ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ. ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ. И ОБОРУДОВАНИЯ

Комбинация реактора смешения с реактором вытеснения

В этом разделе будут рассмотрены обстоятельства, благоприятст­вующие использованию определенных типов комбинированных реакто­ров, а именно:

1) одноступенчатого РСНД, соединенного последовательно с РВНД;

2) РВНД, соединенного с одноступенчатым или многоступенча­тым реактором смешения.

Такая компоновка может оказаться полезной не только по кинети­ческим соображениям. Например, первая схема соединения реакторов целесообразна в тех случаях, когда важно добиться хорошей степени перемешивания двух или более реагентов в начале реакции. В этом ча­стном случае реактор смешения является не столько реактором, сколько смесителем.

Вторая схема (рис. 6.9, б) целесообразна тогда, когда реактор вы­теснения является оптимальным с точки зрения химической кинетики, причем применение одного или более аппаратов с мешалкой, позво­ляющих проводить реакцию полнее, дает возможность сократить капи­таловложения по сравнению с затратами, связанными с созданием реак­тора вытеснения эквивалентного объема.

Примером более желательного использования первой схемы по кинетическим соображениям является реакция нитрования гексамина. В этом случае мгновенный выход проходит через максимум. Таким об­разом, оптимальный вариант для данной реакции (и действительно, лучший, чем любой другой из рассмотренных ранее) сводится к исполь­зованию одноступенчатого реактора смешения, работающего при по­стоянном составе реагентов, определяющем максимальный выход целе­вого продукта, к которому последовательно присоединяется реактор вытеснения, доводящий реакционную смесь до требуемого отношения Pi путем монотонного, а не ступенчатого перемещения направо вниз по кривой. Интересно сравнить относительные объемы реакторов рассмат­риваемых типов для получения полимеров. При одинаковых производи­тельности, расходе реагентов и температурах соответствующие данные приведены в табл. 6.2.

Различие в объемах растет с увеличением конверсии и порядка реакции по мономеру. Из данных, приведенных в табл. 6.2, следует, что применение каскада реакторов смешения позволяет уменьшить суммарный реакционный объем. В пределе бесконечности последовательность реакторов смешения превращается в РВНД.

При расчете числа ступеней в каскаде следует учитывать экономические факторы. На практике при некотором числе ступеней капитальные затраты проходят через минимум и снова начинают возрастать. Поэтому при проектировании каскада обычно сравнивают затраты при различном числе степеней.