|
33-расм. ТАРК схемаси.
Реакторлар каскадида реакцион аралашманинг таркиби бир аппаратдан
иккичисига ўтганда ўзгариб боради (34-расм). Каскад сонини топиш учун
кўпинча алгебраик ва график усулдан фойдаланилади.
88
34-расм. Дастлабки моддалар концентрациясининг ТАРК босқичида (а)
ва ИСР да (б) ўзгариши.
Ҳисоблашнинг алгебраик усули ҳар бир каскад босқичи учун тузилган
моддий баланс тенгламасидан келтириб чиқарилади. Қайтмас биринчи тартибли
реакция учун биринчи босқич тенгламаси қуйидагича:
)
(
1
1
0
1
k
V
С
kC
V
C
V
C
ар
A
A
ар
A
ар
A
(3.30)
бундан:
k
C
V
k
V
V
C
k
V
V
C
C
A
ap
ар
ар
A
ар
ар
A
A
1
)
1
(
0
0
0
1
(3.31)
тенглама келиб чиқади.
Бу ерда:
-реакцион ҳажм;
V
ар
-аралашма сарфи.
Иккинчи босқичнинг моддий баланс тeнгламаси:
2
2
1
A
ар
A
ар
A
kC
V
C
V
C
(3.32)
бундан:
2
0
1
2
)
1
(
1
k
C
k
C
C
A
A
A
(3.33)
тенглама келиб чиқади.
89
Шундай қилиб, ҳар бир босқичнинг моддий баланс тенгламаси реакцион
ҳажм бир хил ва ҳарорат домий бўлганда қуйидагича топилади:
m
A
Am
k
C
C
)
1
(
0
(3.34)
Бу тенгламадан кетма-кет уланган реакторлар сонини топиш мумкин:
)
1
lg(
)
/
lg(
0
k
C
C
m
Am
A
(3.35)
Агар реакция таркиби юқори бўлса, у ҳолда С
Аm
ни С
АО
орқали топиш учун
график усулидан фойдаланади. График усул 35-расмда ифодаланган.
35-расм. ТАРК ни график усулида ҳисоблаш.
График усул (3.25) формула
A
A
A
C
C
/
)
(
0
ни қайта мослаштиришга
асосланган:
1
1
1
Am
Am
Am
Am
Am
C
C
C
C
(3.36)
Бу тенглама m - реактордаги реакция тезлигини кўрсатади.
Агар реактор ҳажми бир хил, яъни каскадга келиб тушиш вақти ҳам бир хил
бўлса, у ҳолда С
Аm-1
/
катталик доимий бўлади. Бунда тўғри чизиқ абсцисса
ўқидаги
С
Аm
нуқтадан кеcишиб ўтади ва (-1/
) tg бурчагини ҳосил қилади. (3.36)
даги
Am
ва
С
Аm
нинг ҳамма қийматлари ҳам керак бўлмайди. Бунда фақат
)
(
Am
Am
C
kf
тенгламага мос келгани тўғри келади.
Шундай қилиб, тезликнинг концентрацияга боғлиқлик эгри чизиғининг
tg
=(-1/
) бурчагидан m босқичдаги
С
Аm
концентрация қийматини топиш
мумкин.
90
ТАРК нинг характеристик тенгламаси қуйидаги формула орқали
ифодаланади:
m
C
C
m
Am
Am
m
1
(3.37)
6-§. Реакторларни қиѐслаш.
Реакторларни
қиѐслаш
ва
танлашда
реакторнинг
унумдорлигига,
концентрациянинг, аниқроғи жараѐннинг ҳаракатлантирувчи кучининг таъсирини
ўрганишга эътибор берилади. Бунда шартли равишда параметрларни ўзгармас
қилиб қабул қилинади.
1)
Идеал сиқиб чиқарувчи ва тўлиқ аралаштиргичли реакторлар.
Идеал
сиқиб
чиқарувчи
реакторларда
дастлабки
реагентларнинг
концетрацияси реактор узунлиги (ѐки баландлиги) бўйича камайиб боради.
Натижада мос равишда жараѐнинг ҳаракатлантирувчи кучи
С ҳам камаяди,
бошқа параметрлар доимий бўлганда ҳажми ҳам камайиб боради. Бу кўриниш
даврий ишловчи реакторда ҳам кузатилади. Дастлабки моддаларнинг ўртача
концентрацияси, яъни ўртача ҳаракатлантирувчи куч даврий ишловчи реакторда
ҳам қуйидаги формуладан топилади.
)
/
(
3
.
2
.
0
ох
А
Aб
X
A
Aб
ўр
С
C
tg
C
C
C
(3.38)
Тўлиқ аралаштирувчи реакторларда эса С
Аб
С
Аох
бўлади. Натижада
жараѐннинг ўртача ҳаракатлантирувчи кучи
С оқимли аралаштирувчи
реакторларда ҳар доим идеал сиқиб чиқарувчи ва даврий ишловчи реакторларга
қараганда паст бўлади. Бу фарқ айланиш даражаси ва реакция тартиби қанчалик
юқори бўлса, шунчалик катта бўлади. 4– жадвалдаги графикларни ўзаро
солиштириш шуни кўрсатадики, айрим шароитлар бир хил бўлганда керакли
айланиш даражасига эришиш учун ТАОР қўлланилганда кўп вақт талаб этилади.
91
4-жадвал
Турли турдаги реакторларда дастлабки модда концентрациясининг
ўзгариши.
Реактор
Концентрациянинг тақсимланиши
Характеристик
тенглама
вақт бўйича
реактор хажми
бўйича
Даврий ишловчи
тўлиқ
аралаштиргичли
(ностационар)
Идеал сиқиб
чиқарувчи
(стационар)
Оқимли тўлиқ
аралаштиргичли
(стационар)
Тўлиқ
аралаштиргичли
реактор каскади
Аслида эса ундай эмас, чунки изотермик режимда ишлагани ва диффузион
қаршилик йўқ бўлгани учун идеал сиқиб чиқарувчига қараганда тўлиқ
92
аралаштирувчи
реакторларда
тезлик
констанцияси
k
катта
бўлади
.
Аралаштирилиш натижасида гетероген системада фазалар таъсирлашув юзаси (F)
ҳам катта қийматга эга бўлади.
C
kF
d
dG
A
(3.39)
Реакция тезлиги формуласидан шуни кўриш мумкинки k ва F
аралаштиргичли реакторларда,
С эса сиқиб чиқарувчи реакторларда катта бўлар
экан. Умуман реакторларни фақат тезлиги бўйича солиштириш аниқмасдир.
Ишлаб чиқаришда тўлиқ аралаштирувчи реакторлар кўпроқ қулайликларга
эгадир.
Булар:
1)
Полимеризация
реакциялари
олиб
борилганда
концентрациянинг бир текисда тақсимланиши натижасида катта С
ох
ва Х га
эришилади. 2) Каталитик жараѐнлар ҳам бу реакторларда осон ва қулай олиб
борилади. Масалан, метанол синтези, юқори спиртларни олиш (ҳарорат 10-20
0
С
дан ошганда қўшимча реакциялар бориши тезлашади) паст ҳароратда олиб
борилади. 3) Аралаштиргичли реакторларда катта концентрациядаги реагентлар
билан реакцияларни олиб бориш мумкин. 4) Юқори иссиқлик эффектига эга
бўлган реакцияларни олиб бориш мумкин. 5) Иссиқлик узатилиши бир текисда
бўлади. 6) Иссиқлик алмашинувчи аппаратларнинг кам миқдорда ишлатилиши.
Do'stlaringiz bilan baham: | 
