Каскад реакторов

Каскад реакторов идеального вытеснения (К-РИВ) схематично изображается: (схема реакторов ИВ соединенных последовательно.)

где Х_А1 – степени превращения реагента А.

Для реакторов непрерывного действия условное время пребывания определяется объемом реактора деленный на объемный расход реакторов через реактор.

t=u_r /u_о.

где u_r – объем реактора, u_о – объемный расход реагентов через реактор.

С другой стороны, время, необходимое для достижения требуемой степени конверсии Х_А в РИВ-Н определяется для i-го реактора.

t=С_АОò^xi_xi-1 dX_A/-u_A или t/С_АО=ò^xi_xi-1 dX_A/-u_A

t/С_АО= u_r/C_AO×V_o= =åⁱ_i=1u_ri/C_AO×V_o

Из этих уравнений следует, что i – реакторов идеального вытеснения обычным объемом V₂, обеспечивает такую же степень превращения исходного реагента, как и один реактор идеального вытеснения такого же объема. Поэтому каскад реакторов идеального вытеснения практически не применяется.

В РИС-Н не достигается высокой степени превращения, т.к. концентрация исходных реагентов мгновенно снижается до конечного значения и весь процесс протекает при низкой концентрации, следовательно, при низких скоростях. Для устранения этого недостатка применяют каскад ректоров соединенных между собой по следующей схеме.

В каскаде реакторов состав реакционной смеси изменяется при переходе из одного аппарата в другой. При этом в каждой ступени каскада, как это характерно для реакторов полного смешения, параметры процесса постоянны по всему объему.

Для определения числа теоретических ступеней каскада используют большей частью алгебраические и графические методы. Концентрация исходного реагента в каждой отдельной ступени каскада изменяется ступенчато, в системе снижается концентрация до конечного значения постепенно от реактора к реактору.

График изменения концентрации реагента А в реакторе идеального смешения:

m – число реакторов, число ступеней.