметь большую частоту вращения. Уплотнение
контактирует с рабочей средой. При ремонте уплотнения и
мешалки необходим слив рабочей среды из аппарата.

36.

Конструкция аппарата с мешалкой
Приводы с вводом вала через крышку
формализованы
НИИ
Химмашем.
Уплотнения вращающихся валов служат для
создания
герметичности
между
неподвижными и подвижными деталями.
Применяются в основном сальники с
подзаголовка
мягкимиОбразец
и твердыми
уплотняющимися
набивками. (хлопчатобумажные, пеньковые
асбестовые материалы, фторопласт).

37.

Работа
характеризуется
интенсивностью
перемешивания(качественный показатель)
и N
мощностью. Процесс перемешивания механическими
мешалками сводится к внешней задаче гидродинамики.
Во всех критериях подобия при перемешивании
гомогенной ньютоновской жидкости в качесве
определяющего линейного размера используется
диаметр мешалки (dм).
Выражение
модифицированных
критериев
Образец
подзаголовка
Рейнольдса Re
и
Фруда
Frм
м
n – число оборотов мешалки в единицу времени.

38.

Критерий используется для определения мощности,
затрачиваемой на перемешивание и выбор соответствующего
мотора.
Употребляемая мощность
C – коэффициент зависящий от Re и характеристики
перемешивания.
Образец подзаголовка
складывается из КПД привода. N – на преодоление
сил трения и инерции. При пуске Nn =(1,5 – 2)N

39.

При
перемешивании
жидкости
механическими
мешалками различают ламинарный (Reм<30) и турбулентный
(Reм>102) режимы.
Потоки, производимые в аппарате рабочим колесом
мешалки увлекают движущуюся с меньшей скоростью или
неподвижную жидкость, что приводит её к однородному
перемешиванию во всем объеме аппарата. При повышении
вязкости жидкости силы вязкостного трения, что
ограничивает
их распространение,
Образец
подзаголовкачастью, лежащей
непосредственно в близи рабочего колеса. Вследствие этого
возникают застойные зоны, так что однородного
перемешивания не достигается.

40.

Для гомогенной жидкости, когда скорость процесса
определяется
химическими
превращениями,
а
гидродинамические условия, казалось бы, не являются
определяющими, теплопередача зависит от гидродинамики
системы. При наличии застойных зон это может привести к
неравномерному распределению t 0
в объеме реактора
(dT/dV≠0) и, как следствие, возможно нарушение условия
dCi/dV=0
Для улучшения перемешивания можно увеличить число
оборотов мешалки
Образец
и диаметр
подзаголовка
её рабочего класса, как это
следует из уравнения модифицированного критерия
Рейнольдса. Это позволяет расширить зону перемешивания,
но увеличивает затраты мощности на перемешивание.

41.

При работе высокоскоростных турбинных и
пропеллерных мешалок в аппарате могут
образовываться центральные вихревые воронки.
Жидкость вращается в направлении движения
мешалки, с увеличением числа оборотов,
которой воронка углубляется до тех пор, пока не
достигнет самой мешалки. Эффективность
перемешивания при образовании центральной
вихревой воронки снижается. Повышение
эффективности в этом случае достигается путем
использованияОбразец
в аппаратах
отражательных
подзаголовка
перегородок. За перегородкой понижается
скорость
движения
жидкости,
возникает
перекрещивание потоков и увеличивается
интенсивность перемешивания.

42.

Для большинства процессов рекомендуется
использовать аппарат стандартной конструкции,
обеспечивающий интенсивное перемешивание.
В реальных условиях следует обосновывать
отклонения конструкции аппарата от стандартной.
Образец подзаголовка

43.

Теплообмен в химических
реакторах
Классификация методов отвода и подвода тепла и организация
теплообмена.
Следует остановиться на вопросах обеспечения необходимой
температуры реакции – отвода или подвода тепла. Часто реактор снабжен
рубашкой, являющейся теплообменной поверхностью. Теплоотдача от
рубашки к среде рассчитывается
уравнению:
Образец поподзаголовка
µ - динамическая вязкость жидкости
µст - динамическая вязкость жидкости при температуре стенки
Достоинства – применение рубашки облегчает чистку поверхности
аппарата.

44.

Теплообмен в химических
реакторах
Достоинства – применение рубашки облегчает чистку поверхности
аппарата
Недостаток – рубашка имеет большую толщину стенок,
обуславливает большие потери теплоты в окружающее пространство и
малую теплоотдачу, особенно для эмалированных аппаратов (вследствие
малой теплопроводности эмали).
Ввиду ограниченной поверхности и не способности обеспечить
требуемый
теплообмен
прибегают
к
установке
внутренних
подзаголовка
теплообменных Образец
элементов, наиболее
распостраненным из которых
является змеевик, расположенный вокруг мешалки, как это изображено
на слайде.
Такие змеевики применяются часто, но они очень неудобны если из
реакционной жидкости могут выделяться загрязнения, что имеет место,
например, в случае полимеризационных процессов. Недостатком такого
расположения змеевиков является сложность их чистки. Этого недостатка
лишены разборные вертикальные пучки труб, распологаемые вдоль
стенок реактора.

45.

Теплообмен в химических
реакторах
Реакционный аппарат с выносным теплообменником проще в
изготовлении и эксплуатации и удобен в тех случаях и удобен в тех
случаях когда необходим интенсивный теплообмен. В этом случае
размеры теплообменной аппаратуры, практически ничем не
лимитированы.
В некоторых случаях тепло
реакции снимается за счет
испарения части реакционной массы . Образовавшиеся пары
Образец
подзаголовка
попадают в обратный
конденсатор
– холодильник., из которого в
виде жидкости или некоторой её части попадает вновь в зону
реакции. Такой способ теплосъема удобен тем, что
1.На испарение тратится большое количество тепла
2.Коэффициенты теплопередачи при конденсации паров
жидкости бывают очень большими, что обеспечивает относительно
малые размеры выносной поверхности теплообмена.

46.

Характеристики теплоносителей и
хладагентов
Для
осуществления
реакций,
сопровождающихся тепловым эффектом, для
поддержания оптимальной температуры в
реакционной
зоне необходимо
либо подводить,
Образец
подзаголовка
либо отводить тепло. С этой целью
применяются различные теплоносители и
хладагенты.

47.

Характеристики теплоносителей и
хладагентов
Образец подзаголовка

48.

Характеристики теплоносителей и
хладагентов
Дешевым и распространенным теплоносителем являются топочные
газы, позволяющие достичь температур порядка 1000 С0 и выше.
Недостаток – невозможность обеспечить достаточно высокий
коэффициент теплоотдачи (α = 10 – 25 ккал/м2.ч.град) . Поэтому аппараты
получаются с большими поверхностями теплообмена. Когда процессы
проводятся при умеренных температурах, применение топочных газов с
высокой температурой нежелательно, т.к могут происходить местные
Образец
перегревы реакционной
массы подзаголовка
у стенки реактора. Для уменьшения
температуры топочных газов применяют их рециркуляцию, т.е
возвращение части охлажденных газов (прошедших теплообменник ) для
разбавления свежих. В результате уменьшается опасность перегрева
стенок реакционных аппаратов и создается более благоприятные условия
для равномерного обогрева. Кроме того, применение циркуляции
увеличивает интенсивность теплообмена, т.к увеличивается количество и
соответственно скорость газов, проходящих через аппарат.

49.

Характеристики теплоносителей и
хладагентов
Образец подзаголовка

50.

Характеристики теплоносителей и
хладагентов
Водяной пар – дешевизна, термическая устойчивость и
высокие
значения
коэффициента
теплоотдачи
при
конденсации (до 20000 ккал/ м2.ч.град). Однако применение
его ограничевается сравнительно невысокими достижимыми
температурами (t=374,16 0С). Кроме того, насыщенный
водяной пар при повышенных температурах имеет высокое
давление. Так уже
при 310 0Сподзаголовка
,Р=100атм =9807кПа
Образец
Использовать такой пар целесообразно только в том случае
если реактор работает при соответствующем давлении. Для
аппаратов, работающих при нормальном давлении, применять
пар высокого давления в качестве теплоносителя
бессмысленно, т.к придется конструировать аппарат,
способный выдерживать давление теплоносителя.

51.

Характеристики теплоносителей и
хладагентов
Среди паров органических веществ, используемых в качестве
теплоносителей, широкое применение имеют пары дифенильной
смеси. Это эвтектическая и азеотропная смесь дифенила (23,5%) и
дифенилового эфира (76,5,%) и известна под различными другими
названиями: даутерм а, динил,ВОТ.
Достоинство - относительно низкое давление насыщенных
паров при довольно высокой температуре.
Образец
подзаголовка
0С
При 350 – 400
- давление
насыщения 5,3 – 10,6 атм.
Предельная
рабочая
температура
дифенильной
смеси
ограничивается её термической стойкостью (385 – 400 0С).
Дифенильная смесь не смешивается с водой и не поглощает влагу,
обладает большой проницаемостью, поэтому все коммуникации на
сварке или шип-паз.находят применение также пары нафталина,
дифенила, дифенилового эфира.

52.

Характеристики теплоносителей и
хладагентов
Находят применение и жидкие теплоносители: минеральные
масла,
глицерин,
тетрахлордифенил,
кремнийорганические
соединения.( смеси арил- и алкилполисилоксаны.)
Температурный предел применения минеральных масел
несколько ниже их температуры вспышки и равен 200-3000С.
Глицерин применяется до t = 220 – 250 0С. Si – орг. Соединения до
350 – 400 0С. Применяются
жидкие металлы и их
Образецнеорганические
подзаголовка
сплавы Вуда, Розе. Обеспечивают равномерную температуру
нагрева, хорошие условия теплообмены, высокий температурный
интервал. Применяется в тех случаях, когда процессы
чувствительны к колебаниям температуры. Особенно тонкое
регулирование температуры достигается с применением металлов и
сплавов в следствии их очень малой тепловой инерции.

53.

Характеристики теплоносителей и
хладагентов
Электрический обогрев, ввиду относительно высокой
стоимости электроэнергии, применяется сравнительно редко
и преимущественно в небольших установках.
Для отвода тепла реакции часто используется вода:
промышленная(речная, озерная, морская), и артезианская. В
зависимости от
времени года
и климатических условий
Образец
подзаголовка
температура колеблется от 4 до 250С. Артезианская вода имеет
температуру около 100С. Имеет применение так же
промышленная
вода,
специально
охлажденная,
так
называемая нулевая (захоложенная)
вода, имеющая
температуру, близкую к 00С
1)Вода 2) Рассолы 3) низкокипящие жидкости.

54.

Характеристики теплоносителей и
хладагентов
Применение воды для отвода тепла реакции иногда нежелательно из
за переохлаждения стенок реактора или возможности коррозии. В этом
случае в качестве хладоагента применяют масло или другие ВОТ,
температура которых может незначительно отличаться от температуры в
реакторе. Энергичный отвод тепла достигается за счет принудительной
или естественной циркуляции масла через теплообменники, охлаждаемые
водой.
Образец
Для процессов,
в которых подзаголовка
требуется обеспечение более низких
температур широко применяются рассолы: водные растворы хлористого
кальция (с содержанием соли до 30%вес), хлористого натрия( до23%вес) и
водного раствора этилового спира, предварительно охлажденные до
низких температур. Температура охлаждения ограничена температурой
замерзания расворов , которая,
в свою очередь, зависит от
их
концентрации.
Недостаток растворов NaCl, CaCl2 - коррозионность.

55.

Характеристики теплоносителей и
хладагентов
Большим преимуществом фреонов перед NH3
и
алифатическими углеводородами является химическая инертность,
которая увеличивается с увеличением числе атомов F в молекул,
слабая токсичность, низкая воспламеняемость и горючесть. Фреоны
полностью галогенизированные, абсолютно не горючи и не
воспламеняемы в смеси с воздухом.
Водяной пар может использоваться в насыщенном или
перегретом виде.Образец
Перегретый подзаголовка
водяной пар практически является
газом и как и дымовые газы имеет α малое.
Достоинство насыщенного водяного пара – α высокое, α≈ 20
кВт/м2К. Если принять допустимое давление водяного пара 1,6
МПа, то максимально возможная температура будет составлять 200
0С
Легкоплавкие соли – нитрат – нитритные смеси. 50% NaNO2 и
50% KNO3 , tпл = 128,5 0С, предел применения 200 – 450 0С

56.

Характеристики теплоносителей и
хладагентов
Легкоплавкие соли – нитрат – нитритные смеси. 50% NaNO2 и
50% KNO3 , tпл = 128,5 0С, предел применения 200 – 450 0С
Вторая смесь - 40% NaNO2, 7% NaNO3 и 53% KNO3 , tпл = 145
0С и предел применения
200 -5400С. Нагрев до высоких t0 .α
= 4,5 – 7 кВт/ м2К. Нетоксичны, обладают незначительным
коррозионным воздействием
на конструкционные материалы,
дешевы. Недостаток
– высокая
tпл. Для запуска системы
Образец
подзаголовка
циркуляции теплоносителя необходимо смесь расплавить. При
работе нитриты окисляются до нитратов, tпл при этом возрастает
до 1600С, после чего смесь необходимо заменить. Для уменьшения
окисления – азотная подушка.
Жидкие металлы обладают высокой термической стойкостью и
теплопроводностью, низким давлением паров, равномерная
температура нагрева.

57.

Характеристики теплоносителей и
хладагентов
Недостаток – агрессивность по отношению к
конструкционным материалам, токсичность паров (ртуть,
свинец, висмут, сурьма), интенсивное окисление на воздухе.
Высокотемпературные ВОТ являются смесью ароматических,
циклических,
смешанных
жирноароматических
подзаголовка
углеводородов. Образец
Они обладают
низким коррозионным
воздействием (глицерин, этиленгликоль, триэтиленгликоль,
дифенил, дитолилметан).
В отличии от обогрева дымовыми газами и водяным паром
обогрев другими теплоносителями требует замкнутой
системы циркуляции.

58.

Баланс времени работы
периодического реактора
Для работы периодических процессов необходимо составлять баланс
времени работы реактора. Полный цикл его работы складывается из целого
ряда последовательных операции при этом где - продолжительность одной
операции, n – число последовательных операции в цикле.
Периодический процесс организован так, что в течении некоторых (если
не большинства) операций в реакторе не происходит собственно образование
целевого продукта. В это время осуществляется, например, загрузка исходных
реагентов, герметизация аппарата, подогрев реакционной массы до нужной
температуры, затем выгрузка сырого продукта, промывка и просушка реактора,
т.е подготовка к следующему производственному циклу. Все это составляет
непроизводительные затраты времени цикла. Если производительность
операции во время которой происходит химическое превращение реагентов до
заданной конверсии, можно рассчитать, исходя из кинетических данных, то
время непроизводственных затрат определяется экспериментально по данным
опытных и полупромышленных установок. При хронометраже находится
средняя продолжительность операции. Это среднее время как правило берется
в качестве расчетного.
Образец подзаголовка