Реактор идеального смешения периодического действия РИС-П

 

При расчёте реактора периодического действия РИС-П по характеристическому уравнению рассчитывают рабочее время, которое обеспечивает заданную степень превращения. Для периодического реактора:

t_ПОЛНОЕ = t_{РАБОЧЕЕ} + t_{ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ}

Расчёт реактора сводится к определению t, которое определяет рабочее время пребывания реагента. Расчёт производят при известной начальной концентрации и известной кинетики процесса. Исходным соотношением для расчёта является уравнение материального баланса в дифференциальной форме.

 

 

РИС-П – это аппарат с мешалкой, в который загружают реагенты, после достижения заданной степени превращения продукт выгружают. Изменение концентрации реагента А происходит за счёт протекания хим. реакции.

В реакторе РИС-П не происходит перемешивание реагентов за счёт конвективной диффузии, тогда первая и вторая производные в уравнении материального баланса равны 0:

 

;

;

Вспомним, что конверсия – отношение количества превращённого исходного сырья (N_A0) к его первоначальному количеству (N_A).

Текущую концентрацию можно определить исходя из текущего количества:

V – объём реактора (const).

Интегрируя данное выражение, получим:

Математическая модель (характеристическое уравнение) РИС-П:

 

t - рабочее время пребывания сырья в реакторе

k – константа скорости реакции

если n = 0               

 

если n = 1                             

  Характеристическое уравнение РИС-П если n = 1

 

Если n = 2 и более определить t сложно, строится графическая зависимость скорости от степени превращения.

Определяют площадь под кривой:

где S – площадь.

Так можно определить V_P рабочий объём реактора РИС-П.

Исследование математической модели проводят на вычислительных машинах, но для расчёта реактора всегда необходимо знать константу скоростей хим. реакций.

Реакторы периодического действия просты по конструкции, требуют небольшого вспомогательного оборудования, удобны для проведения опытных работ по изучению кинетики хим. реакций. В промышленных условиях используются в малотоннажных производствах или для наработки дорогостоящих хим. продуктов.

В основном большинство промышленных процессов осуществляют по непрерывной схеме, по проточной схеме.