Главная стадия химико-технологического процесса, определяющая его назначение и место в химическом производстве, реализуется в основном аппарате химико-технологической схемы, в котором протекает химический процесс - химическом реакторе. В технологической схеме химический реактор сопряжен с аппаратами подготовки сырья и аппаратами разделения реакционной смеси и очистки целевого продукта. Конструкция и режим работы химического реактора определяет эффективность и экономичность всего химико-технологического процесса.
Выбор конструкции и размеров химического реактора определяется скоростями протекающих в них процессов массо- и теплообмена и химических реакций. При этом задаются производительность установки, элементом которой является химический реактор, и степень превращения сырья.
Основным показателем работы реактора, свидетельствующим о его совершенстве и соответствии заданной цели, является интенсивность его. Так как от интенсивности зависит время, затрачиваемое на производство единицы продукции, то главной задачей при расчете реактора является установление зависимости:
t = F* (X, C, U) (10.13)
где: U –скорость химического процесса, t - время пребывания реагентов в реакторе,
Х – степень превращения реагентов в целевой продукт, С – начальная концентрация реагентов.
Расчет химического реактора состоит из следующих операций:
-исходя из законов термодинамики и гидродинамики определяется направление химического процесса; выявляют условия равновесия, по которым устанавливаются начальные и конечные значения параметров процесса;
-составляют материальный и тепловой балансы реактора;
-по значениям рабочих и равновесных параметров определяют движущую силу процесса и на основе законов кинетики находят коэффициент скорости процесса;
-по полученным данным определяют основные размеры реактора: емкость, площадь поперечного сечения, поверхность нагрева( охлаждения), поверхность фазового контакта и другие характеристики.
Расчет химического реактора ведется по следующей зависимости:
А = m / DК, (10.14)
где: А - основной размер реактора, m –количество вещества, перерабатываемого в единицу времени, D - движущая сила процесса, К – коэффициент скорости процесса.