12.2.1 Классификация химических реакторов

Рассматривая все многообразие реакционных устройств, применяемых в настоящее время в химической промышленности, можно сделать вывод о том, что во всех реакторах имеют место определенные физические процессы (гидродинамические, тепловые и диффузионные), с помощью которых создаются оптимальные условия для проведения собственно химического превращения вещества (химической реакции). Для осуществления этих физических процессов реактор имеет в своем устройстве конструктивные элементы, широко применяемые в аппаратах для проведения собственно физических процессов (мешалки, контактные устройства, теплообменники и т.д.).

Поэтому все химические реакторы можно рассматривать как аппараты комплексные, состоящие из известных конструктивных элементов, большинство из которых отдельно используется для проведения технологических операций, не сопровождающихся химическим превращением перерабатываемых веществ.

Критериями, по которым классифицируют реакционную аппаратуру является периодичность или непрерывность процесса, его гидродинамический и тепловой режимы, физические свойства взаимодействующих веществ.

По принципу организации процесса химическая реакционная аппаратура может быть разделена на три группы:

- непрерывного действия;

- периодического действия;

- полунепрерывного действия.

По гидродинамическому режиму различают следующие типы реакторов:

- полного вытеснения;

- полного смешения;

- промежуточного типа (с промежуточным гидродинамическим режимом).

По тепловому режиму работы реакторы делят на следующие типы:

- изотермический реактор;

- адиабатический реактор;

- реактор с программированным тепловым режимом.

По конструктивным особенностям - классификация реакторов объединяет всю реакционную аппаратуру в следующие группы:

- типа реакционной камеры;

- типа колонны;

- типа теплообменника;

- типа печи.

По фазовому состоянию:

- гомогенные;

- гетерогенные.

Важнейшим из факторов, определяющих устройство реактора, можно отнести следующие: агрегатное состояние исходных веществ и продуктов реакции, а также их химические свойства, температуры и давление, при которых протекает процесс, тепловой эффект процесса и скорость теплообмена; интенсивность перемешивания реагентов, непрерывность или периодичность процесса; удобство монтажа и ремонта аппарата, простоту его изготовления; доступность конструкционных материалов и т.д.

Из всех перечисленных выше факторов агрегатное состояние вещества оказывает самое большое влияние на принцип действия реактора, и его конструктивного оформления. Кроме того, в зависимости от этого фактора определяется выбор некоторых основных и вспомогательных узлов аппарата, таких, как, например, питатель, перемешивающее устройство, поверхность теплообмена и т.д.