ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Процесс в реакторе без перемешивания в направлении потока из "Химические реакторы как объекты математического моделирования" Для действующего производства экспериментальное изучение локальной кинетики процессов в реакторах с перемешиванием Зв объеме, как правило, широко доступно. Его можно выполнить по данным пассивного или активного эксперимента и вне зависимости от того, в какой среде (гомогенной или гетерогенной) протекает процесс в промышленном реакторе. [c.166] В случае вновь создаваемого производства данные для изучения кинетики в локальной области должны быть получены па модели промышленного реактора. При этом гидродинамические условия и условия распределения температурных полей па модели реактора нужно обеспечить такими, какие можно ожидать в реакторе промышленных размеров. [c.166] Рассмотрим сначала вопрос о моделировании реактора смешения для гомогенных процессов. Это моделирование можно выполнить сравнительно легко, так как достаточная равномерность распределения концентраций взаимодействующих веществ и практически одинаковая температура во всем реакционном объеме в данном случае достигаются подбором соответствующей интенсивности перемешивания . Рабочая емкость модельного реактора здесь может быть небольшой и ее рекомендуется выбирать, учитывая необходимость изготовления реактора из материала, предназначаемого для промышленного аппарата, и организации непрерывной (но не капельной) подачи исходных реагирующих компонентов. [c.166] Чтобы обеспечить одинаковые условия по гидродинамике и распределению температурного поля как для модели, так и для промышленного реактора, рекомендуется перед изучением кинетики на модели снять характеристику процесса перемешивания для принятой модели и убедиться в достаточно хорошем перемешивании. Затем промышленный реактор следует оборудовать соответствующим устройством, перемешивающим реакционную массу с интенсивностью, при которой проводились экспериментальные работы по -изучению кинетики. [c.166] Для жидкостных процессов, но мнению автора, удобнее в качестве первоначально подаваемого в аппарат вещества брать раствор щелочи или кислоты (в зависимости от материала аппарата), а в качестве вещества, дающего возможность судить об изменениях концентраций вследствие вытеснения, применять воду. [c.167] Тк — конечная концентрация вымываемой жидкости т время, необходимое для изменения концентрации от Хд до Хх. [c.167] При создании модели промышленного реактора смешения для гетерогенных, в частности газовых процессов, протекающий в псевдоожиженном слое мелкозернистого материала, или газожидкостных процессов при барботаже газа через жидкость, следует иметь в виду наличие особых условий. Здесь снятие характеристики по гидродинамике и распределению температурных полей надежно только при соблюдении как для модели, так и для промышленного реактора одинаковой степени грануляции твердой фазы и идентичной по всей высоте реакционной зоны степени дробления газа. [c.168] Для реактора с секционированием по длине реакционной зоны, т. е. для каскада реакторов смешения (см. стр. 64), часто можно выбрать модель относительно небольших размеров. Если секционирование отсутствует, то идентичные условия по гидродинамике и распределению температурных полей обычно удается обеспечивать только на моделях больших размеров при работе с большими материальными потоками. В последнем случае для начального изучения процесса, чаще всего применяют промежуточные модели. Однако нужно учитывать, что составленное на такой модели математическое описание придется обязательно корректировать на стадии испытания опытного крупногабаритного реактора. [c.168] Если при изучении локальной кинетики пользуются непосредственно уравнением (IV,6), принимая порядок реакции в вид целого числа и определяя экспериментальные значения X, то поступают следующим образом. Сначала находят значение п на основании опытных данных по уравнению ( 1,5). При 1 принимают га = 1 при га 1,5 принимают га = 1 при га 1,5 принимают га = 2 и т. д. [c.169] Чтобы установить достаточно полную зависимость константы скорости от температуры, нужно иметь опытные данные, как минимум, еще для двух значений температуры, например о и а-Допустим, что в эксперименте нри этих значениях и начальной концентрации Хан определены конечные концентрации ХакИ Хак-Зная порядок реакции, можно найти значения констант к -а для температур о я по уравнению, аналогичному ( 1,11). [c.170] Зная значения п в. п определяют величину к по любому уравнению. Аналогично изложенному ранее находят также зависимость кг от температуры. [c.172] Зная значения па и Пе, по аналогии с изложенным ранее находят зависимости./сй и ке от температуры. [c.172] При этом значения ao, feo, , oo, feo и q определяются уравнениями (VI,22)—(VI,27). Далее, зная порядок реакции, по аналогии с предыдущим устанавливают зависимость констант скорости от температуры. [c.173] По известным порядкам реакций затем определяют зависимости констант скоростей от температуры. [c.174] В качестве примеров по выявлению локальной кинетики процессов, протекающих в реакторах смешения, рассмотрим два следующих случая. [c.174] В реакторе непрерывного действия реагируют вещества А ж В с образованием продуктов в жидкой фазе (/ь ж = 0,59) и проскоком избыточного количества газа. Вещество А представляет собой смесь двух веществ (10%) и Л 2 (90%). Известно, что газ В взаимодействует с веществом А более интенсивно, чем с веществом А При этом вещество А превращается полностью, а вещество А частично — остаточная концентрация его составляет примерно 1,5—2,5 вес. %. Температуру процесса поддерживают в пределах 15—25° С. Повышение температуры вызывает увеличение количества образующихся побочных нежелательных продуктов. Процесс протекает автокаталитически. Проводить его в многосекционпом аппарате не рекомендуется, так как при этом в первых секциях появляется большое количество побочных продуктов. [c.174] Подставляя значения 6 ш уравнение (VI,46), находим, что 1. [c.175] Это уравнение является уравнением локальной кинетики для рассматриваемого процесса. [c.175] Целевым продуктом является продукт D. Четыре процента от вступающего во взаимодействие полупродукта С превращаются в продует S с молекулярным весом, вдвое превышающим молекулярный вес продукта С. Повышение температуры реакции приводит к увеличению количества побочных продуктов этим и определяется выбранная температура реакции. Процесс проводят в реакторе с перемешиванием. Осуществить процесс в реакторе без перемешивания в направлении потока или в многосекционном реакторе не удается из-за невозможности съема тепла реакции. Исследование кинетики процесса в ее обычном понимании оказалось затруднительным ввиду высокой скорости протекания процесса, сложности механизма и большого теплового эффекта реакции. [c.176] Здесь Сд и — молекулярные веса взятых исходных компонентов , численные значения которых, а также полученных продуктов представлены в табл. 6. [c.177] Вернуться к основной статье