ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Превращение в реакторах с несмешивающпмся потоком. Возможность описания промежуточных систем из "Химические реакторы расчет и управление ими" Промежуточный режим между идеальными трубчатым и кубовым реакторами можно описать при помощи модели реактора с продольным перемешиванием пли каскада кубовых реакторов. В последнем разделе этой главы будет показано, что распределение времени пребывания в разных типах трубчатых реакторов можно аппроксимировать любой из этих моделей. Если возникает сильное обратное смешение, то для аппроксимирования больше подходит модель реактора с продольным перемешиванием. [c.94] Если продольным перемешиванием с внешней средой можно пренебречь в точках входа и выхода (г О и Ь соответственно), то накладываются следующие граничные условпя. [c.94] Для конечной величины Л это условие влечет за собой прерывистое уменьшение при 2 = 0. [c.94] Однако, так как Х) конечная величина п йсотрицательно пз-за химического превращения, это уравнение означает, что концентрация на выходе выше, чем величина в реакторе при 2 = I. [c.94] Полученный результат справедлив для всех значений Л от О до оо. [c.95] В пределе при Л — оо получим концентрацию на выходе изотермического идеального трубчатого реактора. [c.95] При /V — О получим выражение, характеризующее идеальный кубовый реактор. Из последних соотношений видно, что уравнение (111,20) применимо для всех промежуточных случаев между идеальными трубчатым и кубовым реакторами, если происходит молекулярное смешение. [c.96] Кроме того, Левеншпиль установил возможные ограничения для применения уравнения (111,14) к реакциям первого и второго порядков. [c.97] Если удерживание в реальном трубчатом реакторе приводит к значительному уменьшению производительности, то для получения той же степени превращения, что и в идеальном трубчатом реакторе, требуется больший реакционный объем. Следует также иметь в виду, что для некоторых сложных реакций от распределения времени, пребывания зависит не только превращение, но и селективность. Это особенно существенно в случае консекутивных реакций, когда один из промежуточных продуктов целевой. Его выход проходит через максимум в зависимости от загрузки реактора. Как максимальный выход, так и отвечающая ему загрузка реактора снижаются при возникновении продольного перемешивания. Это показано в приводимом ниже примере. [c.97] Реакция протекает изотермически в трубчатом реакторе с продольным перемешиванием. Нужно изучить влияние продольного перемешивания на максимальный выход Р. [c.97] ПРЕВРАЩЕНИЕ В РЕАКТОРАХ С НЕСМЕШИВАЮЩИМСЯ ПОТОКОМ. [c.98] Шоенеман и Гофман показали, что расчет шению (111,22) можно произвести графическим построением на рис. 111-10 приведено такое построение по Шоенеману На этом рисунке кривая 1 [зависимость Р (т) от т] построена на основании экспериментов, кривую 2 (зависимость между степенью превращения и временем реакции в реакторе периодического действия или идеальном трубчатом реакторе) рассчитывают или определяют экспериментально. [c.99] Следует иметь в виду, что все изложенное выше справедливо для систем без перемешивания. Однако при небольших степенях превращения и (или) относительно небольших значениях удерживания хорошее приближение получается и в том случае, когда наблюдаемое распределение времени пребывания вызвано молекулярным перемешиванием. Кроме того, метод Шоенемана вполне точен, когда скорость превращения имеет первый порядок по реагенту, независимо от того, есть ли перемешивание элементов объема разного возраста . Последнее можно объяснить следующим образом. [c.99] Следовательно, если уравнение (111,22) применяется для систем со смешением, то рассчитанная степень превращения будет завышена при и 1 и занижена при п 1. Эта проблема детально рассматривалась Данквертсом и Цвитерингом . [c.100] Эти три выражения дают различные значенпя нри одних и тех же параметрах. Например, для = 1 и Т2/Т1 = 4 по первому выражению равно 0,7.50, по второму — 0,719 и по третьему — 0,771. [c.100] В последнем случае возможная степень превращения наибольшая, так как предполагалось, что смешения не происходит. Во втором случае меньше. [c.100] Из изложенного следует, что для систем с относительно большим удерживанием, которые характеризуются зависимостью Р (т) как промежуточные между системами со смешением и без него, в общем случае не удается точно рассчитать степень превращения. Однако достаточно хорошее приближение можно получить, если удастся хотя бы грубо определить, чем вызван наблюдаемый характер распределения времени пребыванпя. Приближенное решение промежуточно между решениями для системы без смешения и для ряда таких комбинаций элементарных систем со смешением, в которых распределение времени пребывания н условия смешения такие же, как и в исследуемом реак-то))е. [c.101] Очень редко характер потока в изучаемом реакторе известен настолько полно, что удается произвести точный расчет степени превращения. Пример этого редкого исключения — реактор с потоком вязкой жидкости (постоянная вязкость) некоторые вопросы расчета такого реактора рассмотрены ниже. [c.101] Граничные условия прп г = /, не заданы, так как для всех практических целей молекулярной диффузией А в направленип потока [первый член уравнения (а)1 можно пренебречь по сравнению с конвективным переносом [второй член уравнения (а)1 поэтому опустим первый член уравнения (а), учитывая, что соблюдается условие v L DJ 1. [c.101] Вернуться к основной статье