Кроме того, производительность реактора периодического действия ниже, чем реактора идеального вытеснения, работающего непрерывно, потому что при использовании периодически действующего реактора затрачивается некоторое время на загрузку реагентов, после чего в нем происходит химическое превращение. По окончании реакции производят опорожнение реактора, на что также требуется определенное время. Следовательно, работа такого реактора складывается из чередующихся циклов: загрузка — химическое превращение — разгрузка. При этом полез­ным периодом работы реактора является стадия химических превращений.

Таким образом, использование периодически работающих реакторов целесообразно для малотоннажных производств, например реактивов, некоторых катализаторов, фармацевтических и лакокрасочных материалов.

4. Технологические связи между элементами ХТС

Химико-технологически есистемы представляют совокупность физико-химических процессов и средств для их проведения с целью получения продукта заданного качества и в требуемом количестве.

ХТС состоит из элементов, из отдельных частей, в которых протекают технологические операции, необходимые для достижения цели, поставленной перед ХТС.

Конкретные ХТС отличаются большой сложностью и разнообразием структур, практически все конкретные структуры могут быть при помощи декомпозиции и агрегации элементов (объединение нескольких элементов в так называемый суперэлемент) сведены к небольшому числу типовых структур с характерным соотношением направлений соединяющих их потоков.

Последовательная технологическая связь - это такая связь (рис.1, а), когда поток, выходящий из одного элемента, является входящим для следующего и все технологические потоки проходят через каждый элемент системы не более одного раза. Последовательное соединение элементов - основной прием в химической технологии, так как оно соответствует многошаговому принципу переработки сырья в качественно различных элементах.

Параллельная технологическая связь - это такая связь, когда выходящий из i-гo элемента ХТС поток разбивается на несколько параллельных подпотоков (рис. 1, б). Параллельная технологическая связь применяется для повышения мощности, надежности, гибкости ХТС, а также при параллельном получении на базе одного исходного вещества двух или нескольких продуктов.

Последовательно-обводная технологическая связь (байпас) - это такая технологическая связь, при реализации которой часть выходного потока из одного элемента минует некоторые элементы ХТС в последовательной цепи аппаратов, а затем снова объединяется с основным потоком. Примером такой связи является цепочка аппаратов: делитель потоков, теплообменник, смеситель потоков (рис. 1, 3) для регулирования температуры на выходе теплообменного узла. Кроме того, байпас широко применяется в системах переработки с последующим смешением, где для обеспечения заданного состава и качества продукта необходимо переработать не весь поток, а лишь часть его. Потоки смешиваются в таком соотношении, чтобы получился продукт заданного качества.

Обратная технологическая связь (рис. 1, г) характеризуется наличием рециркуляционного потока, связывающе­го выход последующего элемента ХТС с входом предыдущего.

Обратная технологическая связь предусматривает многократное возвращение потоков в один и тот же элемент системы. Типичными примерами ХТС с обратными связями являются ХТС синтеза метанола. аммиака и др.

а)

По особенностям технологические структуры ХТС подразделяют на разомкнутые и замкнутые. В разомкнутых ХТС технологические потоки проходят через любой элемент системы только один раз. Замкнутыми называются ХТС, содержащие, по крайней мере, одну обратную технологическую связь.

Задача 5

Карбид кальция получают путем взаимодействия извести и кокса по реакции:

CaO + 3C ® CaC2 + CO

Определить расходные коэффициенты по коксу и извести в производстве технического карбида кальция, имеющего следующий состав: CaС2 – 7%, СаО – 15%, С – 3%, прочие примеси – 4%. Известь содержит 96% СаО, содержание углерода в коксе 89%. Расчет вести на 1 т технического карбида кальция.

Расчет извести: В 1 т продукта содержится 780 кг СаС2; на образование этого количества по стехеометрическому соотношению требуется:

Кроме того в техническом продукте содержится непрореагировавшего СаО

1000·0,15 = 150 кг

Расход СаО:

682,5+150 = 832,5 кг

Расходный коэффициент технической извести:

Апр = 832,5/0,96 = 867,2 кг

Расход кокса: на образование СаС2 расходуется углерода:

В готовом продукте непрореагировавшего углерода

1000·0,03 = 30 кг

Расход углерода 438,8 + 30 = 468,8 кг

Расходный коэффициент по коксу:

Апр = 468,8/0,89 = 526,7 кг

Список использованной литературы

1. Общая химическая технология / под ред. И.П.Мухленова. – М.: Высшая школа, 1991. – 463 с.

2. Общая химическая технология / под ред. А.Г.Амелина. – М.: Химия, 1977. – 269 с.

4. Кутепов А.М. Общая химическая технология / А.М. Кутепов, Т.И.Бондарева, М.Г.Беренгартен. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1990. – 250 с.