ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кафаров. О масштабировании химических реакторов из "Моделирование и оптимизация каталитических процессов" Важнейшей задачей в области исследований по химии и химической технологии является максимально быстрое внедрение результатов лабораторных исследований в промышленность. [c.16] Развитие современных вычислительных средств позволяет значительно сократить многочисленные этапы внедрения путем замены трудоемких промежуточных, часто повторяюш ихся испытаний расчетами на аналоговых и вычислительных машинах. [c.16] Применение методов одной только классической теории подобия — этого мощного средства моделирования гидродинамических, тепловых и отчасти диффузионных процессов — оказывается недостаточным при моделировании химических процессов. [c.16] Критерии химического подобия, полученные из дифференциальных уравнений, описывающих химический процесс, приводят к критериальным уравнениям, содержащим 8—11 критериев, одновременное условие idem для которых становится невыполнимым. [c.16] Поэтому необходим новый путь для отыскания условий переноса результатов исследований с малых моделей на укрупненные промышленные объекты. [c.16] Этот путь, на наш взгляд, лежит в применении метода масштабирования. По этому методу, в лабораторных масштабах ведется исследование химтеской кинетики в условиях интегрального или дифференциального реактора с отработкой кинетических зависимостей на аналоговых вычислительных машинах (АВМ) и одновременно снимаются макрокинетиче-ские характеристики (гидродинамические, тепловые и диффузионные) на пилотной установке, информация с которой вместе с данными по кинетике отрабатывается на цифровой вычислительной машине (ЦВМ), включенной в цикл исследований по принципу обратной связи. [c.16] Последовательность масштабирования, вплоть до построения заводской установки и анализа процесса на оптимальные условия, проводимого при помощи вычислительных машин, представлена на рис. 1. [c.16] Химические системы с различными химическими реакциями не являются подобными, так как их невозможно преобразовать одна в другую одним только изменением масштабов, и вопрос о переносе лабораторных данных может рассматриваться лишь в рамках одного химического процесса, одной системы реакций в модели реактора одного типа. [c.16] Схема обработки кинетических данных в интегральном и дифференциальном реакторах производится в следующей последовательности. [c.17] ОПЫТНЫХ данных на прямой, тангенс угла наклона которой равен константе скорости реакции к, можно считать кинетические измерения удовлетворительными. Положение прямой линии может меняться при изменении характера кинетической зависимости. [c.17] Обработка кинетических данных может проводиться и по схеме дифференциального реактора, когда графически определяется производная концентрации по времени. В этом случае надежными приемами являются нахождение производных для начальных скоростей реакций или для избыточных концентраций одного из исходных продуктов. [c.17] Зависимость скорости реакций от температуры обычно устанавливают бработкой по методу Аррениуса экспериментальных данных темпер1а урах. [c.17] Таким образом, периодический реактор с мешалкой является реактором вытеснения со временем в качестве независимой переменной, в то время как трубчатый проточный — реактором вытеснения, для которого роль независимой переменной играет длина реактора. Реактор с циркуляцией являются моделью реактора полного смешения. [c.18] Учет макрокинетических факторов при переносе результатов исследований на укрупненные объекты сводится к выполнению рассмотренных ниже условий на гидродинамические, тепловые и диффузионные параметры. [c.18] Обязательным условием масштабирования должен быть одинаковый характер распределения времени пребывания реагентов в реакторе, т. е. [c.18] На модельной установке вводится индикатор на вход в реактор и измеряется его концентрация на выходе. В зависимости от характера вносимого возмущения на входе (ступенчатое, импульсное, синусоидальное изменение концентрации индикатора) на выходе снимаются определенного вида характеристики для данного типа реактора. [c.18] В приведенных выше уравнениях Т — постоянная времени, равная Т = Fp/F eK i Р — независимая переменная в изображении функции по Лапласу. [c.19] Полученные на модельной установке выходные кривые сравниваются с теоретическими. При несовпадении кривых с теоретическими конструируется многопараметрическая модель, включающая блоки идеальных реакторов, байпас, рецикл и застойные зоны. [c.19] Обязательным условием масштабирования должно быть соблюдение переходных коэффициентов тепловой устойчивости [4]. [c.19] Вернуться к основной статье