19-маъруза. Кимёвий реакторлардаги жараённи ростлаш Маъруза режаси: Реакторларнинг структура схемаси

19-маъруза. Кимёвий реакторлардаги жараённи ростлаш

Маъруза режаси:

1. Реакторларнинг структура схемаси.

2. Реактор математик моделини қуриш.

3. Кимёвий реакторлар иш тартиби турғунлиги ва динамикасининг ўзига хосликлари.

4. Аралаштиргичли ва қувурли реакторлардаги жараёнларни ростлаш.

Кимёвий реакторлар барча кимёвий маҳсулот олиш технологик схемасида асосий қурилма бўлиб хизмат қилади. Реакторнинг ишлаши маълум маънода қурилманинг умумий унумдорлиги, олинган маҳсулотнинг сифати ва таннархини аниқлаб беради. Реакторнинг соддалаштирилган тузилиш схемаси қуйидагича:

57-расм. Кимёвий реакторнинг тузилиш схемаси

Кимёвий реакция тезлиги кинетика тенгламалари ва қурилмадаги гидродинамик, масса алмашиниш ва иссиқлик жараёнларининг ўзаро алоқасидан аниқланади. Ўз навбатида реактордаги кимёвий ўзгаришлар ундаги иссиқлик ва гидродинамик жараёнларнинг ўзгаришига олиб келади. Бу ўзаро боғланишларга кесишадиган боғланишлар тўғри келади. Бундай ички тескари боғланишлар нотурғун режимга, жараён параметрларининг автотебранишига, олинаётган маҳсулот сифатининг ўзгаришига олиб келади ва булар кимёвий реакторларнинг автоматлаштирилган тизимларини тузишда эътиборга олиниши керак.

Кимёвий реакторлар унда кечаётган реакцияларнинг хилма-хиллиги, ишлаш принципи ва тузилиши билан ажралиб туради.

Реакциялар каталитик ва нокаталитик бўлиши, ҳар хил таркибга эга бўлиши, механизми бўйича фарқланиши (параллел, кетма-кет, қайтар ва қайтмас) ҳамда ўтказиш шартлари бўйича (изотермик, ноизотермик, ўзгармас босимли) бўлиши мумкин.

Реакторларни уларнинг даврий ва доимий ишлаш режимларига асосан ажратиш катта аҳамиятга эга. Агар реакция ўтишида қурилмага реагентлар узатилмаса ва улардан реакция маҳсулотлари чиқарилмаса, ундаги жараён даврий дейилади.

Узлуксиз ва узлукли ишлайдиган реакторлар билан бошқариш масалалари турлича, биринчисига стационар режимдаги берилган қийматлар параметрларини барқарорлаш масаласи, иккинчиси учун эса маълум бир дастур асосида жараённинг кузатилиши характерли (масалан, реактордаги ҳароратнинг маълум бир қонуният билан ўзгариши). Бундай реакторларда стационар жараённинг бўлиши мумкин эмас.

Кимёвий реакциялар экзотермик (иссиқлик ажралиши) ва эндотермик (иссиқлик ютилиши) реакцияларга бўлинади. Экзотермик жараёнларни бошқариш анча мураккаб, унда реактордаги ҳароратнинг озгина ўзгариши конверсиянинг ўзгаришига олиб келади. Кўпгина ҳолларда реакциялардаги ажралиб чиқаётган иссиқлик миқдори ажралиб чиққан иссиқлик тезлигига мос келмаса, жараённинг нотурғунлигига олиб келиши мумкин. Жараённинг нотурғунлиги портлашларга ва реакторнинг бузилиш (авария) ҳолатига олиб келиши мумкин.

Баъзи ишлаб чиқариш жараёнлари нотурғун ҳолатда амалга оширилади. Реакторнинг нотурғун ҳолатда ишлашини автоматик ростлаш тизимлари ёрдамида амалга оширилади. Агар бундай тизим ҳароратнинг тезкор ўзгариши билан тўғриланмаса, у ҳолда реактордаги қоришмани ёки жараённинг кетишига маҳсулот келишини тўхтатувчи махсус тизимнинг автоматик ҳимояси ишга тушади. Жараённинг математик моделини реактордаги аралашманинг идеал ҳолати учун тузамиз. Реакторнинг модели моддий ва иссиқлик балансларидан иборат, агар реакцияда бир неча турли хил ташкил этувчилар иштирок этса, у ҳолда моддий балансни ҳар бир ташкил этувчи учун алоҳида тузиш керак. Тушунарли бўлиши учун битта реагент иштирок этувчи реакцияни кўриб чиқамиз.

Моддий баланс тенгламаси қуйидаги кўринишга эга:

(1)