Сравнительный анализ рециркуляционных схем на примере реакции изомеризации

Конечной целью функционирования любой химико-технологической схемы (ХТС) является достижение полной конверсии реагентов и разделение продуктов реакции на отдельные компоненты с заданной степенью чистоты. Однако, при использовании линейных ХТС в большинстве случаев эти цели недостижимы из-за наличия кинетических и термодинамических ограниче-ний, накладываемых спецификой структур диаграмм фазового и химического равновесий. В частности, для обратимых реакций в реакторе любого типа не-возможно достижение полной конверсии реагентов [5], а ее максимально возможное значение определяется состоянием химического равновесия. С другой стороны, наличие азеотропов в реакционной смеси часто не позволяет выделить продукты реакции требуемого качества [2]. Часто, при осуществле-нии медленно протекающих реакций из-за непомерного увеличения объема реактора невозможно достичь равновесия, эти реакции осуществляются с на-много меньшим выходом продуктов, чем могло бы быть в условиях равнове-сия. Однако, если проводить процесс с небольшими превращениями за одно-кратный пропуск при одновременном выводе из системы продуктов реакции и с последующим возвращением в систему непрореагировавших веществ, то можно достичь 100-процентного превращения исходного сырья.
Кроме того, как правило, многие химические реакции сопровождаются параллельно или последовательно протекающими побочными превращения-ми. Скорость этих реакций и соотношение выходов продуктов в реакциях изменяются в зависимости от условий процесса. Максимальному выходу же-лаемого продукта будет соответствовать определенная глубина превращения исходного сырья, после которой начнут преобладать побочные реакции.
Таким образом, преодоление указанных ограничений возможно при ор-ганизации селективного обмена веществом реакционной зоны с окружающей средой [20]. Наличие селективного обмена, независимо от способа его реали-зации, позволяет, с одной стороны, создавать в реакционной зоне необходи-мые условия для протекания целевых реакций с...

Проведен анализ стационарных состояний реакционной схемы для ре-акции типа А  В при различных вариантах организации подачи рецикла.
Показана возможность достижения практически полного превращения реагента в рециркуляционной схеме, как при подаче рецикла на вход первого реактора, так и на вход второго.
Для различных вариантов организации подачи рецикла определены об-ласти в пространстве величин потока рецикла и объема реактора, при кото-рых возможна 100% -ая конверсия.
Проведена оценка минимальных энергетических затрат, необходимых для достижения заданной конверсии в рециркуляционных схемах с двумя ре-акторами и ректификационной колонной в случаях различной организации подачи рецикла.