Нефть ва газни қайта ишлаш жараёнлари ва ускуналари Ўзбекистон Республикаси Олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги олий ўқув юртлари бакалавриатининг «Нефть ва нефть-газни қайта ишлаш технологияси»

19-БОБ. КИМЁВИЙ РЕАКТОРЛАР

19.1. РЕАКТОРЛАРНИ СИНФЛАШ

Турли нефткимёвий жараёнларни амалга ошириш учун мўлжалланган кимёвий реакторлар бир-биридан конструктив тузилиши, ўлчамлари, ташқи кўринишлари жиҳатидан фарқ қилади. Бироқ улар ўртасидаги мавжуд бўлган фарқларни ҳисобга олмаган ҳолда, реакторларни умумий синфлаш учун керак бўлган белгиларни ажратиш мумкин. Бундай ҳолат реакторлар ҳақидаги маълумотларни тартибга солиш, уларнинг иш режимларини математик йўл билан ифода этиш ва ҳисоблаш услубини танлашни осонлаштиради.

Кимёвий реакторларни синфлаш ва уларнинг иш режимларини аниқлаш учун қуйидаги принциплар энг кўп ишлатилади: 1) реакцион муҳитнинг ҳаракат режими (реактордаги гидродинамик шароит); 2) реактордаги иссиқлик алмашиниш шарт-шароитлари; 3) реакцион аралашманинг фазавий таркиби; 4) жараённи ташкил этиш усули; 5) жараён кўрсатгичларининг вақт давомидаги ўзгариш хусусияти; 6) конструктив аломатлар.
Реакторларни гидродинамик шароит бўйича синфлаш. Гидродинамик шароитга кўра барча реакторларни иккита гуруҳга бўлиш мумкин: аралаштириш ва ўрин алмашиниш реакторлари.
Аралаштириш реакторлари – механик аралаштиргичи ёки циркуляцион насоси бўлган сиғимли ускуналар. Ўрин алмашиниш реакторлари – узунроқ каналга эга бўлган қувурсимон ускуналар.
Кимёвий реакторлар назариясида одатда олдин иккита идеал ускуналар (идеал аралаштиришга эга бўлган реакторлар ва идеал ўрин алмашиниш реакторлари) кўриб чиқилади.
Идеал аралаштириш пайтида ускунанинг ҳажми бўйича реакцияни тавсифловчи барча кўрсатгичларнинг абсолют тўла бараварлашуви юз беради.
Идеал ўрин алмашинишда эса реагентлар ва маҳсулотларнинг хоҳлаган миқдори реактор орқали қаттиқ поршень сифатида силжийди.
Ҳақиқий реакторлар маълум бир даражада идеал аралаштириш ёки идеал ўрин алмашиниш моделларига яқинлашади. Ушбу назарий моделларга тегишли тузатиш коэффициентларини киритиш орқали улардан ҳақиқий реакторларни ҳисоблашда фойдаланилади.
Реакторларни иссиқлик алмашиниш шартлари бўйича синфлаш. Реакторларда олиб бориладиган кимёвий реакциялар пайтида иссиқлик эффектлари юз беради. Иссиқликнинг ажралиб чиқиши ёки унинг ютилиши сабабли ҳарорат ўзгаради, оқибат натижада реактор ҳамда атроф муҳит ўртасида ҳароратларнинг фарқи, айрим шароитларда эса реакторнинг ичида ҳарорат градиенти пайдо бўлади. Ҳароратларнинг фарқи иссиқлик алмашинишнинг ҳаракатлантирувчи кучи ҳисобланади.
Агар атроф муҳит билан иссиқлик алмашиниш юз бермаса, бундай ускуна адиабатик реактор деб аталади. Бундай ҳолатда кимёвий реакция натижасида ҳосил бўлган ёки ютилган иссиқлик реакцион аралашмани иситиш ёки совитиш учун сарфланади.
Атроф муҳит билан иссиқлик алмашиниш орқали реакторда бир хил ҳарорат ушлаб турилса, бундай ускуна изотермик реактор деб юритилади. Реакторнинг хоҳлаган бир нуқтасида ажралиб чиқаётган ёки ютилаётган иссиқлик ташқи муҳит билан юз бераётган иссиқлик алмашиниш таъсирида компенсация қилинади, натижада ҳароратнинг бир хиллиги ушлаб турилади.
Юқори иссиқлик эффектига эга бўлган реакция пайтида реакторда ҳароратнинг катта ўзгариши юз бериши мумкин. Бундай ҳолатнинг олдини олиш учун реакторнинг ташқи муҳит билан иссиқлик алмашиниши, яъни политропик жараён амалга оширилади.
Оралиқ иссиқлик режимли реакторларда кимёвий реакция иссиқлик эффектининг бир қисми атроф муҳит билан бўлган иссиқлик алмашинишини компенсация қилиш учун, қолган қисми эса реакцион аралашма ҳароратини ўзгартириш учун сарфланади.
Автотермик реакторларда жараённинг зарур бўлган ҳарорати, ташқи манбалар иссиқлигидан фойдаланилмаган ҳолатда, фақат кимёвий жараённинг иссиқлик эффекти ҳисобига ушлаб турилади. Айниқса, катта ҳажмли ишлаб чиқаришларда ишлатиладиган кимёвий реакторлар автотермик режим билан ишлаши мақсадга мувофиқ бўлади.