Классификация хим.реакторов.

1). По гидродинамическим условиям:

- реактор смешения

- реактор вытеснения.

Реактор смешения – это реактор в котором раб. среда перемешивается мешалкой или циркуляционным насосом.

Реактор вытеснения – это реактор имеющий форму удлинённого канала в котором раб. среда перемешивается в ограниченном объёме за счёт колебаний среды.

Колебания и завихрения создаются за счёт неодинаковой скорости потока по сечению реактора.

Идеальное смешение , когда в реакторе в любой точке его объёма все параметры (t,P, концентрация и т.д.) не изменяются во времени, т.е. остаются постоянными.

Идеальное вытеснение – это когда в реакторе раб. среда движется как твёрдый поршень и все параметры (t,P, концентрация и т.д.) изменяются вдоль реактора по одной зависимости.

Реальные реакторы с некоторыми допущениями можно принять за идеальные.

2). По условиям теплообмена:

При хим. реакции выделяется или поглощается тепло. Физ-е явления: растворения, кристаллизация, испарения, сопровождаются также выделением или поглощением тепла.

Если внутр. тепло в реакторе расходуется на хим. реакцию и теплообмен реактора с окружающей средой отсутствует, то такой реактор наз. адиабатическим.

Если в реакторе поддерживается постоянная температура за счёт теплообмена с окружающей средой, то такой реактор наз. изотермическим.

Если в реакторе необходимая температура поддерживается только за счёт теплоты хим. реакции, то такой реактор наз. автотермическим.

3). По фазовому составу:

Реакторы гомогенных процессов и гетерогенных процессов.

В гомогенных реакторах среда находится в одной фазе. Пример: газовые, жидкостные.

В гетерогенных реакторах присутствуют системы:

г-ж, г-тв, ж-тв.

4). По способу организации процессов:

- периодические; непрерывные и полунепрерывные (полупериодические).

Периодические процессы характеризуются:

- изменением параметров среды во времени (t,P, концентрация и т.д.).

- Протекание процесса в несколько стадий.

Непрерывный процесс характеризуется:

- вводом исх.веществ в реактор и выводом готовых продуктов из реактора.

Полупериодический характеризуется тем, что один исх.продукт загружается непрерывно, другой периодически.

5). По изменению параметров процессов во времени: стационарный и не стационарный режим.

Стационарный режим хар-ся тем, что когда в одной точке реактора произвольный момент времени, параметры процесса не изменяются (t,P, концентрация и т.д.).

Не стационарный режим – это когда произвольно выбранные точки объёма реактора, параметры процесса изменяются во времени.

Стационарный режим характерен для непрерывных процессов,

а нестационарный для периодических процессов.

6). По конструктивным характеристикам:

- ёмкостные, автоклавы, камерные реакторы, горизонтальный и вертикальный конвектор.

- реакторы теплообменного типа.

- реакторы типа реакционной печи, шахтные, полочные, камерные, вращающиеся печи.

Классификация хим.реакций.

1). По фазовому составу:

- гомогенные. Среды в одинаковой фазе.

- гетерогенные. Среды в разных фазах.

2). По механизму протекания: простые и сложные.

Простые реакции протекают в одном направлении и в одну стадию.

А® R или А+В ® R

А,В - исх.продукт.

R – готовые продукты.

Сложные состоят из простых реакций.

К ним относятся: а). параллельные А®R, В®R

Б). последовательные: А®В®R

В). Сопряжённые, когда хим.реакция протекает самопроизвольно, а другая только в присутствии

первой.

Г). Комбинация выше перечисленных.

Д). Обратимые: А«R

3). По молекулярности:

- мономолекулярные

- бимолекулярные

-тримолекулярные

4). По порядку:

- Порядок хим.реакции – это сумма показателей у степеней концентрации в ур - ии выражающим скорость хим.реакции в зависимости от концентрации.

аА + вВ® rR + sS

r^/=

n=а+в

А,В –исх.продукт

R,S – готовые продукты

r^/- скорость хим.реакции

К- константа скорости хим.реакции

n- порядок хим.реакции

Хим.реакции бывают: первого, второго, третьего и дробного порядка.

Если концентрация одного из веществ находится в избытке и входе реакции изменяется незначительно, то порядок n реакции снижается и ур-е (r^/) упрощается.

5). По применению катализаторов:

- каталитические с катализатором

- не каталитические без катализатора

6). По тепловому эффекту:

- экзотермические

-эндотермические

Экзотермические протекают с выделением тепла (DТ>0) и уменьшением энтальпии (DН<0).

Эндотермические протекают с поглощением тепла (DТ< 0) и увеличением энтальпии (DН>0).

3.Технологический критерий эффективности химико – технологического процесса.

1).Степень превращения – это доля исх.вещ-ва затраченного в ходе хим.реакции.

Для реакции А® R

Х_А= n_АО - n_А/n_АО, где n_АО- кол-во исх.вещ-ва в начале реакции.

n_А – кол-во реагента А в начале процесса.

Х_А=Dn_А/n_АО

0£Х£1 . Если реакционный объём не меняется в ходе реакции (объём реактора), то степень превращения можно выразить, через концентрацию.

С_АО,С_А- начальная и конечная концентрация реагента А.

V- объём реакционной смеси или объём реактора.

2). Выход продукта , Ф_А – это отношение реально полученного продукта к максимальному выходу.

Максимальный выход продукта можно определить по стехиометрическому уравнению Для реакции А® R

Ф_А= n_R/n_Rmax, где n_R – реально полученный выход R.

Rmax – максимальный выход.

3). Селективность, j

Селективность – это отношение кол-ва целевого продукта к общему кол-ву готовых продуктов.

Для параллельной реакции.

А® R

¯ S

А – исх.продукт.

R,S- готовые продукты.

4). Производительность – это кол-во готового продукта полученного в единицу времени.

П=n_R/t для реакции из А® R

t- время.

П= С_Rּu_R(кг/с).

С_R-концентрация готового продукта.

u_R- скорость выхода готового продукта.

Максимальная производительность наз.мощностью.

5). Интенсивность (I) – это производительность отнесена какой-нибудь геометрической хар-ки реактора ( объёму (кг/м³, поперечному сечению кг/сּм²).