Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 4 (1110091), страница 135
Текст из файла (страница 135)
Л ш Коросзслев П П, Реакгнвы двя технического аиаакза О!зравочвнх, М, 1988 В М Да~имка. РЕАКТОПЛАСТЫ, см. Пластические массы. РЕАКТОРЫ ХИМЙЧЕСКИЕ (от лат. ге- — приставка, означающая обратное действие, я асюг-пряводдший в действяе, действующий)г иром. аппараты длд осуществления хим. р-ций. Конструкция и ре:ким работы Р.х опрелелвютсн типом р-цин, фазовым состоянием реагентов, характером протекания процесса во времени (периодический, непрерывный, с изменяющейся активностью катализатора), режямом движеняя реакц.
среды (перяодяческий, польпроточный, с рецяклом), тепловым режимом работы (алиабатяческий, изотермическяй, с теплообменом), типом теплообмена, видом теплоносителя. По типу конструкции Р. х подразделйуот на емкостные, колонные, трубчатые !рис 1). Емкостные Р. х.— полые аппараты, часто снаб:конные перемеши- Рис 1 Основные чипы хнм реакгоров с проточный е иосгный реактор с мешалкой и геплообменной рубапшой, 6-ыногослойвый «агади нч реактор с про. менугочными н геплообмениымн зшмев ами, ко о ыг реактор с насадкой для двухфазного пропесса, с-грубчагый реактор, И исходные в-ва, П-ироду«гм р-пни. Т- гсплоноснгезь, К -катализатор, Н насел«а, ТЭ геплообменныс зммснгы.
ваюшим устройством. Перемешивание гаэо-жидкостных систем может производиться барботирование.м газообразного реагента. Тевлообмен осушествлкетсй через пов-сть Р. х. или путем частичного яспарений жидкого компонента реакц. смеси. К реакторам этого тяпа относят также аппараты с иеподвюкным или псевдоожиженным слоем (одним или несколькими) катализатора (смо напр., Пгевдоожижение). В многослойных реакторах теплообмен осушествлдетсв смешением потоков реагентов или в теплообменных элементах аппарата.
В емкостных Р.х. проводят непрерывные, веряодич. и полупериодич. продессы (см. Непрерывные и периодические процессы). 401 Колонные Р.х. могут быть пустотелыми либо заполненными каталязатором иля насадкой (см. Посадочные аппараты). Для улучшении межфазного массообмена применяют диспергирование с помощью разбрызгивателей (см. Распиливание), барботеров, мех. воздействия (вибрация тарельчатой насадка, пульсация потоков фаз) или насадкя, обеспечивающей высокоскоростное пленочное двяжение фаз. Р.х.
данного тина исцольэуют в осн. длв вроведения непрерывных процессов в двух- или трехфазных системах. Трубчатые Р.х. применяют часто для каталитич. р-ций с теплообменом в реакц, зоне через стенки трубок и для осуществления высокотемпературных процессов газификации. При одновременном скоростном движении песк. фаз в таках реакторах достигаетсд иаиб. интенсивный межфазный массообмен. Специфич. особенностями отличаются Р. х. для электрохнм (см. Элентролиэ), плазмохим. (см. Тбгаэмохиыическая технология) и радяационно-хим.
(см. Радиационно-химическая технология) процессов. При расчете Р.х. определяют необходимые для достижении заданной производительности я селективности процесса объем аппарата, скорость потока, цов-сть теплообмена, гидравлич. сопротивление, режим работы, конструктивные параметры (уточняются на основании аэродинамич. испытаний). Расчет выполндют на основе данных по термодинамике и кинетике р-ций, скорости тепло- и массообмена (см. Манрокинетика) с учетом структуры потоков в аппаратах. Наиб. полный расчет, проводимый методом моделирования с яспользованием ЭВМ, включает определение полей т-ры и концентрации, оптим. режима, схемы теплообмена и циркулйции (см.
Онтимиэалия), а также, наряду с выбором способа управления, анализ устойчивости режима. См, также Магсоабмен, Перемесиивани, Печи, Пленочные аппараты, Тенлообмен. Л ш Левеншп иль О, Инвенерное оформление химнчыних процессов пер с англ, М, 1969, Дндушннсхий Я, Основы Шшекгпровавия «агалнги ческнх сев«хоров, пер с вольск, М, 1972, Рваче химико- ехнологячсскиз процессов, под ред И П Му«левона, Л, !976, Пешая «ими'мекая шхиолошя ч 1 Тсо!мгичсскнс осиовьг хнмн'некой гекнологии, 4 нзд, М, !984, с 77-119 Кутепов д М, Бондарева Т И, Беренгарген М Г,Обшая химнчес «ая гехнологня, 2 изд, ч 1, М, 1990, е 63- 169 В О Б скос Двиамическне режнмы хим. реакторов характеризуютсв изменением во времени параметров, определяющих состояняе процесса (концентрация, т-ра, давление и др.).
В динамич, режиме всегда функционирует реактор периодич. действия, в к-ром ход процесса изменяется от момента загрузки сырья до выгрузки готового нродукта. Реаитор непрерывного действия должен работать в стационарном, неизменном во времени режиме. Однако из-за неизбежных внеш. возмущений, напр. изменения состава сырья, условий отвода или подвода теплоты, возникают отклоненяя от стационарного ре кима. Они м. б. незначятельными я существенными, приводящими к заметным изменениям качества продукта, производительности реактора и даже к авариям. Динамич. режимы реакторов непрерывного действия исследуют с помощью их мат. моделей в биде дифференц.
ур-ний в обыкновенных или частных производньзх. Динамич. режямы непрерывно действующего реактора идеального смешении, в к-ром протекает экзотермич. р-ция первого порядка, описываются безразмерной системой урняй, составленной на основе материального (1) и теплового (2) балансов: — = хе '+ Х(хо — х) Дх бгт ду — = хв !о + й (у — у) + б (у, — у), о (2) где х, у — переменные, пропорциональные соотв. концентрации реагирующего в-ва и т-ре в реакторе; х,з, уо — те же переменные Ллн потока на входе реактора; у,— переменная, пропордиональнан т-ре окружающей среды; Х вЂ” хонстан та, пропорциональная расходу потока на входе реактора, б-константа, пропордиональнав коэф. теплопередачя и 402 20б РЕАКЦИИ плошади пов-стн теплообмена с окружающей средой; твремя. Стацяонарные рекламы реактора определяютск условнем с(х/ь(т = леу/дт = О.
Решение ур-ннй (!), (2) прн этом лает значення х, н у, для стационарного состояния. В завяснмости от йараметров реактора стационарных состояний м. б. одно нлн трн; в общем случае нх всегда нечетное число. Дянамяч, режимы исследуют с помощью фазовой плоскости х, у. Решения системы (!), (2) являются ф-цяямя времена х(т), у(т) н начальных условий. Каждому мгновенному состоянню реактора (рнс. 2) в момент т„соответствует на плоскости х, » нек-рая точка М, наз. нзображающел. Прн язмененнн т эта точка будет двнгаться цо фазовой плоскости; траекторня точки наз. фазовой.
Вая совокупность траекторий, отвечающих разл. начальным условиям, представляет собой фазовый портрет системы, к-рый однозначно отражает дшгамяч. режимы. Стационарные состояння реактора нзображены на фазовых портретах спец. точками (А, В, Сй Направление нзменення реюыа реактора указывается стрелками. Если траекторня стремится к стационарному состоянню, то оно устойчпво, а режим реактора работоспособен.
Есля траектория выходят яз стационарного соагояняя, то оно неустойчиво. Исследования устойчивости стационарных состояний-одна яз главных задач изучения дннамяч, режимов. На рнс. 2 предатавлены фазовые портретм системы, отражающяе нанб. интересные дннамнч. режнмы функцноннровання хнм. реакторов. Портрет а аоответствует режяму с единств. устойчивым стацнонарнмм состоянием А, прн огклоненнн от к-рого переменные х н у стремятся в него вернуться. Стперальный характер траекторий на портрете б означает, что режим прнблнження к единств.
стационарному состоянню А является колебательным затухающим. Траектории на портрете в, отвечаннцне неустойчивому стационарному состоянию А, уходят от него н стремятск к замкнутой траектории Г, наз. предельным циклом. Двнжение взображающей точкл по Г означает незатухающие р(еь! хге„) я рес. 2 Фьеоеые оортреты Ееы реееторое е-устоачееыя ревем с ыоеотоееыы оребеи:ееоееы к сдерете, стеоеоеереоыт ьосгоыоью Л; б-усчоачееыа твоем с коеебет.
ореблевеееем е ссчтомныо РС е-ееьоеоеебет. реевы, ое сеецеоиернаго оьстояае» А ревем оереьояет не предельный целе Г; е-сеучеа трех стеоеоеереыь соьтоееее, еэ е-рых А е с усьоачееы, в-еегсеобчеео. 403 колебання х н у. Исследовання таяня режнмов (автоколебанвй) — еще одна задача язучення дннамнч. режимов. Портрет г соответствует режнму с тремя стацнонарпымн сосгояннямн, одно кз к-рых неустойчиво. Прннц;.шнально возможен случай, когда вас стацнонарные состоянрм неустойчивы. Прн этом онн охватываются предельным циклом. Изучение де~- намнч.
Режнмов позволяет решать проблемы оптам. конструкровання н автоматизации хнм. реакторов. Лыс, вольтер Б. В., сееьеееое Н. Н., усчоачееосеь реечное работы ьвыечесиы рмееороьь 2 еел., м., !р81; Апь а., меььеыебсе! мове!хор ысьычоее, з, р„!ртр. д В. Вольтер. РЕАКЦИИ В РАСТВ()РАХ, хнм. р-цнн, идущие между раствореннымя в-ваын, а также между растворенным в-вом н р-рятелем. Как правило, р-рятель прнннмает непосредсгв. участие в хвм. взаямодействнн. С одной стороны, р-рнтель проявляет себя как сплошная среда (контннуум), характерязующаяся вязкосгью, днэлектрнч.
проняцаемостью, полярнзацней н т. пб с другой стороны -как совокупность молекул, обладаюшях размером, днпольным моментом, полярнзуемоатью н участвуюшнх в мвмсмолвкуляряом взаимодействии друг с другом н с молекулами растворенного в-ва, к-рос м, б. описано соответствующими потенциалами, Молекулы р-рнтеля образуют упорьщоченные структуры на расстояниях, сравннмых с межмолекулярнымн (блнжннй порядок), что отражаетая андам корреляц. ф-цнн распределения (см. Жидкость). Сольватные оболочки, окружаюшне реагяруюшне частицы в р-ре, характеризуются коордннац. чнслом н релаксац.
параметрамя. Термодвяамнка. Если прн переходе реагентов А н В яз газовой фазы в р-р не пронсходят нзмененяя в направлении р-цнн А+ В ве С н составе продуктов, положенне раиювесня Р, в р. завнсят от сноб. энергии сольватацш! р-рнтелем Лбе(!)походных реагентов н продуктов. Стандартная энергня Гнббса Р, в р, Л6о связана со станлартной энергней Гнббса соответствующея газофазной р-цня Л6„' соотношсннем: Л6о = Л6о+ ЕЛ6в(!), гле ЕЛ6з3(!) = Лбво(С)— — Л6,'(А) — Л6;(В).
Величина ЕЛ6" (!) м. б. очень значительной, аравннмой с Л6о нлн даже превышагощей ее. Напр., в случае ионов в полярных р-рнгелях Е Л6'(!) < О н если ! ЕЛ 6о(!) ! > ! Лбе ! а р-ре знергетнческн выгодными становятся процессы ноннзацнн, к-рые в газовой фазе практяческя не идут. Кннетвкв. Ваяснейшей особенностью Р. в р.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
