В отдельно взятом реакторе полного смешения вследствие того, что концентрации реактивов мгновенно снижаются до конечной величины, скорость реакции при больших степенях превращения невелика и поэтому для достижения высоких степеней превращения требуются реакторы большого объема. При этом более целесообразным является установка ряда последовательно установленных реакторов – каскада реакторов (см. рис 3 и рис.4).
Рис.3. Схема каскада реакторов полного смешения
Рис. 4. Изменение концентрации исходного вещества по ступеням каскада реакторов полного смешения а), в реакторе идеального вытеснения б)
В каждой ступени каскада параметры процесса постоянны. Для определения числа теоретических ступеней используют алгебраический и графический методы.
Алгебраический метод.
Основа расчета - материальный баланс для каждой ступени каскада. В результате последовательного составления материального баланса для реакции первого и второго порядка.
Графический метод
- Строится кривая по кинетическому уравнению. Зависимость скорость от концентрации.
- Из точки начала (самая крайняя) проводится прямая с tg -1/τ угла наклона, до пересечения с кривой скорости в определенной точке М.
- Из точки М опускается перпендикуляр на ось СА на выходе из первого и входе во второй реактор.
- Из точки конца проводится параллельная прямая tg угла наклона до пересечения с кривой скоростью. Эти действия производятся до тех пор, пока не достигнется конечная СА с заданной ХА
СА=СА,0 * (1-ХА)