Реактор идеального смешения периодического действия

(РИС-П)

Из общего уравнения материального баланса в случае периодического РИС можно исключить два первых оператора, описывающих явление конвективного и диффузионного переноса вещества в аппарате.

Уравнение материального баланса примет вид:

. (8.5)

Уравнение материального баланса РИС-П совпадает с уравнением, дающим определение, что такое скорость химической реакции. Из одинакового вида уравнений (4.1) и (8.5) косвенно можно сделать вывод о том, что гидродинамическая обстановка в реакторе не накладывает ограничений на химическую кинетику (рисунок 8.10).

Уравнение (8.5) преобразуем и проинтегрируем:

. (8.6)

Или если вещество J – исходный реагент, то концентрацию С_J можно выразить через его степень превращения:

, (8.7)

где и – скорость химической реакции, выраженная соответственно через концентрацию и степень превращения.

Рисунок 8.10 – Изменение концентрации исходного реагента

в РИС-П во времени (а) и по объему аппарата (б)

Время, рассчитанное по уравнениям (8.6) и (8.7), является «чистым» временем, необходимым для проведения химического превращения. Однако для осуществления процесса в РИС-П кроме этого «реакционного» времени нужно затратить вспомогательное время на загрузку реагентов, выведение реактора на нужный технологический режим, разгрузку и очистку. Полное время одного цикла работы РИС-П складывается из основного τ_х.р. и вспомогательного τ_всп.

. (8.8)

Наличие вспомогательного времени τ_всп. приводит к снижению производительности химического реактора. Другие его недостатки – большие затраты ручного труда, сложность решения задач автоматизации (т.к. условия в реакторе во времени постоянно меняются).

Однако РИС-П обычно можно приспособить к широкому диапазону условий реакций, что удобно при необходимости производить на одной установке различные химические продукты.