5 mavzu. Kimyoviy reaktorlar, ularga talablar. Reaktorlarning tavsifi.(2 soat)

5 - mavzu. Kimyoviy reaktorlar, ularga talablar.
Reaktorlarning tavsifi.(2 soat)

Reja:
1.Kimyoviy reaktorlar, ularga talablar

2.Issiqlikdan samarador foydalanish
3. Reaktorlarning kimyoviy-texnologik jarayonlarga qarab tavsiflanishi

Tayanch iboralar:Ishning yuqori unumdorligi va tezkorligi, jarayonning eng yuqori tanlanishi, qurilma baxosining pastligi, boshqaruvda engillik.

Kimyo sanoati korxonalarida ishlatiladigan reaktorlar tuzilish jihatidan turlicha bo‘ladi.
Reaktorlarda faqatgina kimyoviy emas, balki fizik jarayonlar ham: reagentlaming bir fazadan ikkinchisiga o‘tishi, issiqlik al­mashish bilan bog‘liq turli usullar bilan aralashtirish va boshqa jarayonlar sodir bo‘ladi.
Reaktorlarning turi va gidrodinamik holati ularni sinflashda qiyinchilik tug‘diradi.
Sinflash kriteriysi har doim ham maqsadga muvofiq kelaver- maydi. Bir reaktorni turli sinfga bo‘lish mumkin. Biroq reaktorlarni sinflashda ba’zi bir kriteriylar va belgilardan foydalanish mumkin. Bunday belgilangan reaktor tuzilishi, reagentlar va mahsulotlar agre­gat holatlari, davriylik yoki uzviy xarakteri, reaktorda gidrodi­namik tartib va issiqlik holatlarini kiritish mumkin.
Gomogen, geterogen va geterogen-katalitik jarayonlar o‘tkazishga muvofiqlashtirilgan reaktorlar turlari (tiplari)ni ko‘rib chiqamiz. Bunda eng muhim ko‘rsatkichlar reaktordagi gidrodi­namik tartib va issiqlik holatlari e’tiborga olinadi.
Odatdagiday barcha mulohazalar ekzotermik sharoitga taalluqli bo‘lib, olinadigan natijalar endotermik jarayonlarga ham taalluqli bo‘ladi.
Kimyoviy reaktor – bu kimyoviy ishlab chiqarishning asosiy qurilmasidir iqtisodiy va ekologik samara ko‘p hollarda uning tuzilishi va ishlash ko‘rsatkichlariga bog‘liq.
Kimyoviy reaktorlar nazariyasi – bu kimyoviy texnologiyaning shunday bo‘limiki, bunda kimyoviy reaksiyalarni muvofiqlashtirish masalalari ko‘rib chiqiladi.
Kimyoviy reaktorlarni sinflarga bo‘lish quyidagilar ahamiyat kasb etadi.
1. Reaktorlarda kechadigan jarayonlar
a) davriy;
v) uzluksiz;
s) yarim uzlukli;
2. Ta’sirlanuvchining harakat tartibi:
a) ideal siqib chiqaruvchi;
v) ideal aralashtiruvchi.
siqib chiqaruvchi reaktorlar ko‘pincha quvurli reaktorlar deb ataladi, chunki ularning tuzilishi – shakli quvurga o‘xshaydi.
Aralashtiruvchi reaktorlar esa ma’lum hajmda ega bo‘ladi, ba’zan ular kubli reaktorlar deyiladi.
3. Issiqlik tartibiga ko‘ra quyidagicha turlanadi:
a) adiabatik tartibda ishlaydigan reaktorlarga tashqi qoidadan issiqlik almashinish jarayoni sodir etmaydi. Kimyoviy reaksiya issiqligi kimyoviy reaksiya uchun xizmat qiladi. v) Izotermik tartib – bu reaktorlarga issiqlikni berish yoki pasaytirish yordamida doimiy haroratini saqlab turadi.
s) Politermik tartib – bu reaktorlarga harorat doimiy emas, bunda bir qism issiqlik beriladi yoki olib turiladi.
4. Reagentlarning fazaviy holatiga bog‘liq ravishda turli reaktorlar ishlatiladi.
a) gomogen jarayon reaktorlari
v) geterogen nokatalitik jarayonlar reaksiyalari. (g – g, s – g, g –s va s – s).
s) geterogen – katalitik jarayonlar uchun reaktorlar
Reaktorlarni yasash jarayoni gidromexanik modelni ishlashdan boshlanadi. So‘ngra kimyoviy reaksiya kinetikasi, issiq almashinish va massa almashinish jarayoni o‘rganiladi.
Differensial shakldagi kinetik tenglamalar reaktorning borliq hajm bo‘yicha integrallanadi. Bu holatda ko‘pincha qiyinchilikka duch kelinadi, tartib va reaksiya aralashmasi harorati reaksiyaning termodinamik holatiga hamda issiqlik almashinishiga moddalarning reaktor hajmi bo‘yicha taqsimlanishiga – reaktorga suyuqlik harakatiga va reaktorning geometrik tuzilishiga bog‘liq bo‘ladi. SHuning uchun reaktorning o‘lchamini va tuzilishini aniqlashda ko‘p holat va sharoitlarni e’tiborga olish zarur.
1. Kimyoviy reaksiya, massa almashinish va issiqlik almashinish jarayonlari tezligi va boshqa faktorlarning aniq o‘lchamlari.
2. Tashqi omillar – reaktorning gidromexanik holatini o‘lchaydigan reaktor modeli.
Kimyoviy jarayon tezligiga massa almashinish ta’sir etadi.
Reaktorlarga nisbatan quyidagi talablar joriy etilgan.
1. Reaksion hajmi birligi bo‘yicha yuqori mahsuldorlik.
2.Eng kam energetik xarajat.
3. Murakkab jarayonlarga yuqori selektivlik.
4. Ishlatishda soddalik.
5. Tayyorlashning osonligi va texnika xavfsizligi.
6. Boshqarishning osonligi va texnologik jarayonlarning turg‘unligi.
7. Mahsulot tannarxining arzonligi.
Reaktorlarni loyihalashda oqibatdagi samaradorlikni ta’minlovchi yo‘l tutiladi.
Reaktor ishlashining eng muhim ko‘rsatkichi, bu uning intensivligi bo‘lib, u reaktorning hajm birligidan chiqargan mahsulot birligi bilan belgilanadi.
Izotermik sharoitdagi reaktorlarni.
a) Davriy ishlaydigan reaktorlar, ularga jarayon uch bosqichida tashkil etiladi: xomashyoni kiritish, uni qayta ishlash va mahsulotni chiqarish
Davriy ravishda xomashyo kiritiladigan va mahsulot chiqariladigan qorishtirgichli apparatlar ideal aralashtiruvchi davriy reaktorlar deyiladi.
Bunday reaktorlarga qorishtirish tezligi shunday darajadaki, reaktorlarning hajmi bo‘yicha reagentlar konsentratsiyasi muayyan vaqtda bir xil bo‘ladi, faqatgina reaksiyalar kechishiga bog‘liq ravishda vaqt bo‘yicha o‘zgaradi.
Davriy jarayonlar tabiatan doimo nostatsionar bo‘ladi, ya’ni kimyoviy reaksiya kechishi natijasida jarayon parametrlari yig‘ilib boradi.
Uzluksiz ideal aralashtiruvchi reaktor bo‘lib, reagentning unda kechishi va chiqishi uzluksizdir.
Uzluksiz ideal aralashtiruvchi reaktor reagent tizimi bilan reaksion massa bilan reaksiyaga tez kirishib konsentratsiyasi o‘zgaradi. CHunki aralashmada uning konsentratsiyasi kamayib qolgan bo‘ladi.
Tez qorishtirish natijasida hajmi bo‘yicha moddalar konsentratsiyasi bir xil bo‘ladi va boshlang‘ich moddalar konsentratsiyasi vaqt o‘tishi bilan o‘zgarib boradi. Hajmi bo‘yicha reaksiya tezligi va o‘zgarish darajasi ham bir xil bo‘ladi.
SHunday qilib, ushbu reaktor uchun vaqt hamda hajmi bo‘yicha parametrlar gradienti bo‘lmasligi xarakterlidir.
SHuning uchun moddiy balans tenglamasini butun reaktor bo‘yicha tuziladi.
Kimyoviy jarayonning samaradorligini belgilovchi reaktor ishining eng muhim ko‘rsatkichlari qo‘yidagilar
1.Jarayon intensivligini belgilovchi reaktor o‘lchami.
2. Reaktorda kechadigan jarayonlarning tanlanishi.
3. Mahsulot chiqishi.
Har bir reaktor harorat, bosim, aralashtirish darajasi va boshqalar bilan farqlanadi. Farqlanish omillaridan biri jarayonni harakatlantiruvchi kuchning reaktor mahsuldorligiga ta’siridir.
Reaktorning harakat tartibi: harorat tartibi bo‘yicha reaktorlar 3 – uchta turga bo‘linadi; adiabatik, izotermik va politermik reaktorlar.
Adiabatik reaktorlar – ideal siqib chiqaruvchi reaktorlar bo‘lib issiqlik berilmaydi va atrof muhitga yoki issiqlik almashtirish orqali sistemadan chiqarilmaydi. Ajralib chiqaruvchi barcha issiqlik reaktordagi reaksiya aralashmasiga akkumlyasiyalanadi.
Izotermik reaktorlarga jarayon reaktorining butun hajmi bo‘yicha o‘zgarmas haroratda kechadi. Izotermik reagentlarni kuchli qorishtirish yo‘li bilan, reaktorga issiqlik berish yoki uni sovutish orqali tutib turiladi.
Politermik reaktorlarga bir qism issiqlik olinishi yoki berilishi, reaktor uzunligiga yoki balandligi bo‘yicha harorat o‘zgartirilishi mumkin, issiqlik almashtirgich to‘la aralashtiruvchi reaktorlar ham bir paytda izotermik va integral adiabatik bo‘lishi mumkin.