ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Гидродинамические модули из "Моделирование промышленных процессов полимеризации" Основу формирования блока модулей гидродинамического уровня составляет анализ структуры потоков по функциям распределения времени пребывания в реакторе. Это позволяет выделить группы типовых модулей [1—5] для реакторов идеального вытеснения, идеального перемешивания и промежуточного типа. Рассмотрим процессы полимеризации в каждом из них. [c.48] Реакторы вытеснения. Известно, что для реакторов вытеснения модель представляет собой совокупность уравнений баланса вещества, энергии и импульса (количества движения). Поскольку мы рассматриваем жидкофазную полимеризацию, то, считая жидкость несжимаемой, последним уравнением можно пренебречь. [c.48] Примем, что массовая скорость потока G (в единицах массы на единицу площади в единицу времени) постоянна вдоль реактора длиной L при любых условиях. Линейная скорость v и плотность р могут меняться, но ри постоянно. Это условие соответствует предположению об отсутствии накопления массы в каком-либо сечении реактора. [c.48] Граничные условия для этой модели могут быть различными в зависимости от способа ввода потока в реактор. [c.49] Поскольку основным предметом рассмотрения в настоящей работе является каскад реакторов смешения, более подробный анализ реакторов вытеснения применительно к полимеризационным процессам (например, влияние диффузии на ММР) здесь опущен. [c.49] Реакторы идеального перемешивания. Значительно чаще, чем реакторы вытеснения, в процессах жидкофазной полимеризации используются реакторы с мешалкой, которые обычно считают реакторами идеального смешения. [c.49] Действительно, многие непрерывные промышленные процессы полимеризации реализуются в каскаде реакторов с мешалкой, называемом полимеризационной батареей. [c.50] Принято различать два типа смешения [3, 4] на микроуровне и на макроуровне, чему соответствуют понятия степени сегрегации I, равные 1улю в первом случае и единице — во втором. Будем в дальнейшем пользоваться гидродинамическими модулями лишь для крайних режимов смешения максимального смешения и полной сегрегации. [c.50] Высокие скорости перемешивания, обычно применяемые на практике, позволяют сделать предположение о выполнении следующих условий идеального смешения отсутствии градиента температур и концентраций в реакторе. В дальнейшем, если это специально не оговорено, непрерывные процессы полимеризации будем считать протекающими именно в таких реакторах. [c.50] Вывод последнего уравнения произведен по аналогии с описанным в работе [23]. [c.50] Особенно удобна первая форма (1.65а), поскольку мы располагаем выражениями dY /dt—Ry для любого типового про сса полимеризации. Решая это уравнение, получим значения У ( ) для нестационарных и стационарных (при /=оо) режимов. [c.51] Стремление более детально описать процессы в реальном объекте приводит к усложнению модулей не только кинетического, но и остальных уровней. Модульный принцип построения моделей позволяет не меняя структуры модели заменить один модуль другим в соответствии с конкретным случаем. Усложнение должно быть обусловлено прежде всего потребностью в устранении противоречия между прежней моделью и новыми экспериментальными данными. [c.51] Сопоставление различных моделей между собой приводится в немногих работах. В целом построение моделей промежуточного состояния зависит от конкретной физической картины смешения. Определенные элементы сегрегации можно учесть уже на кинетическом уровне, что позволит упростить модель гидродинамики пример такого рассмотрения дан ниже (с. 62). [c.53] Линейная оценка нестационарного процесса по концентрации с помощью передаточной функции имеет вид . [c.53] Другие варианты вычисления переходных режимов в полностью сегрегированных системах рассмотрены на примере процессов растворения [48] и сушки . [c.53] Реакторы промежуточного типа. К таким реакторам будем относить реакторы, функции распределения которых г з(/) отличны от рассмотренных для реакторов идеального вытеснения или смешения. [c.54] Если известна функция г )(0. можно воспользоваться зависимостями типа (1.62), (1.64), (1.65). В общем случае удобно рассматривать реактор как комбинацию элементов типа смешения или вытеснения (с байпасами), соединенных последовательно или параллельно. Пример такого подхода для реактора — полимеризатора стирола приведен в работе [32]. Общее время реакции 0 при этом разбивается на два или три интервала времени (01, 02 или 01, 02, 0з), соотношения между которыми находят эмпирически. Поскольку мы располагаем компактными моделями полимеризационных процессов, построение комбинированных моделей не вызовет каких-либо дополнительных трудностей. [c.54] Из других вариантов описания реакторов промежуточного типа отметим способ ячеечных моделей [3], который совпадает с каскадно-реакторными схемами. [c.54] Влияние гидродинамических характеристик на ММР. В условиях, когда возможности регулирования ММР в пределах принятого типа процесса полимеризации, характеризуемого своим механизмом, весьма ограничены [6], гидродинамическая характеристика реактора, ее учет и преднамеренное изменение (при проектировании) — один из самых мощных рычагов влияния на ММР, а значит, и на свойства полимера. [c.54] Каскадно-реакторные схемы изучены только для изотермических гомогенных реакторов и механизма линейной аддитивной полимеризации без обрыва 33]. Выявлено сужение ММР с увеличением числа реакторов от М /Мц = 2 (в первом реакторе) до близкого к ММР периодического процесса (при к 5). Подробно анализировался характер ММР после 1-го и 2-го реакторов, найдены аналоги с ММР периодического процесса для цепных полимеризационных процессов с обрывом диспропорционированием (для первого реактора) и комбинационным (для второго реактора) путем. Полученные формулы верны только для указанных вариантов механизмов. [c.56] Вернуться к основной статье