3. Đặc trưng nhiệt trong thiết bị phản ứng
3.5.5. Đặc trưng tự nhiệt của thiết bị phản ứng
Điều kiện tự nhiệt:
Quá trình tự xảy ra, tự tiến hành sau khi mở máy.
Thực hiện phản ứng tỏa nhiệt mạnh.
Có thể thực hiện trộn ngược (backmix) giữa khối phản ứng và nguyên liệu.
i) Thiết bị phản ứng loại thùng có khuấy.
28
ii) Thiết bị phản ứng dạng ngọn lửa.
Hình 3.8: Mô hình thiết bị phản ứng dạng ngọn lửa
Do có chênh lệch về nồng độ và nhiệt độ lớn giữa các vùng nên có hiện tượng khuếch tán và trao đổi nhiệt trở lại.
iii) Quá trình nằm ở phạm vi khuếch tán ngoài.
Quá trình phản ứng được coi là nằm ở phạm vi khuếch tán ngoài khi vận tốc phản ứng bề mặt lớn, nghĩa là khi nhiệt độ cao, nồng độ chất phản ứng trên bề mặt rất bé nên quá trình khuếch tán trong pha khí là chậm nhất và quyết định đến vận tốc chung của quá trình.
Do đó quá trình khuếch tán ngoài không cần xúc tác xốp.
Do quá trình khuếch tán và truyền nhiệt là tương đương nên khi phản ứng mãnh liệt nhiệt phản ứng tỏa ra lớn đủ để nung nóng bề mặt xúc tác nên Ts > Tg.
Do đó, sau khi mở máy, xúc tác được nung nóng lên, không cần phải đun nóng nguyên liệu, quá trình tự xảy ra.
Hình 3.9: Mô hình phản ứng quá trình nằm ở phạm vi khuếch tán ngoài
29
iv) Thiết bị phản ứng loại ống.
Do đặc điểm của thiết bị phản ứng loại ống là không thể tự nhiệt nên hỗn hợp sau phản ứng không có khả năng trao đổi nhiệt với nguyên liệu, nên cần có trao đổi nhiệt bên ngoài.
30