Оптимальные последовательности реакторов

Рис. IX.6. Оптимальный температурный профиль для последовательной реакции при различной длине реактора.

Следует отметить, что селективность процесса значительно зависит от температуры, причем оптимальная температура реакции различна для различных типов реакторов. Например, для трех последовательно-параллельных реакций [c.36]

Оптимальные последовательности реакторов [c.149]

При исследовании оптимальных последовательностей реакторов введем систему обозначений, которая может показаться неестественной, но в действительности дает возможность лучше понять метод расчета, который мы применим. Эти обозначения даны на рис. VII.28, где последовательность N реакторов пронумерована в обратном порядке. При этом Ев и Т обозначают степень полноты реакции и температуру в п-м реакторе, считая от конца, а (не i) — степень полноты реакции в смеси, поступаюш ей в этот реактор. В соответствии с этим степень полноты реакции в исходной смеси, поступающей во всю систему, обозначается через Едг+i- Эта величина может равняться нулю, но пока мы не будем полагать E v+i О-Такая система обозначений оправдана тем, что мы будем исследовать реакторы последовательности, начиная от конца к началу, сначала рассчитывая один реактор, последний по ходу потока, [c.190]

Раздел VII.7. Вопросы оптимального расчета последовательностей реакторов идеального смешения подробно изложены в книге [c.213]

По данным исследований, приведенным в работе [142], наиболее оптимальным типом реактора для рассматриваемой схемы реакций является комбинация последовательно соединенных реактора смешения и реактора вытеснения. [c.106]

При решении задачи выбора оптимальных конструктивных характеристик аппаратов необходимо еще учесть расход компонентов каталитического комплекса, мономеров и качество получаемого каучука. Поэтому уравнения (9) — (12) должны решаться совместно с уравнением, определяющим среднюю продолжительность пребывания полимеризуемой смеси в системе последовательных реакторов [c.310]

Следовательно, объем реактора, работающего при оптимальной температурной последовательности, даже при ограничении верхней температуры Тр составит всего лишь около 40% от объема оптимального варианта реактора, работающего при изотермическом режиме, что может дать весьма значительную экономию . Еще большей экономии можно достичь при проведении [c.147]

Все сказанное нужно учитывать при создании аппарата оптимальной конструкции. Например, лучшей конструкцией может оказаться каскад из двух последовательных реакторов различных типов. Так, при высокой степени превращения и сильно экзотермической реакции целесообразно исследовать возможность использования псевдоожиженного и неподвижного слоев. [c.443]

Основная идея метода динамического программирования состоит в следующем каково бы ни было первое решение, остальные решения должны быть оптимальными по отношению к результату первого решения Этот метод применительно к химическим реакторам впервые использовал Арис . Он нашел оптимальный температурный режим для аппаратов с различным гидродинамическим режимом, последовательности реакторов и трубчатых аппаратов. И. И. Иоффе и Л. М. Письмен предложили аналитические процедуры выбора оптимальных условий для последовательно соединенных реакторов. [c.494]

Оптимальный температурный профиль для обратимой экзотермической реакции, показанный на рис. IX.5, можно обрезать в любой точке г — Ь, получив тем самым оптимальный температурный профиль для реактора заданной длины. Это означает, что оптимальное решение зависит только от локальных условий и не зависит от длины оставшейся части реактора. В случае, когда протекает более чем одна реакция, это, вообще говоря, не так. Например, если исследуется последовательная (консекутивная) реакция п цель [c.268]

В главе II было показано, что задачи оптимизации периодически действующего реактора, а также расчета оптимальной последовательности температур и давлений в трубчатом реакторе сводятся в общем случае к следующей задаче. Пусть в интервале времени 01 задана система дифференциальных уравнений [c.131]

Денбиг [4] показал, что выход продукта реакции, рассчитываемый на единицу объема системы реакторов непрерывного действия с мешалками, может быть значительно увеличен цри использовании аппаратов различных объемов и при оптимальной последовательности температур в каскаде реакторов с мешалкой. Действительно, как показал Денбиг [4], наибольшую общую скорость любой реакции, порядок которой выше первого, достигают в том случае, когда объединенные в каскад аппараты, начиная со второго, увеличивают в размерах. [c.107]

Таким образом, задача расчета оптимального каскада реакторов сведена к выбору значения rji для первого аппарата каскада, так как остальные величины г г(г = 2,. .., N) находятся последовательно с помощью рекуррентного соотношения (IV, 161). При этом значение rji должно быть выбрано таким, чтобы значения r i, вычисленные с использованием указанного соотношения, удовлетворяли условию (IV, 130). [c.177]

Исторически первой из задач оптимального проектирования реакторов была задача об оптимальной температурной последовательности (ОТП) в реакторе идеального вытеснения (РВ). Состав реагирующего потока в различных сечениях РВ различен, что сразу заставляет предположить, что для достижения наилучшего результата процесса температура реакции должна в общем случае изменяться по ходу потока по некоторой программе, определяемой кинетикой реакции и исходным составом реагирующей смеси. [c.241]

Оптимальный процесс в последовательности реакторов идеального смешения [c.261]

При расчете оптимального режима процесса, протекающего в последовательности реакторов идеального смешения (ПРС), оптимальному выбору подлежат температуры Г и средние времена контакта Зп в каждом из реакторов. Здесь рассматривается процедура оптимального решения для процесса, включающего произвольное число реакций. Как и в п. 1, примем обратную нумерацию реакторов, включенных в ПРС, — от выхода ко входу (см. схему на стр. 238). Очевидно, действующий (он же выходной) состав потока в ( +1)-ом реакторе есть одновременно состав на входе я-го реактора. Материальный баланс п-го реактора по каждому из ключевых веществ записывается в виде (см. гл. V, п. 3) [c.261]

Результат процесса, включающего только реакции первого порядка и идущего при постоянной температуре, при сохранении суммарного среднего времени пребывания в последовательности реакторов зависит исключительно от вида функции распределения времени контакта ф(т). Чем более компактна эта функция, тем лучше результат процесса, при условии, что суммарное среднее время контакта выбрано оптимальным. Обычной мерой компактности функций распределения является дисперсия сг (см. гл. X, п. 1), вычисляемая по формуле [c.273]

Для выбора оптимального режима Л -стадийной последовательности реакторов необходимо, таким образом, разбить суммарное среднее время контакта 5 на Л слагаемых таким образом, чтобы дисперсия (VI. 140) была минимальной. [c.274]

Там, где вещество А уже израсходовано, нет необходимости в присутствии катализатора X. Поэтому должен существовать оптимальный градиент состава катализатора по длине реактора. Эти интуитивные соображения были подтверждены расчетами [55], в которых требования к объему реактора для одного реактора сравнивались с требованиями, предъявляемыми к объему для двух последовательно соединенных реакторов, первый из которых содержит только катализатор X, а второй — только катализатор У. Расчеты показали, что результаты, получаемые с одним реактором, содержащим смесь X и У по всей длине реактора, значительно лучше результатов, получаемых с двумя последовательными реакторами, один из которых содержит катализатор X, а другой — катализатор У. [c.442]

Составить оптимальную схему из трех последовательных реакторов идеального смешения и определить производительность по продукту, если объемы реакторов равны = 1,0 м Уг= 1,5 м , Уз = 1,8 м . Скорость подачи исходного вещества Уо = 8-10 м -с . Начальная концентрация вещества А = 2,2 кмоль [c.50]

Теоретические основы расчета объемов секций даны для реакций первого порядка Так как в химической технике большинство реакций являются реакциями второго порядка, то очень важно определить оптимальные объемы секций для реакторов, в которых протекают эти реакции. Известно что оптимальным является каскад,, собранный из равновеликих реакторов с перемешиванием. Однако существование различных мнений на этот счет делает необходимым продолжение эксперимента. По-видимому, опыт целесообразно построить так, чтобы создавались наибо.тее неблагоприятные условия для равновеликой последовательности реакторов. Такие условия могут быть обеспечены в реакторе, собранном из равновеликих секций, в котором осуществляется реакция второго порядка со степенью превращения 0,95. [c.160]

Проанализируйте это уравнение с точки зрения выбора оптимального типа реакторов или их последовательности и влияния сравнительных величин констант скорости. [c.334]

При наличии системы двух последовательных реакторов, работающих по такой схеме, метилацетилен и аллен могут превращаться в различные продукты При подборе селективного катализатора на стадии использования аллена процесс может осуществляться в рецикле. Такое рещение задачи представляется оптимальным. [c.116]

I (Ш) Ы J При различных значениях Ез по формуле ( 11.116) можно вычислить и построить кривую Гд, точки которой имеют абсциссу Е4 и ординату 1/г (Ез). Проводя, как и раньше, вертикальные и горизонтальные линии, мы можем построить оптимальное решение для последовательности из трех реакторов. [c.194]

Для необратимой или обратимой эндотермической реакции Тт (Ю = при любом значении так что следует неизменно вести процесс при максимально допустимой температуре. Однако в случае обратимой экзотермической реакции оптимальная температура будет зависеть от степени полноты реакции и можно ожидать, что последовательность реакторов с понижающейся ио ходу потока температурой даст наибольший выход продукта. Легко предположить и нетрудно доказать, что температура в каждом реакторе должна быть такова, чтобы скорость реакции была максимальной. Читатель должен осознать, что это нредположение нуждается в доказательстве, так как аналогичная гипотеза в случае двух реакций оказывается неверной. [c.189]

Метод динамического программирования применим к любым многостадийным процессам, в которых на каждой стадий надо принимать решения для оптимизации всего процесса. Среди работ, в которых этот метод использовался для оптимизации химических реакторов, прежде всего надо отметить цикл работ Р. Арпса, которые затем были обобщены в его монографии . При полющи указанного метода Р. Арис рассмотрел оптимизацию последовательности реакторов идеального смешения адиабатических полочных реакторов с охлаждением потоков между полками теплообменниками (или исходным реакционным газом, либо газом, отличным от исходного), а также оптимизацию реактора идеального вытеснения. В частности, он получил ранее найденные методом вариационного исчисления уравнения оптимальной температурной кривой в реакторе идеального вытеснения для общего случая. [c.10]

Схема элемента процесса (аппаратурно-процессной единицы) для изомеризации бутана с двумя реакторами была проведена на рис. 13-22. Необходимо определить оптимальный объем двух изотермических реакторов, чтобы обеспечить наименьшую себестоимость изобутана. Стоимость двух реакторов с катализатором пропорциональна расходу катализатора. Объемы последовательно расположенных реакторов обозначим через и Объем катализатора является функцией расхода питания, установленного для первого реактора. Можно установить, что необходимый общий объем катализатора равен [12] [c.338]

Таким образом, задача расчета оптимального каскада реакторов сведена к выбору значения 1 , для первого аппарата каска (а, так как остальные величины Г1,- (< 2,. . N) находятся последовательно с номот,ыо рекурептпого соотношения (IV, 161). При этом зпаче-ипе 1 , должно быть выбрано таким, чтобы значения т , вычисленные с нснользовапнем указанного соотношения, удовлетворяли условию (IV,1 50). [c.167]

Аналогично задаче об оптимальной температурной кривой важное значение иногда имеет задача нахождения оптимальной последовательности давлений в реакторе идеального вытеснения а также задача об оптимальном непрерывном добавленип реагента [c.10]

Эффективная реакторная схема должна обладать большим числом степеней свободы проектированиячто позволяет, например, поддерживать на заданных оптимальных уровнях температуры в различных частях реакционной зоны (подробнее см. гл. VI). Увеличение числа степеней свободы проектирования достижимо для всех типов промышленных реакторов, перечисленных в табл. IV. 1 и IV. 2, путем применения многостадийных аппаратов или последовательностей реакторов определенного типа. [c.158]

Газофазную дегидратацию также осуществляют двумя основными методами. Первый применяют для проведения эндотермических процессов внутримолекулярной дегидратации. Реактором служит обогреваемый теплоносителем трубчатый аппарат (см. рис. 65,6), в трубах которого размещен гетерогенный катализатор. Ввиду высокой металлоемкости этих аппаратов наибольшее распространение получили адиабатические реакторы со сплошным слоем гетерогенного катализатора (рис. 65,в), не имеющие поверхностей теплообмена. Они особенно пригодны для проведения слабоэкзотермичных реакций образования простых эфиров, когда температура легко регулируется по всему объему и поддерживается на оптимальном уровне. При эндотермических реакциях образования ненасыщенных соединений, чтобы поддерживать необходимый температурный режим, часто разбавляют исходную смесь перегретым водяным паром, который не дает смеси чрезмерно охладиться и в то же время способствует росту селективности реакции. Наконец, существуют установки с двумя последовательными реакторами адиабатического типа газ, охладившийся в первом аппарате, перед подачей во второй аппарат подогревают до нужной температуры в теплообменнике при помощи подходящего теплоносителя. [c.192]

Как уже отмечалось, недостатком реакторов идеального смешения является размытость дифференциальной функции распределения времени контакта и, как следствие этого, невозможность добиться высоких степеней преврашения, а их главным преимушеством — хорошие условия теплообмена. Избавиться от недостатков процесса можно при последовательном соединении реакторов. Последовательность реакторов обладает euie одним важным преимуществом — широкими возможностями регулирования в каждом из реакторов можно поддерл<ивать опгималь-ную температуру, соответствующую составу смеси на данной стадии, а значения действующих концентрац.чй регулировать выбором надлежащего времени контакта. Вопрос об оптимальном проектировании последовательностей реакторов идеального смешения будет подробно рассмотрен в гл. VI. [c.202]

В описанной выше схеме применения метода динамического програ.ммирования используется принцип опти.мальности лишь для модификации численного расчета, остающегося в основе своей поисковым. Обширные аналитические возможности метода динамического програ.ммирования здесь никак не используются, что и является причиной сравнительно малой эффективности расчетной процедуры. Далее будет показано, как можно избавиться от обоих недостатков описанной схемы и достичь почти аналитического решения при оптимальном расчете последовательностей реакторов наиболее распространенных типов. Это позволяет не только сильно упростить методику численного расчета, но и качественно исследовать структуру оптимального решения для конкретных схем реакций. [c.241]

Равенства (VI. 173) определяют условия оптимального выбора температур во входных сечениях каждого из реакторов последовательности. Координаты этих входных сечений, измеряемые текущим временем контакта т, отсчитываемым от входа в последовательность реакторов, пока не определены и подлежат оптимальному выбору при этом, очевидно, решается поставленная первоначально задача оптимального выбора времени контакта Sn В каждом реакторе ПАРВ. Чтобы осуществить этот выбор, замечаем, что температура на выходе из любого реактора уже не влияет на ход процесса и, следовательно, [c.282]

Современные химико-технологические процессы представляют из себя совокупность аппаратов, в которых исходные вещества проходят различные стадии обработки, превращаясь в конечные продукты. Важной частью шогих таких процес сов является последовательность реакторов, осуществлящих химическое превращение сырья в полезные продукты, являющаяся основным звеном, определяющим эф фективность работы всего производства. В связи с этим первостепенное значение приобретает разработка методов оптимизации последовательности реакторов. При оптимизации всего химического процесса в целом оптимизация последовательности реакторов выступает как субоптимизация, дащая основной, а в ряде случаев решающий вклад в общий критерий оптимальности. [c.339]

Расчет объема реакционной зоны и выбор оптимального числа реакторов по методу М. Ф. Нагиева. Рассматривая реакции, сопровождающиеся изменением объема, М. Ф. Нагиев отметил, что помимо решения основной задачи —определения объема реактора, необходимого для достижения требуемой степени превращения,— весьма важным является вопрос об оптимальном количестве реакторов, соединенных в последовательную систему. Дело в том, что большая производительность современных установок связана с применением больших объемов катализаторов сокращение этого объема представляет большой экономии ческий интерес. Очевидно, что если проводить процесс не в одном реакторе, а в системе последовательно соединенных аппаратов, причем между ступенями иметь разделительные устройства, в которых отделять вещества, не имеющие ценности (например, водород в процессах дегидрирования), то объем реакто-Рис. IV. 47. Графический Ров может быть сокращен по сравнению способ расчет-а условного С ОДНИМ реактором, обеспечивающим ту времени контакта. же конверсию. М. Ф. Нагиев вывел математические зависимости, позволяющие определить оптимальное число реакторов в зависимости лишь от одного параметра — степени превращения, для частного случая реакций, идущих с увеличением объема и при довольно редком условии промежуточного отвода нецелевых продуктов реакции. Тем не менее этот анализ представляет интерес своей простотой и имеет практическое значение для упомянутых выше случаев. Следует добавить, что при некоторых дополнительных операциях выведенные формулы могут служить и для расчета реакционного объема. [c.178]

Так как при любом Т подлежит свободному выбору, то почти очевидно, что температура должна быть выбрана так, чтобы подынтеграль пое выражение было максимальным ири всех значениях мы говорим почти очевидно , так как мы видели в главе IX, что это положение нельзя обобш,ать на случай более, чем одной реакции. Точное доказательство этого можно получить либо рассматривая периодический реактор как последовательность бесконечно большого чпсла бесконечно малых реакторов идеального смешения, либо приняв доказательство, полученное для трубчатого реактора в разделе IX.5. Разумеется, что если Т не ограничено технологическими пределами, то 7 ( ) лежит на кривой в плоскости Т (рис. Х.З) и Т )) = г ( ). При малом I величины Г (I), / , ( ) и —(1ТУ(11 становятся очень большими, так что в начале процесса поддерживать температуру на кривой невозможно. Предположим, что верхний предел температуры настолько высок, что это ограничение пе чувствуется, но величина д достигает максимального возможного значения д в точке Ь на кривой Это означает, что мы можем поддерживать оптимальный режим только выше точки Ь, но не ниже ее, и надо показать, каково будет оптимальное решение нри малых степенях полноты реакции с учетом этого ограничения. Если А — точка, в которой выполняется соотношение [c.312]