1) реактори ідеального змішування (РІЗ) – забезпечують високу інтенсивність перемішування, зміна всіх технологічних параметрів процесу (температура, тиск, концентрація, ступінь перетворення) в усьому об'єму реактора однакова. Як правило це апарати об'ємного типу;

2) реактори ідеального витіснення (РІВ) – перемішування речовин відсутнє, зміна всіх технологічних параметрів процесу в усьому об’єму реактора неоднакова. Це апарати з фільтруючим шаром, трубчасті і шахтні печі.

По технологічному призначенню реактори поділяють на:

1) контактні апарати (конвертори) – для проведення процесів у системі Г – Г с участю твердих каталізаторів;

2) печі – реактори для проведення високотемпературних процесів;

3) реактори для проведення хімічних процесів між рідинами і твердими речовинами;

4) апарати високого тиску, їх виділяють в особливу групу, тому що вони повинні витримувати тиск до 200 МПа.

1.2Вимоги до устаткування

Будь-яке устаткування повинне задовольняти де яким технологічним і конструктивним вимогам.

Технологічні:

1) максимальна продуктивність при мінімальних витратах (матеріалів, енергії, праці на обслуговування). Досягається підбором оптимальної конструкції і режиму роботи, що забезпечує максимальну інтенсивність роботи;

2) стійкість заданого технологічного режиму і основних параметрів процесу (Т, Р, С), точність і зручність регулювання, можливість застосування автоматизації. Забезпечується шляхом правільного вибору конструкції, установкою приладів контролю і регулювання процесу;

3) механізація та автоматизація завантаження і вивантаження;

4) конструкція апаратів повинна задовольняти вимогам техніки безпеки і промислової санітарії. Досягається за рахунок їхньої герметичності та ізоляції.

Конструктивні:

1) підбор конструкційних матеріалів і підвищення запасу міцності;

2) довговічність і надійність. Розрахунковий термін служби апаратів 10 - 12 років, він може бути збільшений шляхом використання корозійностійких матеріалів, застосування антикорозійних, антіфрікацийних і термостійких покрить і своєчасним ремонтом;

3) конструктивна досконалість. Характеризується малими габаритами і вагою апарата або машини, малої материало- і енергоємністю, а також простотою збірки;

4) транспортабельність;

5) уніфікація.

1.3Порядок розрахунку апаратури

1.3.1Технологічний розрахунок

Метою розрахунку є визначення розмірів апарата або числа апаратів при відомих розмірах. На основі заданої продуктивності і матеріального балансу процесу розраховують матеріальні потоки вихідних, проміжних і кінцевих речовин.

Основні розміри апарата – об'єм Yр (м3) або поверхня масо- або теплопередачі F (м2) обчислюють відповідно до норм технологічного режиму (Т, Р, С) за законами кінетики хімічних реакцій, тепло- і масообміну.

Основне рівняння для розрахунку обсягу апарата (або їхнього числа):

Yр = w * τ / n,

де: w - об'ємна продуктивність по реакційній масі, м3/с;

τ – час перебування (тривалість взаємодії) вихідних речовин в апараті для досягнення заданого ступеня перетворення, с;

n – число апаратів.

При розрахунку об'єма апаратів необхідно враховувати ступінь заповнення їх реакційним середовищем. Як правило, апарати для проведення жидкофазных процесів заповнюються не цілком з метою запобігання переливів і гідравлічних ударів. Коефіцієнт заповнення реактора розраховується по формулі:

φ = Yр / Yа,

де: Yа – повний об'єм апарата.

У залежності від конструкції апарата і типу процесу коефіцієнт складає:

1) мірники, збірники, сховища: 0,85 – 0,9;

2) реактори, розчинники, кристалізатори: 0,75 – 0,8;

3) для процесів, що протікають зі значним піноутворенням: 0,4 – 0,6.

Для підвищення надійності роботи апаратів використовується коефіцієнт запасу продуктивності α , що у залежності від конструкції апарату і типу процесу має наступні величини:

1) для простих апаратів без частин, що рухаються: 1,0 – 1,05;

2) для апаратів з внутрішніми пристроями без частин, що рухаються, працюючих при низьких (середніх) температурах і без тиску: 1,1 – 1,15;

3) для апаратів з швидкообертовими частинами, що працюють при високих температурах і тисках: 1,15 – 1,20.

З урахуванням усіх коефіцієнтів формула для розрахунку матиме вигляд:

Yа = w * τ * α / (n * φ)

1.3.2Тепловий розрахунок

Необхідний для визначення поверхні теплопередачі, витрати енергії, теплоносія, утрат тепла в навколишнє середовище і розрахунку теплоізоляції при заданих теплових утратах.

На підставі матеріального балансу апарата і закону збереження енергії складають тепловий баланс апарата з урахуванням усіх джерел підведення і відводу енергії. Крім того обов'язковий розрахунок теплоізоляції, оскільки для більшості апаратів температура їхньої зовнішньої стінки не повинна перевищувати 50 оС.

1.3.3 Гідравлічний розрахунок

Необхідний для визначення опору апарату протіканню газу або рідини при заданій потужності і розрахованих габаритних розмірах, а також для визначення розмірів і кількості технологічних штуцерів і патрубків.

1.3.4Енергетичний розрахунок

Необхідний для визначення потужності привода пристроїв, які забезпечують перемішування і переміщення.

1.3.5 Механічний розрахунок

Механічному розрахункові підлягають найбільш відповідальні вузли і деталі апарата, що працюють у самих жорстких умовах під максимальними навантаженнями. . Як правило, це зварені шви обичайок, кришок і днищ апаратів, що працюють під зовнішнім або внутрішнім тиском, трубних ґрат і труб теплообмінників, лопат і валів мішалок і т.п.

2. Практична частина

У реакторі проводять процес хімічного розчинення твердої речовини "А" у розчиннику "В", узятому в надлишку α ( %) від стехіометрично необхідної кількості. Ступінь розчинення речовини "А" складає Х (%). Час хімічного перетворення τх.р.(година), час завантаження і вивантаження τдоп. (година). Потужність по речовині "А" П (т/рік).

Скласти:

- рівняння реакції,

- матеріальний і тепловий баланс для розчинення 1 т речовини "А";

- розрахувати геометричні розміри реактора і вибрати матеріал;

- підібрати типовий реактор;

- розрахувати товщину обичайки, днища.

2.1 Матеріальний баланс

Вихідні дані:

Склад твердої речовини, % (мас):

Fe2O3 88

Cr2O3 9

H2O 3

Концентрація сірчаної кислоти, % 30

Надлишок кислоти , % 25

Ступінь розчинення, %

Fe2O3 70

Cr2O3 59

При розчиненні твердої речовини протікають наступні реакції:

Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2 (SO4)3 + 3H2O (1)

Cr2O3 + 3H2SO4 = Cr2 (SO4)3 + 3H2O (2)

М.в.:Fe2O3 = 160 кг/кмоль; H2SO4 = 98 кг/кмоль;

Cr2O3 = 152 кг/кмоль; Cr2 (SO4)3 = 392 кг/кмоль;

Fe2 (SO4)3 = 400 кг/кмоль; H2O = 18 кг/кмоль.

Розрахунок ведемо на 1 т твердої речовини.

Зміст компонентів: