Легкоплавкие соли
К легкоплавким солям относятся нитрат-нитритные смеси:
Смесь 50% NaNO2 и 50% KNO3 приделы применяют 200-450°С
Смесь 40% NaNO2, 7% NaNO3 и 53% KNO3 . Предел применения от 200-540°С смеси не токсичны, неагрессивны, дешевы.
Недостатки:
Высокая температура плавления. Для 1-ой смеси температура плавления tпл=128,5°С и для второй смеси температура плавления tпл=145°С. Поэтому перед использованием смесь предварительно расплавляют и нагревают
Нитраты окисляются до нитратов с повышением температуры плавления до tпл=160°С
Легкоплавкие металлы
Они имеют наибольшие значения коэффициента теплоотдачи и высокие температуры кипения.
Недостатки:
Сложность работы установки
Дороговизна
Поэтому практически не используют.
Дымовые газы
Позволяют осуществить нагрев до 1000°С.
Недостатки:
Низкий коэффициент теплоотдачи
Неравномерность обогрева
Трудность регулирования нагрева
Из-за высокого содержания кислорода дымовые газы агрессивны по отношению к материалу аппаратуры
Не полностью используется теплота сгорания топлива
Мешалки
Мешалки делят на следующие группы:
Тихоходные мешалки лопастного, рамного, листовые, якорного типа рис. 4.28, 4.29, 4.30, 4.34, 4.35, 4.36, 4.37, 4.40, 4.43
Быстроходные мешалки: пропеллерные, турбинные рис. 4.32, 4.33
Специальные мешалки, относятся скребковые, винтовые, шнековые, ленточные, дисковые рис. 4.38, 4.39, 4.44.
Выбор типа мешалок
Выбор типа мешалок осуществляют в зависимости от вязкости реакционной среды и конструктивных особенностей аппарата рис. 4.48, 4.49, 4.50.
Тихоходные мешалки лопастного типа имеют диаметр 0,5-0,7D от диаметра аппарата, для якорных 0,9D. Частоты вращения от 30-80 мин-1, для более вязких жидкостей частоты вращения должна быть еще ниже. Лопастные, рамные мешалки находятся в центре перемешиваемого объема жидкости, якорная мешалка повторяют форму днища и стенок аппарата рис. 4.51, 4.52.
Быстроходные имеют диаметр от 0,2-0,3D. Частота вращения от 100-1000 мин-1. Число лопастей в пропеллерных мешалках от 2 до 6. Наиболее распространены мешалки с тремя лопастями, т.к. при этом происходит уравновешивание сил действующих на вал, лопасти и уменьшающие вибрации вала. Турбинная мешалка могут быть различной конструкции открытого и закрытого типа, а также в виде центробежного колеса.
Специальные мешалки применяют для перемешивания жидкостей, обладающих специфическими свойствами, высоковязких жидкостей, дающих отложения на стенках аппаратов.
В аппарате с мешалкой часто применяют концевой подшипник, служащий опорой для нижнего конца вала рис. 4.18, 4.19, 4.45. Корпус аппарата с внутренней стороны может иметь отражательные перегородки рис. 4.48, 4.49, 4.50. Для объяснения большой осевой скорость большей кратной циркуляционной перемешивания жидкости применяется диффузор рис. 4.53, 4.54. Диффузор – это цилиндрическая или коническая обечайка встроенная соосно в объеме аппарата и может служить дополнительный поверхностью теплообмена. Аппараты с диффузором обычно имеют вытянутую форму с отношением высот к диаметру равной 5. Рис. 4.54. Для того, чтобы площадь сечения диффузора и кольцевого зазора образованного стенкой аппарата и диффузором были одинаковы диаметром диффузора составляет 0,7D.
Для осуществления реакции между жидкостями используют каскад реакторов рис. 4.57. После каждого аппарата установка сепаратора для отделения органической фазы. Свежую органическую смесь подают в последний реактор, где необходимы наиболее жесткие условия для исчерпывающего нитрования исходных веществ. Отработанная кислота из этого реактора отделяют и направляют в предыдущий аппарат и т.д. Таким образом, совершается противоток нитрующей смесью по отношению к органическому компоненту. В этом случае сокращаются местные перегревы и побочные реакции окисления в результате интенсивного охлаждения и перемешивания. Это способствующие факторы ускорению процесса.
По мимо реакторов с мешалками могут применить реакционные аппараты состоящие из полого реакционного сосуда поз.1. Выносного перемешивающего устройства поз.2 и выносного теплообменника поз.3
Такая установка значительно проще в изготовлении и эксплуатации. Она значительно удобнее в том случае, если необходим интенсивный теплообмен. Например, разложение гидроперекиси изопропилбензола, а также когда желательно расслоение эмульсии на два слоя раздельно поступающего затем в соответствующий соседние агрегаты реакторной системы. Реактор в этом случае одновременно служить и отстойником
Реакторы проточного типа. Недостатки непрерывных реакторов с мешалками:
Громоздкие
Большой расход электроэнергии на перемешивание
Различают следующие реакторы работающие по принципу идеального вытеснения: труба достаточной длины расположенная в трубе, выполняющая роль рубашки.
Недостатки:
Небольшие скорости реакции в жидкой фазе, поэтому необходимы очень большие длинны, чтобы достигнуть необходимой конверсии
Недостаточная скорость движения жидкости, также требуется большая длина реактора, чтобы потом приобрел турбулентный характер
Недостаточная теплопередача, в этом случае необходима большая длина трубы
Для обеспечения перемешивания и хороших условий теплопередачи. Трубу секционируют, т.е. реактор состоит из секций труб с рубашками и каждая секция снабжена циркуляционным насосом.
Кратность циркуляции выбирают такой, чтобы обеспечить турбулентный режим движения жидкости. Например, альдолизация уксусного альдегида. Для быстрых реакций используют реакторы с большим числом параллельно расположенных труб.