Химические реакторы
Основные критерии стадий технологического превращения
Оборудование и основы проектирования производств отрасли
Вихревые и струйные мельницы
В дополнение к той информации о вихревых и струйных мельницах, которая была предоставлена в курсе "Процессы порошковой металлургии", следует отметить следующее: практически всегда мельницы этих типов представляют собой комплексы из собственно размольных модулей и воздушных сепараторов (слайды "Вихревые мельницы", "Струйная мельница "Leybold Heraeus GMBH").
В зарубежных вихревых мельницах турбулентные газовые потоки создаются двумя пропеллерами, вращающимися в разные стороны и имеющими индивидуальные приводы. В СССР было предложено разместить пропеллеры на одном валу или даже заменить их молотками-билами (слайды "Вихревые мельницы", "Вихревая мельница М.Н. Чулкова"). Таким образом, вихревая мельница Чулкова – это симбиоз обычной вихревой мельницы и молотковой дробилки.
Конверсия исходного сырья – количество превращенного сырья (компонента сырья), отнесенное к загрузке реактора, выраженное в процентах или долях единицы.
Например, реакция:
,
где В – целевой продукт.
Пусть количество компонента А в загрузке реактора равно , в продуктах реакции (кг/ч) или и (кмоль/ч). Тогда конверсию компонента А (в %) можно выразить следующим образом:
.
Конверсия характеризует степень превращения сырья в целевые и побочные продукты и, в конечном счете, количество сырья, подлежащего рециркуляции.
Выход целевого продукта в расчете на пропущенное сырье – количество целевого продукта отнесенное к загрузке реактора, выраженное в % (масс) или массовых долях.
Если количество целевого продукта обозначить (кг/ч), выход продукта В в расчете на пропущенное сырье составит:
.
Для количественной оценки стадии химического превращения используют также показатель селективности.
Селективность– доля (или процент) превращенного сырья, израсходованная на образование целевого продукта:
.
Селективность процесса характеризует степень полезного использования сырья.
В производстве пигментированных лакокрасочных материалов применяется большое многообразие компонентов (полимеры, пигменты, наполнители и др. составляющие), при синтезе, получении, выделении которых используются различные виды технологического оборудования. Основным аппаратом синтеза пигментов является реактор.
Химическим реактором называется аппарат, в котором осуществляются химико-технологические процессы, сочетающие химические реакции с массопереносом.
Основные требования к промышленным реакторам:
– максимальная производительность и интенсивность работы;
– высокий выход продукта и наибольшая селективность процесса;
– минимальные энергетические затраты на перемешивание и транспортировку материалов через реактор;
– легкая управляемость, устойчивость режима и безопасность работы;
– низкая стоимость изготовления реактора и его ремонта.
Одним из основных критериев при выборе конструкции и режима работы химического реактора являются условия, обеспечивающие протекание реакции в заданном направлении и с достаточной скоростью (объем веществ, температура, давление и пр.).