верхний предел интеграла

1,27 Mb.страница7/8Дата конвертации22.09.2011Размер1,27 Mb.Тип Смотрите также:             7   ^ W 8. Типы технологических связей Уже отмечалось, что на стадиях синтеза и оптимизации ХТС приходится перебирать большое число альтернативных вариантов, отличающихся технологической топологией. Сократить их помогает наряду с интуицией проектировщика умение предвидеть и хотя бы предварительно оценить эффект, которого можно ожидать при различных типах связей между элементами. Поэтому возникает необходимость рассмотреть наиболее часто встречающиеся типы соединения аппаратов, определить, какова эффективность каждого из них, какое действие на материальную продукцию (на ее количество и качество) оказывает способ соединения элементарных звеньев процесса и в каких условиях на практике целесообразно его применение. При всей сложности химико-технологических систем представляется возможным выделить некоторые типовые способы соединения простых элементов процесса в схему. Прежде всего любое химическое производство может работать либо в непрерывном режиме, либо в периодическом (иногда полунепрерывном). Основные типы соединений элементов процесса в схему для непрерывного способа производства показаны на рис. 13.10. При последовательном соединении (рис. 13.10, а) весь технологический поток, выходящий из предыдущего аппарата, поступает полностью в последующий элемент; при этом через каждый элемент схемы поток проходит лишь один раз. При параллельном соединении (рис. 13.10, б) технологический поток сырья разделяется на несколько более мелких потоков, поступающих в различные элементы системы. Выходящие из этих элементов потоки могут объединяться в один поток, а могут выходить из системы раздельно. Через каждый аппарат поток проходит один раз. Чтобы решить вопрос, когда выгоднее произвести последовательное, а когда параллельное соединение аппаратов, установим, какой эффект можно получить при последовательном и параллельном соединении реакторов различных моделей. В каскаде последовательно соединенных реакторов идеального вытеснения получаем такую же степень превращения ха, как и в единичном реакторе идеального вытеснения, если объем его V и общий объем каскада Vкаск равны. Чтобы показать это, рассчитаем объемы V и VKacK, необходимые для достижения одной и той же степени превращения xА. Объем единичного реактора вытеснения равен Объем любого i-го реактора Vi в каскаде рассчитывают по формуле Всего в каскаде п реакторов. Тогда общий объем каскада Vкаск будет: В квадратных скобках выражения (13.17) стоит сумма интегралов. Верхний предел каждого предыдущего интеграла и нижний предел последующего одинаковы. Такую сумму интегралов можно заменить одним интегралом, у которого нижний предел является нижним пределом первого интеграла, а верхний верхним пределом последнего. Тогда объем каскада реакторов вытеснения Из уравнений (13.15) и (13.18) видно, что для достижения одинаковой хА в единичном реакторе вытеснения и в каскаде реакторов вытеснения требуются одинаковые объемы: Поэтому в случае необходимости можно заменить один реактор идеального вытеснения на каскад реакторов вытеснения с таким же общим объемом без риска снижения степени превращения исходного реагента, поскольку п реакторов идеального вытеснения, соединенных последовательно и имеющих общий объем V, обеспечивают такую же степень превращения исходного вещества, как и один реактор вытеснения.Последовательное соединение реакторов идеального смешения каскад реакторов смешения уже рассматривалось (см. гл. 7). Замена одного реактора смешения объема V на каскад реакторов смешения с таким же общим объемом дает дополнительный положительный эффект по сравнению с такой же операцией для реакторов вытеснения, Степень превращения при сохранении общего объема каскада постоянным увеличивается по сравнению с единичным реактором смешения и тем больше, чем больше число реакторов в каскаде. На рис. 13.11 показана зависимость степени превращения хA от общего времени пребывания в каскаде (этой величине пропорционален общий объем каскада) для систем с различным числом реакторов п. Если сравнить несколько каскадов реакторов смешения, у которых общий объем постоянен и определяется величиной 1 то с увеличением числа реакторов растет степень превращения. Это объясняется тем, что замена одного реактора смешения на каскад реакторов смешения приводит к изменению гидродинамической обстановки и распределения концентраций в системе. Они приближа]ются по мере увеличения числа реакторов к показателям, характерным для реактора вытеснения. Если последовательное соединение приводит к различным результатам для реакторов смешения и вытеснения, то параллельное соединение дает одинаковый эффект и для реакторов вытеснения, и для реакторов смешения. Поэтому выводы, полученные ниже, одинаково справедливы в случае параллельного соединения как реакторов вытеснения, так и реакторов смешения. При параллельном соединении общая нагрузка v распределяется на п реакторов. Нагрузка на каждый i-й реактор составляет Объем каждого i-го реактора при общем объеме системы V равен Время пребывания в i-м реакторе при описанном распределении нагрузки будет таким же, как в одном реакторе объема V при нагрузке v: Для системы параллельно соединенных реакторов вытеснения При параллльном включении реакторов смешения Поскольку при разделении общего потока исходных реагентов на ряд параллельных потоков со

Задачи анализа, синтеза и оптимизации хтс 45

W 8. Типы технологических связей - Задачи анализа, синтеза и оптимизации хтс 45