9.1.1 Загальні відомості

Хімічний реактор є основним апаратом технологічної схеми одержання практично будь-якого хімічного продукту.

Задачі керування безперервними та періодичними реакторами значно відрізняються. Для перших характерні задачі стабілізації параметрів на заданих значеннях, а для других – проведення процесу за заданою програмою.

За динамічними характеристиками хімічні реактори дуже різні: в одних процеси протікають досить швидко (наприклад, синтез аміаку, полімеризація етилену під високим тиском), для яких сталі часу можуть дорівнювати від одиниць до десятків секунд; інші реактори досить інерційні, а їх сталі часу вже становлять до десятків хвилин. Істотною особливістю хімічних реакторів є значна нелінійність характеристик, що ускладнює їх автоматизацію.

Показником ефективності процесу хімічного перетворення є одержання нового продукту із заданою концентрацією. Мета керування – забезпечити цей показник на заданому рівні.

На процес реакції істотно впливають різні збурюючи фактори, які призводять до того, що швидкість, властива хімічній реакції, не завжди визначає швидкість перетворення реагуючих речовин. Такі фізичні явища, як теплообмін, перенесення маси, рух потоків і їх взаємне перемішування істотно впливають на технологічний процес. До сильних збурюючи факторів насамперед належать температура, тиск і концентрації початкових речовин.

Хімічні процеси завжди супроводжуються виділенням або поглинанням теплоти. Тепловий ефект процесу може значно змінити температуру реакційного об’єму і, як наслідок, швидкість другорядних реакцій.

Тиск відіграє значну роль для швидкості хімічних процесів, які протікають за участю газу або парів.

Температуру та тиск завжди можна стабілізувати шляхом впливу на витрату відповідно холодоносія чи газу. Концентрації реагуючих речовин стабілізувати неможливо, тому що вони створюють сильні збурення.

Крім розглянутих збурень на швидкість процесу можуть впливати також інші фактори, наприклад якість каталізатора, теплоємність, наявність вологи та ін.