So'zboshi

XII BOB. REAKTOR QURILMALARI
12.1-§. Umumiy tuchunchalar


Kimyoviy jarayonlarning texnologik loyihasi xomashyoni tayyorlash, bir qurilmadan ikkinchi qurilmaga suyuq, gazsimon va qattiq moddalarni uzatish, reaksiya mahsulotlarini qo'shimchalardan tozalash, korxonadagi tayyor mahsulotlarni qoplash uchun mo'ljallangan ko'p sonli qurilmalar va jihozlarni o'z ichiga oladi. Sanab o'tilgan qurilmalarda boshlang'ich, oraliq yoki tayyor mahsulotlarni tayyorlash, isitish yoqi sovitish, aralashtirish yoki ajratish kabi jarayonlar olib boriladi, ularsiz kimyoviy qayta ishlash amalga oshirilishi mumkin emas. Lekin, kimyoviy-texnologik jarayonlarini amalga oshirish qurilmasining asosiy elementi (unsuri) sifatida, kimyoviy reaksiya kechadigan qurilma xizmat qiladi. Bunday qurilma kimyoviy reaktor deb ataladi. Kimyoviy reaktorlarda texnologik jarayonning asosiy maqsadi hisoblangan - mahsulotni xomashyodan hosil qilish reaksiyasi ro'y beradi.
Barcha reaktorlarda kimyoviy o'zgarishlardan tashqari issiqlik va modda almashinish fizik jarayonlari kechadi. Bunday jarayonlarni amalga oshirish uchun reaktor maxsus moslama-aralashtirgich va issiqlik almashgichlar bilan ta'minlanadi. Shunday qilib, u reaksion hajmdan tashqari massa va issiqlik almashinish uchun maxsus qurilmaga ega bo'ladi.
Turli reaktorlar reaksion hajmining konstruksiyalari kimyoviy reaksiya turiga, reaktor ishining issiqlik va gidrodinamik rejimiga, reagentlarni uzatish va chiqarish usuliga bog'liq. Aralashtiruvchi va issiqlik almashinish qurilmalarining konstruksiyalari ham juda ko'p. Shu sababli reaktor turlari xilma-xil bo'ladi.


12.2-§. Kimyoviy reaktorlar tasnifi


Ko'p hollarda kimyoviy reaktorlar quyidagi belgilariga ko'ra tasniflanadi: texnologik jarayonni tashkil qilish usuliga ko'ra; jarayonning issiqlik jarayoniga ko'ra; apparat orqali reaksion muhitning harakat rejimiga ko'ra, boshlang'ich reagentlar va mahsulotlarning faza holatiga ko'ra.
Texnologik jarayonni tashkil qilish usuliga ко 'га, reaktorlar davriy, uzluksiz va yarim davriy ishlaydigan qurilmalarga bo'linadi.
Davriy ishlaydigan qurilmalarda jarayon boshlanishida boshlang'ich moddalar biryo'la qurilmaga yuklanadi. Komponentlar konsentratsiyasi kimyoviy reaksiya rivojlanishi darajasiga ko'ra vaqt bo'yicha o'zgaradi, bu esa (11.5) kinetika tenglamasiga mos keladi. Reaksion aralashmaning aralashish jadalligi reaksion hajmning barcha nuqtalarida moddalar konsentratsiyasining o'zgarish xarakterini saqlash imkoniyatini yaratadi. Jarayonning asosiy kattaliklari - bosim va temperatura ham vaqt ichida o'zgaradi. Belgilangan vaqt o'tgangandan so'ng, reaktorda berilgan



12.1-rasm. Davriy ishlovchi aralashtirish qurilmasi:
1—qozon; 2—kirish yo'li; 3—aralashtirgich; 4—qobiq; 5—quyilish yo'li;
6—ilonsimon issiqlik almashgich.

darajadagi o'zgarishga erishiladi. Shundan so'ng reaksiya mahsuloti reaktordan chiqariladi.

Davriy harakatli reaktorning konstruksiyasi judda oddiy (12.1-rasm). Reaksiya, reaktorning to'liq hajmda o'zaro ta'sir qiluvchi komponentlarning konsentratsiyalarini tenglashtiruvchi aralashtirgich (3) o'rnatilgan qozon (l)da amalga oshiriladi. Issiqlikni uzatish yoki kiritish uchun apparat yoki qobiq (4) ichida o'rnatilgan issiqlik almashtirish (6) qurilmasi xizmat qiladi. Boshlang'ich moddalar reaktorga kirish patrubkasi (2) orqali kiritiladi, tayyor mahsulot esa shtutser (5) orqali qurilmadan chiqariladi.
Uzluksiz ishlaydigan reaktorlarda boshlang'ich modda kiritilishi va tayyor mahsulotning apparatdan chiqarilishi uzluksiz ravishda olib boriladi. Reaktor o'zgarmas (statsionar) rejimda ishlaydi, bunda barcha texnologik kattaliklar, jumladan, komponent konsentratsiyalari, temperatura va bosim apparatning barcha nuqtalarida o'zgarmas bo'ladi.
Uzluksiz ishlaydigan reaktorlaming konstruksiyalari qurilmadan o'tayotgan reaksion aralashmalar oqimi rejimiga bog'liq. Quyida uzluksiz ishlaydigan reaktorlaming ikki asosiy ko'rinishi — aralashtirish va siqib chiqarish qurilmalarini tanishtiramiz.
Yarim davriy reaktorlaming o'ziga xosligi shundan iboratki, bunda reagentlaming biri apparatga uzluksiz kiritiladi, ikkinchisi esa davriy tarzda



yuklanadi. Boshlang'ich xomashyolarni kiritish va tayyor mahsulotni chiqarishning turlicha hol-lari mavjud. Yarim davriy reaktorlar o'tish sohasida ishlaydi, bunda jarayonning barcha texnologik ko'rsatkichlari o'zgaruvchan bo'lib, vaqt mobaynida turli qiymatga ega bo'ladi.
Turli mahsulotlar ishlab chiqarish texnologik sxemasini loyihalashning asosiy masalasi U2luksiz jarayonni tashkil etishdir, Shu sababli uzluksiz ishlaydigan reaktorlari boshqa ko'rinishdagi reaktorlarga nisbatan keng tarqalgan. Masalan, zamonaviy ko'pquwatli ishlab chiqarishlarda asosan, uzluksiz ishlaydigan reaktorlar qo'llaniladi. Lekin, kamquwatli ishlab chiqarishda davriy ishlaydigan reaktorlarni qo'llash iqtisodiy jihatdan
maqsadga muvofiq.
Yuqorida ta'kidlaganimizdek, uzluksiz ishlaydigan reaktorlar reaksion aralashma oqimiga ko'ra, aralashtirish va siqib chiqarish qurilmalariga ajratiladi. Aralashtirish reaktori ma'lum hajmga ega bo'lib, unda reaksion aralashma uzluksiz tarzda aralashtiriladi. Ta'minlovchi quvur orqali qurilmaga uzatilgan xomashyo, reaktordagi moddalarga juda tez aralashadi. Bunda xomashyo konsentratsiyasi ham tez o'zgaradi va reaktordagi aralashma konsentratsiyasiga tenglashadi. Bunda reaksion qurilma to'liq aralashtiriladigan yoki ideal aralashtirish reaktori deb ataladi.
O'z tavsifiga ko'ra ideal aralashtish reaktoriga yaqin bo'lgan reaktor bu aralashgichli qurilma hisoblanadi. Qurilmada aralashtirish qancha jadal olib borilsa, komponentlar konsentratsiyasi, reaktor hajmida reaksion aralashma harorati shuncha tez tenglashadi va bu holat qurilmani ideal aralashish reaktoriga yaqinlashtiradi. Ma'lum miqdordagi mahsulotni ishlab chiqarishga mo'ljallangan davriy qurilma (12.1-rasm) ham, uzluksiz tarzda ishlaydigan qurilma (12.2-rasm) ham, aralashish reaktori sifatida ishlashi mumkin. Keyingi qurilma davriy qurilmadan reaktor (2) dagi mahsulotlami uzluksiz chiqarishga



12.3-rasm. Siqib chiqarish reaktori:
1, 2-hajmiy oqim elementlari.
xizmat etuvchi patrubka (1) o'rnatilgani bilan ajralib turadi.
Uzluksiz ishlovchi aralashish qurilmalarning ishini baholovchi kattalik o'zaro ta'sirlanuvchi komponentlarni reaksion hajmda bo'lish vaqti hisoblanadi. Bu ko'rsatkich o'zaro ta'sir qiluvchi moddalarning kontaktlanish davrini, demak xomashyoni reaksiya mahsulotiga aylanish davrini ifodalaydi.
Aralashish qurilmalarida komponentlarni bo'lish vaqti r reaktordagi reaksion aralashma hajmi V ni, reagentlar hajmiy sarfi Q ga nisbati ko'rinishida topiladi.

(12.1) formuladan ko'rinadiki, reaktorda komponentlarning bo'lish vaqti r qurilma hajmining ortishi bilan o'sadi. Khajm o'zgarmas bo'lsa, komponentlar sarfi ortishi bilan z" kamayadi.
Siqib chiqarish reaktori (12.3-rasm) uzunligining diametriga nisbati katta ekanligi va reaksion hajmda oqimni aralashtiruvchi mexanik moslamalar mavjud emasligi bilan ajralib turadi. Bu qurilmalarda harakat qilayotgan oqim elementi o'zgarmas tezlikda oqimning boshqa elementlari bilan aralashmasdan siljiydi. Reaktor bo'ylab oqish elementining harakatlanishi mobaynida o'zaro ta'sirlanuvchi moddalarning konsentratsiyasi o'zgarib boradi. Reaktorga kirishda oqim elementi (1) faqatgina xomashyoni tashkil etsa, chiqishda kimyoviy o'zgarish (aylanish) mahsuloti (2)dan iborat bo'ladi. Reaktor bo'ylab harakatlanayotgan hajm elementi xuddi porshen singari oldidagi barcha moddalarni itargani sababli, bunday qurilma to'liq siqib chiqarish reaktori yoki ideal siqib chiqarish reaktori deb ataladi.
To'liq siqib chiqarish reaktorlarida kimyoviy reaksiya tezligi reaktor uzunligi bo'yicha o'zgaradi, ya'ni o'zaro ta'sir qiluvchi komponentlar



12.4-rasm. Aralashtirish reaktoriarining zanjiri.
konsentratsiyasi o'zgaradi. Agar kirishda boshlang'ich komponentlarning sarfi doimiy bo'lsa, reaktorning har bir nuqtasida reaksiya tezligi o'zgarmas bo'ladi, chunki reaktorning bu nuqtalarida reaksion aralshmaning tarqibi vaqt davomida o'zgarmaydi. Shu sababli kirish oqimi o'zgarmas bo'lganda uzluksiz ishlovchi siqib chiqarish reaktoriarining ishlash rejimi statsionar
(doimiy) bo'ladi.
Boshlang'ich moddalarni reaksiya mahsulotiga aylantirish ko'rsatkichi komponentlarning reaktorda bo'lish vaqtiga bog'liq. Siqib chiqarish reaktorida reaksion aralashmaning bo'lish vaqtini reaktor uzunligi L ni oqimning chiziqli tezligi H'ga bo'lish orqali topiladi:

Tenglamadan ko'rinadiki, reaktor uzunligi L qancha katta bo'lsa, oqim tezligi qancha kichik bo'lsa, г qiymati shuncha katta bo'ladi. Reaktorni loyihalashda va ushbu kattaliklarni tanlashda, kam xarajat qilgan holda zarur unumdorlikka ega bo'lish va talab darajasidagi sifatga erishish nazarda tutilishi lozim.