Лекция 5. Химические реакторы

Синтетические волокна.

Полиамидные волокна. Волокно капрон, применяющееся наиболее широко, получают из продуктов переработки каменного угля и нефти. Легкость, упругость, исключительно высокие прочность и износостойкость волокон способствуют их широкому применению. При внесение в пламя капрон плавится, загорается с трудом, горит голубым пламенем. Если расплавленная масса начинает капать, горение прекращается, на конце образуется оплавленный бурый шарик, ощущается запах сургуча. К недостаткам капрона относится его низкая гигроскопичность и легкоплавкость. Капрон выпускается в виде комплексных нитей, мононитей штапельного волокна и широко применяется для изготовления тканей, трикотажа, швейных ниток, кружев, лент.

Полиэфирные волокна. В общемировом производстве синтетических волокон полиэфирные волокна занимают первое место. Среди полиэфирных волокон хорошо известен лавсан. Исходным сырьем для получения лавсана служат продукты переработки нефти. Характерными свойствами лавсана является легкость, упругость, прочность, морозостойкость. По прочности и химической стойкости лавсан несколько уступает капрону, но превосходит его по термической стойкости. Горит лавсан желтым коптящим пламенем, образуя на конце черный нерастирающийся шарик.

Полиуретановые волокна. Полиуретан используют для формирования нитей спандекс. Эти волокна обладают высокой эластичностью. Нити спандекс обладают легкостью, мягкостью, хемостойкостью, придают изделиям упругость, эластичность, формоустойчивость, несминаемость. К их недостаткам относятся низкие гигроскопичность и теплостойкость, невысокая прочность и светостойкость.

Полиакрилонитрильные (ПАН) волокна. Исходным сырьем для нитрона служат продукты переработки каменного угля, нефти, газа. Нитрон – наиболее мягкое, шелковистое и теплое синтетическое волокно. Прочность нитрона в двое ниже капрона, гигроскопичность очень низкая. Горит нитрон желтым коптящим пламенем со вспышками, образуя на конце твердый шарик. Высокообъемные нитроновые нити применяют для изготовления шарфов, платков, верних трикотажных изделий.

Химический реактор – основной элемент аппаратурного оформления любой технологической схемы. В нем протекают как химические, так и физические процессы; вместе с тем при его расчете и конструировании необходимо учитывать механические факторы.

Для процесса, который предстоит внедрить в промышленность или усовершенствовать в ходе эксплуатации, химические исследования дают информацию:

· об условиях равновесия,

· скоростях основных и побочных реакций,

· влиянии тепла и примесей на результат процесса,

· поведении катализаторов и т.п.

Когда такие сведения уже собраны в более или менее полной форме, инженеру необходимо получить ответ на следующие вопросы:

1. Какой способ производства следует принять?

2. Какой тип реактора наиболее удобен?

3. Каковы должны быть размеры реактора?

Для получения ответов на эти вопросы разрабатывают стратегию управления, при которой

целевые продукты производятся с заданной скоростью и наименьшими затратами

и осуществляют расчет реактора.

Такие вопросы можно решать не частными, а общими методами, рассматривая процессы

Ø с учетом движения потоков в реакторах,

Ø тепловых эффектов реакции,

Ø условий перемешивания реакционной смеси;

Ø экономических требований.

Наиболее важным показателем, отражающим совершенство химического реактора, является интенсивность протекающего в нем процесса.

Интенсивность тем выше, чем меньше время, затраченное на получение единицы заданного продукта, поэтому главной задачей при изучении химических процессов, протекающих в реакторах любого типа, является установление функциональной зависимости времени пребывания реагентов в реакторе от разных факторов:

τ = f (X, C, r), (1)

где X – степень превращения исходного реагента; C – начальная концентрация исходного реагента; r – скорость химической реакции.

Уравнение, связывающее четыре указанных параметра, является математическим описанием модели реактора или уравнением реактора (характеристическим уравнением).