12 Реакторы химической промышленности

Основное содержание химической технологии составляет многочисленные и разнообразные процессы химического превращения вещества. Они осуществляются в специальных аппаратах, которые носят название реакторов или реакторных устройств.

В широком смысле слова химическим реактором можно считать любой аппарат (или устройство), в котором имеет место химическая реакция. Однако не всегда такие аппараты используются для получения непосредственно вещества (химического продукта). Например, газовая горелка, двигатель внутреннего сгорания, аккумулятор необходимый лишь для получения одного из эффектов: теплового, механического, электрического и т.д. поэтому в дальнейшем мы будем говорить о химических реакторах только как об аппаратах, в которых осуществляется химическая реакция с целью получения определенного вещества в условиях одного технологического процесса.

Таким образом, реактор является главным аппаратом технологической установки и по значению занимает ведущее место в производстве химических продуктов.

Основным показателем при оценке работы реактора является его производительность, выражаемая количеством продукта, образованным в единице объема реактора за единицу времени. Производительность определяется прежде всего скоростью, с которой развивается процесс. Обычно химическая реакция, проводимая в реакторе, сопровождается физическими явлениями массопередачи. Поэтому в отличие от скорости химической реакции пользуются понятием общей (глобальной) скорости процесса. Общую скорость получают суммированием скоростей всех химических и физических этапов процесса по определенным законам.

Химическое превращение осуществляемое в реакторе путем сложного физико-химического процесса, происходит обычно по не всегда понятному и лишь частично известному механизму. Это относится как к массопередаче, так и к химической реакции.

Знание механизма процесса не является главным при изучении реакторов, в то время как знание химической кинетики и термодинамики совершенно необходимо.

Химическая кинетика - учение о скоростях химической реакции. Под кинетикой реакции понимают зависимость скорости данной реакции от концентраций, температуры, давления. Большое значение имеет знание кинетики реакций, что связано не только с задачами проектирования реакторов, но и с задачами теории механизма реакций.

Термодинамика дает представление о возможности осуществления, а также о направлении развития как самой химической реакции, так и отдельных ее этапов. Кроме того, термодинамика позволяет получить данные, необходимые для определения степени превращения при равновесии, теплового эффекта реакции, зависимости константы равновесия от температуры и т.д. Однако термодинамика не определяет время, необходимое для получения заданной степени превращения; этот вопрос можно решить рассматривая совместно кинетику и термодинамику химической реакции.