Кимёвий технология Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус талим вазирлиги н. Каттаев, М. Мухаммадиев, Х. Мирзохидов

1.9 Кимёвий реакторлар ва ишлаб
чикаришнинг технологик системалари.

Хар кандай кимёвий технологик системаларнинг (КТС) асосий элементларидан бири кимёвий реактор хисобланади. Кимёвий реактот деь, кимёвий реакцияларни масса ва иссиклик кучириш (узатиш) билан кушиб олиб борувчи жараёнлар амалга ошириладиган апаратга айтилади.

Реакторгача урнатилган барча апаратлар хом ашёни кайта ишлашга тайёрлаш учун мулжалланган реактордан кейинги аппаратлар еса ҳосил булган тайёр махсулотни ажратиб олиш учун хизмат килади. Типик реакторларга :саноат печлари‚ контакт апаратлари‚ механик ва пневматик окимли аралаштириладиганреакторлар‚ пишириш козонлари‚ гидрататорлар синтез колонналари‚асбоблар ва бошкалар мисол була олади.
Барча технологик жараёнларнинг самарадорлиги реакторни тугри танлай билиш ва унинг такомиллашганлик даражасига боглик бўлади.
Саноат реакторига булган асосий талаблар кимёвий ишлаб чикаришнинг характеригабоглик бўлиб‚ куйидагилардан иборат:1.Юкори махсулдорлик ва интенсифликни таьминлаши.
2.Экзотермик реакция иссиклигидан ва ендотермик жараёнларни бориши учун ташкаридан бериладиган иссикликлардан туликрок фойдаланиш имкониятини бериши. 3.Реагентларни аралаштириш ва бир жойдан бошка жойга кучириш, ташиш кабилар учун сарфланадиган енргиядан рационал фойдаланиб сарфиётни камайтиришни таьминлаши лозим. 4. Тузилиши жуда оддий , осон бошкариладиган ва хафсиз, шу билан бир каторда арзон материаллардан (кора металлар , силикатли материаллар,арзон пластмассалар ва хоказолар) ясалган булиши, 5. имкони борича туликрок механизациялашгган булиши ва жараёнларни бошкаришни афтоматлаштиришни таьминлашни , 6. Режимнинг асосий параметрлари (С, Т, Р) катта кийматларда узгарганда хам реактор баркарор ишлаб турадиган були керак.
Бу курсатилган талаблар купинча бир-бирисига тескари яьни карама-карши характерга ега 24-расмда, газнинг тезлигини ошириш реактор ишининг интенвислигини камайтириши (Х- егри чизигига каранг) яккол куриниб турибди.Шу билан бир каторда дастлабки моддаларнинг тайёр махсулотга айланиш даражаси хам камаяди ва апаратда босимнинг узгариши (гидровлик каршилик) ортади яьни газни ташиш учун ( реактордан интенсив утказиш учун ) сарфланадиган енергия микдори хам ортади. Демак,умумий махсулдорликни истаганча емас , аммо маьлум бир чегарагача ошириш мумкин.Ушбу карама-каршиликни бошка мисолда хам куриш мумкин.Масалан,иссикликдан фойдаланишни яхшилаш, иссик алмаштириш курилмаларини мураккаблашувига олиб, келади бу холат еса реакторни тан нархини ошириб юборади.Шунинг учун хам юкорида айтилган талабларни хисобга олган холда, чукур комплекс иктисодий хисоб-китоблар килингандан кейингина реактор тили танланади.
Кимёвий реакторларнинг классификатцияси . Кимёвий реакторларнинг классификацияси асосан кимёвий технологик жараёнларнинг юкорижа курсатилган классификатсиясига асосланган.
Купинча кимёвий реакторларни харорат режимига аралаштириш даражасига караб синфларга булинади.Бундан ташкари реакторлар худди кимёвий жараёнлар сингари паст ва юкори хароратли ‚ кулланиладиган босимга караб-юкори ‚уртача‚ нормал ва паст (вакуумда ишловчи) босимда ишловчи аппаратларга булинади. Реакторлар яна реагентларнинг фазовий холатига караб гомоген ва гетероген жараёнларни амалга оширадиган аппаратларга‚ ишнинг давомийлигига караб даврий ишловчи ва узлуксиз ишловчи аппаратларга булинади.
Харорат режимига караб кимёвий реакторлар ва унда борувчи жараёнлар адиабатик ‚ изометрик ва политермикка булинади.
Адиабатик реакторларда реагенлар окими тинч холда борганда (аралаштирилмаса) уни ураб туган атроф мухит билан иссиклик алмашинув жараёни бормайди. Яьни иссиклик реактордан реактор девори оркали ёки иссиклаштиргичлар оркали ташкарига чикмайди ва ташкаридан ичкарига хам кирмайди яхши изоляцияланган (ажратилган) бўлади. Реакциянинг барча иссиклиги реакцияга кирувчи моддалар окимида (реакцион аралашмада) тупланади (аккумуляцияланади).
Реактор баландлигининг хохлаган нуктасига харорат режими куйидаги тенглама билан ифодаланади:
(1.38)
Бунда t_a , tб – системанинг охири ва бошлангич хароратси‚ О¹р- гетероген жараёнларда, асосий компонантлар бир фазадан бошка фазага тулик утганда реакциянинг (жараённинг) иссиклик эффекти , G-реакцион аралашманинг массаси , С tб -t_a харорат оралигида аралашманинг уртача иссиклик сигими ‚ Х-айланиш (дастлабки модданинг тайёр махсулотга айланиш) даражаси.
Бу формула тугри чизик (25-расмга каранг) тенгламаси бўлиб уни λ га алмаштириш мумкин чунки Qp/G ·C =λ у холда юкоридаги тенгламани бундай ёзиш мумкин t_a=tб±λ·х (1.39).
Тенгламадаги “ + “ белгиси екзотермик ‚ “ - “ белгиси ендотермик жараённинг боришига таьллуклидир. Х-махсулот унуми λ нинг кийматини (катталигини) тугри чизикдан огиш бурчаги тангенси сифатида аниклаш мумкин (25-расм).
Вакт бўлими (t) реагентнинг келиши (реакция тезлиги) адиабатик реакторларда аппаратнинг баландлигига (Н) Н(t=н/w, айланиш даражасига ва хароратсига пропорционал бўлиб‚ мураккаб, егри чизикларда узгаради.W-реагенларнинг тугри чизикли тезлиги (26-расм).
Бунда хароратнинг паст булганлигидан реакция тезлиги хам кичик бўлади‚ расмда егри чизикнинг остки, кисмига тугри келади. Егри чизикнинг юкори кисми нолга интилади , чунки дастлабки олинган модданинг тайёр махсулотга айланиш дарагаси бирга якинлашади).