Режимы работы реакторов

Температурные режимы. До сих пор при определении условий проведения процессов в реакторах влияние температуры не учитывалось, т.е. рассматривались процессы в изотермических условиях при Т = const. Между тем, в большинстве случаев температура в процессе изменяется и оказывает существенное влияние на кинетику, статику и селективность химических процессов. Поэтому в большинстве практических случаев в реакторе создают определенный температурный режим, обеспечивающий высокую эффективность процесса.

В зависимости от теплового эффекта протекающих реакций, а также от оптимального температурного режима, который необходимо поддерживать в реакторе, от реакционной смеси

ü либо отводят тепло,

ü либо к ней подводят тепло,

ü или же температурный режим в реакторе сохраняют таким, каким он самопроизвольно устанавливается в соответствии с тепловым эффектом реакции.

В связи с этим выбор теплового режима в реакторах и разработка методов его поддержания имеют большое практическое значение.

Уравнения, отражающие работу реактора с учетом влияния температуры, могут быть получены из уравнений материального баланса при условии, что в эти уравнения вместо постоянного значения константы скорости k (что справедливо для изотермических условий) вводят ее значение из уравнения (уравнение Аррениуса)

(8)

Здесь R - универсальная газовая постоянная, T – температура, k₀ – константа скорости химической реакции при стандартных условиях.

(9)

Каждый тип реактора может работать в трех режимах: адиабатическом, изотермическом и политропическом.

При адиабатическом режиме в реакторе отсутствует теплообмен с окружающей средой и тепло химической реакции полностью расходуется на изменение температуры реакционной смеси.

При изотермическом режиме путем подвода или отвода тепла в реакторе поддерживают постоянную температуру в течение всего процесса.

При политропическом режиме температура в реакторе непостоянна, при этом часть тепла может отводиться от реакционной смеси или подводиться к ней.

Адиабатический и изотермический режимы представляют собой предельные идеальные случаи, которые на практике почти не наблюдаются. Однако режим многих реакторов в производственных условиях приближается к этим крайним моделям, поэтому с достаточной для практических целей точностью эти реакторы могут быть рассчитаны по уравнениям, полученным для адиабатического и изотермического режимов.