Реакторы идеального вытеснения.

РИВ-н – реакторы непрерывного действия, в которых осуществляется ламинарный гидродинамический режим. Реакторами идеального вытеснения обычно служат трубчатые аппараты или колонны, длина или высота которых значительно превосходит диаметр. Реактор может иметь горизонтальную, вертикальную или наклонную форму, форму змеевика и т.п.

Достоинство аппаратов идеального вытеснения – отсутствие возможности непосредственного попадания исходных реагентов в выводимую реакционную смесь. Недостатком является трудность достижения хорошего перемешивания в каждой из последовательных зон аппарата. Для преодоления этого недостатка стремятся проводить процесс при высокой скорости, что способствует турбулизации потока. Нередко аппараты снабжают различными устройствами или насадкой, которые способствуют перемешиванию в сечениях без нарушения общего принципа вытеснения.

В РИВ температура по длине реактора изменяется, что соответственно ведет к изменению константы скорости реакции. При расчете РИВ температуру, константу скорости считают постоянными.

Внешний поток реагентов движется в одном заданном направлении, не перемешиваясь и вытесняя подобно поршню находящийся впереди частицы потока.

Время пребывания всех частиц в таком реакторе постоянно.

Все характеристики (концентрация, температура, степень превращения) изменяются плавно по объему реактора. Параметры процесса непостоянны во времени и по высоте трубы.

1)изменение концентрации реагентов;

2)изменение скорости реакции;

3)изменение степени превращения.

В РИВ движущая сила процесса и скорость изменяются по длине реактора, причем отклонение средней движущей силы от постоянного значения является максимальным. Т.е. для простой необратимой реакции, протекающей без изменения объема при постоянной температуре, по мере протекания реакции по длине или высоте реактора или по времени пребывания в реакторе:

1.уменьшается концентрация вещества А (от С­_А0 до С_А);

2.снижается скорость реакции;

3.увеличивается степень превращения.

Пусть простая необратимая реакция протекает в реакторе без изменения объема.

Уравнение материального баланса для всего реактора получаем после разделения переменных и интегрирования:

Данное уравнение позволяет определить время пребывания реагента для достижения заданной степени превращения, а затем и размеров реактора.

Для реакции n-го порядка:

Для реакции нулевого порядка:

Для реакции первого порядка:

Для реакции второго порядка:

Применение реакторов идеального вытеснения более удобно для процессов с твердыми катализаторами, как жидкофазных, так и особенно газофазных.