5.4. Реактори для гомогенних процесів

Гомогенні реактори у більшості випадків є типовою апаратурою. Основні типи гомогенних реакторів наведені на рис. 5.3.

Рис. 5.3. Типи реакторів для гомогенних процесів газофазних (а-д) і рідиннофазних (д‑з): а, б – камерні реактори з пальниками; в – камерний реактор з інтенсивним перемішу­ван­ням, ізотермічний; г, д – трубчасті реактори витіснення, політермічного режиму; е, з –реактори з мішалками, режим повного змішування

Газофазні процеси проводять, як правило, у камерних і трубчастих реакторах. Часто використовують полум'яні реактори – пальники і камери згоряння, в яких для змішування газових реагентів є спеціальні пристрої – сопло, ежектор, центробіжний змішувач і ін. Камерні реактори використовуються для синтезу хлороводню (рис. 5.3,а), для спалювання сірки, термічного хлорування метану (рис. 5.3,б), термоокислювального піролізу метану і ін. За гідродинамічним режимом деякі камерні реактори, наприклад, з відцентровим змішувачем (рис. 5.3,в), наближаються до повного змішування, а деякі – до ідеального витіснення (рис. 5.3,а). Камерні реактори футеровані кислотостійким і температуростійким матеріалом; пальники виготовлені з легованих сталей або спеціальних металів (наприклад, тантал для синтезу НС1). Трубчасті реактори виготовляють у вигляді газових теплообмінників (рис. 5.3,г), або охолоджувальних реакторів типу труба у трубі (рис. 5.3,д) і працюють у режимі ідеального витіснення.

Для проведення рідиннофазних процесів найбільш характерні реактори з різними перемішувальними пристроями. Періодичні процеси здійснюють в апаратах з механічними мішалками (рис. 5.3,е) або в автоклавах. Для безперервних рідиннофазних процесів застосовують проточні реактори – одиночні з перемішуванням (рис. 5.3,ж), каскад реакторів з мішалками (рис. 5.3,з), а також реактори витіснення такі ж, як і для газофазних процесів (рис. 5.3,д). Рідиннофазні гомогенні реактори застосовують для реакцій обміну у розчинах (наприклад, нейтралізації, етерифікації, диазотування, полімеризації, полі конденсації та ін.).

Питання до розділу 5

1. Навести приклади гомогенних процесів у газовій фазі.

2. Навести приклади гомогенних процесів у рідкій фазі.

3. Яка різниця між порядком і молекулярністю реакцій?

4. Які чинники впливають на швидкість гомогенного процесу? Описати їх вплив.

5. В яких реакторах проводять газофазні процеси, а в яких рідиннофазні?

Розділ 6. ГЕТЕРОГЕННІ (нЕКаТаЛіТиЧнІ) ХІміко-ТЕХНОЛОгіЧНІ ПРОЦЕСИ

Гетерогенні процеси характеризуються наявністю двох і більше взаємодіючих фаз, тому вони відбуваються з перенесенням речовини через поверхню розділу фаз. При цьому міжфазне масоперенесення може бути або самостійним процесом, або супроводжуватися хімічним перетворенням взаємодіючих компонентів. У першому випадку проходять суто фізичні або фізико-хімічні зміни, такі як абсорбція, адсорбція, десорбція, кристалізація, випаровування, плавлення і т. ін., а у другому – хімічні реакції, ускладнені масообміном. Самі собою хімічні реакції можуть проходити гомогенно всередині одної з фаз. На границі розділу фаз проходять реакції між компонентами, один з яких знаходиться у твердій фазі, а інший у газовій, рідкій або твердій.