Способы обеспечения температурного режима химических процессов

Температура для большинства процессов - это наиболее чувствительный индикатор и наиболее сильное возмущение. Поэтому в состав системы автоматизации реактора, входит САР температуры. Реализация САР зависит от характера процесса и его аппаратного оформления. В реакторе с мешалкой и теплообменником температура регулируется путем изменения расхода хладоагента.

При некоторых экзотермических реакциях с большим температурным коэффициентом скорости реакций в случае превышения определенной температуры скорость тепловыделения становится больше максимальной возможности теплоотвода реактора; тогда в нем быстро возрастает температура, что может привести к аварии. В подобных случаях особенно высокие требования предъявляются к точности САР температуры, а безопасность проведения технологического процесса обеспечивается применением системы автоматической блокировки реактора по температуре.

Важнейшим технологическим параметром химических процессов является температура реакционной массы. Практически все химические процессы сопровождаются выделением или поглощением тепла, либо осуществляются при температурах, отличающихся от нормальных. Температура процесса влияет на скорость почти всех химических реакций и ее увеличение или уменьшение вызывает изменение как количества получаемого продукта, так и его качества. В связи с этим при проектировании реакторов особое внимание уделяют обеспечению необходимого температурного режима. Эта задача чаще всего решается путем подвода или отвода тепла горячим или холодным теплоносителем см. рис. 3:

В некоторых случаях регулирование температуры экзотермических процессов осуществляют путем управления работой рекуперативного теплообменника, в котором исходная смесь подогревается до необходимой температуры за счет тепла прореагировавшей массы (рис. 4). Такой рекуперативный теплообменник может быть выносным или встроенным.

Необходимый температурный режим иногда обеспечивается:

- введением в состав реакционной массы инертного теплового агента (вода, азот, водяной пар и т.п.);

- изменением количества или соотношения реагентов в смеси;

- организацией ввода наиболее активного реагента одновременно в различные точки или сечения реактора (рис. 5). 

Рис.3. Способы регулирования температурного режима химического процесса с использованием внешних теплоносителей.

а) тепловые рубашки реакторов;

б) поверхность встроенных теплообменных устройств;        

в) поверхность выносных теплообменников

циркуляционных потоков;

г) поверхность промежуточных теплообменников между адиабатическими реакционными секциями.

Рис. 5. Методы управления температурой без использования теплообменной аппаратуры.

Конкретный способ поддержания температурного режима или их комбинации выбирается в зависимости от следующих параметров: скорости и теплового эффекта химического процесса; величины необходимой температуры и допустимого интервала ее изменения; фазового состояния и свойств реакционной массы; производительности и типа реактора.