ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Процесс в реакторе с перемешиванием в объеме из "Химические реакторы как объекты математического моделирования" Рассмотрим одновременно процессы в реакторе с перемешиванием при наличии жидкой фазы (см. рис. 11-9) и в псевдоожиженном слое мелкозернистого материала, например катализатора (см. рис. П-10). Примем, что процессы протекают по реакциям и-го порядка при взаимодействии основного реагирующего вещества А, по которому ведется математическое описание, с веществом В, взятом в избытке, причем образуется один целевой продукт В. При начальных исследованиях будем считать также, что глубина превращения вещества А сравнительно невелика. [c.191] Как показано ранее, математические модели таких процессов, при помощи которых можно установить изменение концентрации основного реагирующего вещества и температуры в реакционной зоне при возникающем в объекте возмущении характеризуются уравнениями (IV,32) и (1У,33), а также (IV,90) и (IV,91). [c.192] Согласно изложенному ранее, характер изменения температуры в реакционной зоне при возмущениях в материальных и тепловых потоках для процесса с перемешиванием в объеме бывает самым разнообразным (см. рис. И-1), а процесс может протекать с положительным или отрицательным самовыравниванием по температуре. [c.192] Из анализа технологических режимов, обычно применяемых в промышленных экзотермических процессах (включая автоматизированные), следует, что их выбирают такими, при которых устойчивость протекания этих процессов обеспечивается в случае возмущений в материальных и тепловых потоках свойствами самовыравнивания по всем параметрам. [c.192] Моделирование таких режимов показывает, что для сохранения самовыравнивания по температуре в реакционной зоне нужно, во-первых, поддерживать небольшую разность между температурой в данной зоне и температурой теплоносителя. Во-вторых, при ведении высокотемпературных процессов исходные взаимодействующие вещества нельзя нагревать непосредственно в реакционной зоне за счет теплоты реакции, а приходится их нагревать до температуры, близкой к температуре в этой зоне. Указанные условия определяют необходимость применения развитых поверхностей теплообмена, что приводит к громоздкости, большой металлоемкости и конструктивной сложности аппаратурного оформления описываемых процессов. [c.192] Если процесс организовать, допуская применение режимов с отрицательным самовыравниванием , то, как показывает анализ совместного решения уравнений математической модели и уравнений регуляторов, при автоматизированном управлении отвод тепла от реакционной зоны нри соответствующем оформлении процесса, выборе системы регулирования и подборе типа регулятора можно значительно форсировать. [c.193] Автоматическое регулирование температуры в реакционной зоне при протекании процесса в режимах с отрицательным самовыравниванием и перемешиванием в объеме можно осуществлять так же, как и для процессов в режимах с самовыравниванием, т. е. изменением температуры и общего потока исходных компонентов, концентрации реагирующих веществ, температуры или количества теплоносителя, величины поверхности теплообмена и др. В каждом случае ту или иную систему выбирают на основании совместного решения уравнений математической модели и уравнения выбираемого регулятора. [c.193] На рис. УП-1 в качестве примера приведена принципиальная схема автоматического регулирования температуры в реакционной зопе путем изменения температуры смеси исходных компонентов для процесса в псевдоожиженном слое катализатора с отрицательным самовыравниванием. [c.193] На рис. УП-2 изображена диаграмма, показывающая, как на реальном объекте при автоматическом регулировании удается поддержать заданную температуру в реакционной зоне для процесса в режиме с отрицательным самовыравниванием. [c.193] В других случаях (рис. VII-4) уравнение регулятора, а также уравнения (VII,3) и (VII,4) набирались на аналоговой машине и совместно решались. [c.194] Если процесс проводить в режиме с отрицательным самовыравниванием и подавать исходную смесь (применительно к схеме регулирования, представленной на рис. УИ-1), например, с температурой 100° С, то только вследствие этого поверхность теплообмена в реакционной зоне можно уменьшить в 2 раза. Далее, если принять, что в режиме с отрицательным самовыравниванием тепло снимается при разности температур 125°, что при данном режиме вполне допустимо, то поверхность теплообмена может быть уменьшена еще в 5 раз, т. е. в общей сложности с 2000 до 200 Вполне естественно, что получение такого реального эффекта при разработке конструкции реактора крупнотоннажного производства представляет огромный интерес. Показанные возможности по оптимизации до настоящего времени не использовались по той причине, что все исследования, как правило, велись нри ручном регулировании это практически не позволяло поддерживать режим процесса с отрицательным самовыравниванием. [c.196] Рассмотренные решения по форсированию теплового режима можно применять при проведении процесса в нескольких реакторах, включенных последовательно (или в секционном реакторе) . Здесь для высокотемпературных процессов рекомендуется первую стадию оформлять таким образом, чтобы использовать тепло реакции на нагрев смеси исходных компонентов, а б последующих стадиях вести съем тепла при максимально целесообразной разности между температурой в реакционной зоне и температурой теплоносителя. [c.196] Вернуться к основной статье