Реакторы химические

Реакторы химические

Реакторы химические – устройства, обеспечивающие химические реакции. Различаются по конструкции, условиям протекания реакции, состоянию веществ, которые в реакторе взаимодействуют (их концентрации, давлению, температуре). В зависимости от состояния веществ химические реакторы бывают для реакций в гомогенных или гетерогенных системах. Гомогенные системы – это системы газовые или жидкие однофазовые. Гетерогенные системы – это системы двух-, трехфазовые, в которых взаимодействуют различные по состоянию вещества – газы, жидкости, твердые вещества. В зависимости от условий протекания реакции бывают реакторы, обеспечивающие различное давление (среднее, высокое или низкое), различную температуру (как низкую, так и высокую), различный характер действия – периодический или непрерывный. Химические реакторы для гомогенных систем – это, как правило, емкости, в которых находятся теплообменные элементы, колонки со змеевиками, перемешивающие приспособления. Характер действия их может быть как периодический, так и непрерывный. Химические реакторы для гетерогенных систем – это, как правило, колонные или трубчатые реакторы. Колонные реакторы бывают секционными или одноступенчатыми. Характер действия может быть периодическим, когда чередуются загрузка реагентов и выгрузка продуктов реакции, или непрерывным, при котором помещенные в реактор реагенты взаимодействуют друг с другом в процессе движения через реактор непрерывным потоком, или циклическим, при котором в реакторе попеременно проводятся различные реакции. Реакторы с периодическим проведением реакции имеют перемешивающие приспособления, создающие однородные условия процесса, убыстряющие теплообмен. Трубчатые химические реакторы способствуют созданию хорошего теплообмена в зоне реакции. Колонные химические реакторы не обладают созданием такого же теплообмена, и их используют для реакций с низкой потребностью в тепле. Чтобы ускорить межфазный обмен и соответственно сократить время реакции, колонные реакторы снабжаются твердой насадкой. При диспергировании одного из реагентов в реакциях газов и жидкостей совершается межфазный обмен. Колонные реакторы обеспечивают равномерное распределение потока. Проточные реакторы имеют циркуляционные приспособления, возвращающие реагенты, которые не прореагировали. Характер реакции, состояние реагентов, металлоемкость и энергоемкость реактора влияют на величину используемого давления. Теплообменные элементы (змеевики, пучки труб) создают в зоне реакции необходимый тепловой режим. Теплоносители обеспечивают отвод и подвод тепла. Химические реакторы имеют гомогенные или гетерогенные катализаторы. Это могут быть суспензия или слой зерен вещества, которые заполняют емкость. Чем меньше размеры этих зерен, тем быстрее протекают реакции, но зато понижается теплопроводность слоя зерен. Как правило, размер зерна составляет несколько миллиметров. Также в качестве катализаторов применяются и металлические сетки.

Существуют химические реакторы, имеющие кипящий слой. Они обеспечивают большую скорость теплообмена, непрерывный ввод реагента и отвод отработанной фазы, в качестве сжижающего агента в этих реакторах используются газы, пары, жидкости, суспензии, пасты. Но для успешной работы таких реакторов необходимы специальные пылеулавливающие устройства. Существуют реакторы, имеющие движущийся слой зерен. Они обеспечивают в гетерогенных системах с твердой фазой осуществление непрерывной реакции. Химические реакторы, имеющие экранированный привод, обеспечивают осуществление реакций с механическим перемешиванием реагентов. Характеристики химических реакторов – это производительность, объем и скорость потока, гидравлическое сопротивление, поверхность теплообмена. Для выбора схемы теплообмена, температурного режима, концентрации и рециркуляции применяется электронно-вычислительная техника. Дальнейшее развитие использования химических реакторов направлено на создание высокоэффективных реакторов с большой мощностью и производительностью, так как в них высока потребность в различных отраслях производства.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.