| 8406202 9216 1210 912 1в циклич. режиме с попеременным проведением в Р. х. различных процессов (напр., каталитич. реакции и реакции регенерации катализатора) или непрерывно, когда реагенты, двигаясь непрерывным потоком, взаимодействуют во время их прохождения через Р. х., при этом характеристики процесса мало изменяются во времени. В случае периодич. режима работы ёмкостные Р. х. для гомогенных и гетерогенных систем снабжаются перемешивающими устройствами для ускорения тепло- и массообмена и создания внутри Р. х. однородных условий процесса, а в случае непрерывного режима работы, к-рый обычно используется в пром-сти, полное перемешивание во всём реакционном объёме нежелательно, т. к. снижается производительность Р. х. и избирательность реакций вследствие большого разброса времени пребывания взаимодействующих частиц в рабочем объёме: одни проходят слишком быстро, не успевая прореагировать, другие задерживаются. Этот эффект подавляют путём применения каскада последовательно соединённых Р. х. рассматриваемого типа. Для гетерогенных систем более распространены проточные Р. х.- трубчатые и колонные. Трубчатые Р. х. позволяют осуществлять интенсивный теплообмен в зоне реакции и обеспечивать одинаковое время пребывания в них всех частиц потока. Колонные Р. х. конструктивно менее приспособлены для интенсивного теплообмена, поэтому их применяют в тех случаях, когда подвод (или отвод) тепла к зоне реакции отсутствует или ограничен. Для ускорения межфазного массообмена и уменьшения разброса времени пребывания частиц реагентов колонные аппараты заполняются иногда твёрдой насадкой (см. Насадка). В Р. х. для газо-жидкофазных реакций развитая межфазная поверхность достигается диспергированием одного из реагентов. В колонных Р. х. очень существенно равномерное распределение потока по сечению колонн. Проточные Р. х. при необходимости снабжаются циркуляционными контурами для возврата непрореагировавших исходных веществ.
Выбор рабочего давления в Р. х. всех типов зависит от характера реакции, агрегатного состояния реагентов, от экономич. факторов (расхода энергии, металлоёмкости и др.). В пром-сти в многотоннажных произ-вах часто используются Р. х. высокого давления (напр., синтез аммиака, рис. 1).
Требуемый тепловой режим Р. х. обеспечивается путём размещения в зоне реакции различных теплообменных элементов (рубашки, змеевики, трубные пучки и пр.). В нек-рых случаях зоны реакции чередуются с теплообменниками или с непосредственными вводами холодных реагентов или инертных газов в промежутки между зонами реакции (рис. 2). Для подвода или отвода тепла применяют либо независимые теплоносители, либо используют тепло отходящего потока для подогрева исходных веществ; в последнем случае возможны явления неустойчивости, к-рые могут привести к недопустимому разогреву (или охлаждению) Р. х. и остановке процесса.
Р. х. с гомогенным катализатором конструктивно не отличаются от некаталитических. В ёмкостных Р. х. с перемешиванием гетерогенный (твёрдый) катализатор может применяться в виде тонкой суспензии или, чаще, в виде зёрен, неподвижный слой к-рых заполняет аппарат трубчатого или колонного типа; из-за малой теплопроводности такого слоя в Р. х. возможны значит. перепады темп-ры. Уменьшение размера зёрен ускоряет реакции за счёт более развитой поверхности, но вызывает снижение теплопроводности слоя и рост его гидравлич. сопротивления, поэтому в практике применяют зёрна диаметром в неск. миллиметров. Схема каталитич. контактного аппарата приведена на рис. 3.
Рис. 1. Колонна для синтеза аммиака под высоким давлением: 1 - корпус колонны; 2 - изоляционная труба; 3 - теплообменная труба; 4 - катализаторное пространство; 5 - центральная труба; 6 - спираль нагрева; 7 - стальной стержень. Движение реакционной смеси указано стрелками.
Рис. 2. Контактный аппарат с тремя ступенями контактирования и вводом воздуха между ступенями.
Быстрые реакции часто проводят на сетках из металлич. катализатора. Р. х. с псевдоожиженным (см. Кипящий слой) и движущимся слоем имеют характерные особенности, отличные от др. реакторов. Преимущества таких Р. х.: возможность непрерывного ввода свежей и отвода отработанной твёрдой фазы, высокая скорость теплообмена, независимость гидравлич. сопротивления от скорости сжижающего агента (газа, пара, жидкости), широкий диапазон свойств твёрдых частиц (включая суспензии, пасты) и сжижающего агента. Однако применение реакторов с псевдоожиженным и движущимся слоем ограничено, т. к. они не обеспечивают одинакового времени пребывания частиц обеих фаз в слое и сохранения свойств твёрдой фазы, требуют мощной пылеулавливающей аппаратуры.
Известны Р. х. с движущимся (падающим) зернистым слоем, используемые для осуществления непрерывных процессов в гетерогенных системах с твёрдой фазой (рис. 4). Значительна специфика конструкций реакторов для электрохимич. и плазменных процессов (см. Электролизеры, Плазменный реактор).
Рис. 3. Контактный аппарат для окисления нафталина во фталевый ангидрид: 1 - катализаторные трубки; 2 - расплав солей (селитряная баня); 3 - пропеллерная мешалка; 4 - трубки для воздушного охлаждения; 5 - рубашка для воздушного охлаждения; 6 - коллектор отходящего воздуха.
Для проведения реакций, требующих механич. перемешивания реагентов, особенно при средних и высоких давлениях, применяют Р. х. с экранированным приводом, освобождающим от сложных уплотняющих устройств (сальников).
При расчёте Р. х. определяются необходимые для достижения заданной производительности объём, скорость потока, поверхность теплообмена, гидравлич. сопротивление, скорость замены катализатора, конструктивные параметры (особенно Р. х. высокого давления). Для расчёта используются экспериментальные данные по кинетике реакций и отравлению катализатора, скорости тепло-и массопереноса и пр. (см. Макрокинетика). Наиболее полный расчёт, включая определение полей темп-ры и концентрации в Р. х., определение оптимальной схемы теплообмена и рециркуляции, анализ устойчивости режима Р. х. и выбор параметров регулирующих устройств, проводится с использованием ЭВМ (см. Моделирование). В реакторостроении наблюдается тенденция создания аппаратов большой мощности.
Рис. 4. Схемы установок с циркулирующим катализатором: а-реактор и регенератор с кипящим слоем; б-реактор с падающим слоем и регенератор с движущимся слоем в режиме пневмотранспортёра:: 1 - реактор; 2 - регенератор; 3 -фильтр или циклон; 4 - отработанный катализатор; 5 - регенерированный катализатор; 6 - сырьё; 7 - регенерирующий газ.
Лит.: Арис Р., Анализ процессов в химических реакторах, М., 1967; Левейшпиль О., Инженерное оформление химических процессов, пер. с англ., М., 1969; Иоффе Л. И., Письмен Л. М., Инженерная химия гетерогенного катализа, 2 изд., Л., 1972. Л. М. Письмен.
РЕАКЦИИ В ЭЛЕКТРОРАЗРЯДЕ, процессы химич. превращений в низкотемпературной плазме; см. Плазмохимия.
РЕАКЦИИ СВЯЗЕЙ, для связей, осуществляемых с помощью к.-н. тел (см. Связи механические),- силы воздействия этих тел на точки механич. системы. В отличие от активных сил, Р. с. являются величинами заранее неизвестными; они зависят не только от вида связей, но и от действующих на систему активных сил, а при движении - ещё и от закона движения системы и определяются в результате решения соответств. задач механики. Направления Р. с. в нек-рых случаях определяются видом связей. Так, если в силу наложенных связей точка системы вынуждена всё время оставаться на заданной гладкой (лишённой трения) поверхности, то Р. с. R направлена по нормали п к этой поверхности (рис. 1).
[2138-5.jpg]
Рис. 1. Примеры связей, наложенных на тело Р: а - гладкая поверхность; б - гладкая опора; в -нерастяжимая гибкая нить.
[2138-6.jpg]
Рис. 2. Примеры с неизвестными составляющими реакции связи: а - с двумя, б - с тремя.
На рис. 2 показаны гладкий цилиндрич. шарнир (подшипник), для к-рого неизвестны две (Rx и Ry), и гладкий сферич. шарнир, для к-рого неизвестны все три (Rx, Ry, Rz) составляющие Р. с. Для шероховатой поверхности Р. с. имеет две составляющие: нормальную и касательную, называемую силой трения.
В общем случае при решении задач динамики пользуются принципом освобождаемости, т. е. несвободную механич. систему рассматривают как свободную, прилагая к её точкам нек-рые силы, подобранные так, чтобы во всё время движения системы выполнялись условия, налагаемые на неё связями; эти силы и наз. Р. с. С. М. Тарг.
РЕАКЦИИ ХИМИЧЕСКИЕ, превращения одних веществ в другие, отличные от исходных по хим. составу или строению. Общее число атомов каждого данного элемента, а также сами хим. элементы, составляющие вещества, остаются в Р. х. неизменёнными; этим Р. х. отличаются от ядерных реакций. Р. х. осуществляются при взаимодействии веществ между собой или при внешних воздействиях на них темп-ры, давления, электрич. и магнитного полей и т. п. В ходе Р. х. одни вещества (реагенты) превращаются в другие (продукты реакции), что записывается в виде уравнений химических. Реагенты и продукты реакции часто носят общее название реактанты. Кажд |
