Продольное перемешивание в химических реакторах

Метод подхода к основам химической технологии через рассмотрение работы отдельных установок в настоящее время в основном не практикуется в связи с переходом к более обобщенному направлению, в котором теория явлений переноса рассматривается в общем виде. В пределах этого направления могут быть рассмотрены многие классические теории химической технологии. Долгое время явления массопереноса в условиях протекания химической реакции, которые имеют огромное значение в широком многообразии химических процессов, практически не использовались. В последние пятнадцать лет в литературе появились важные работы по общему представлению одновременных процессов массопереноса и химической реакции. Сюда можно отнести теоретические и экспериментальные работы в таких промышленно важных областях, как химическая абсорбция, гетерогенный катализ, продольное перемешивание в химических реакторах и др. [c.7]

ПРОДОЛЬНОЕ ПЕРЕМЕШИВАНИЕ В ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТОРАХ [c.120]

Д и л ь м а н В.В. и др. Продольное перемешивание и макрокинетика химических реакторов.— В сб. Всесоюзная конференция по химическим реакторам . Т. 3. Новосибирск, Изд-во СО АН СССР, 1965. [c.167]

К а ц М. Б., Генин Л. С. Изучение продольного перемешивания жидкости в прямоточных барботажных реакторах, секционированных ситчатыми тарелками.— Химическая промышленность , 1966, № 11. [c.168]

В то же время, если скорость процесса в целом лимитируется химической реакцией, то представляется возможным рассматривать систему как реактор непрерывного действия с перемешивающим устройством. В промежуточном случае для расчета скорости протекания химических реакций требуется знание механизма контакта между газом и твердыми частицами. Необходимо располагать точной информацией о режиме газового потока через непрерывную фазу (т. е. идеальное вытеснение или полное перемешивание степень продольного перемешивания), скорости межфазного обмена газом, распределении пузырей по размерам, а также о соотношении диаметров облака циркуляции и пузыря. [c.336]

В качестве базового метода для решения задач химической технологии можно использовать метод квазилинеаризации, эффективность которого для расчета динамики процессов, оценки параметров дифференциальных уравнений, для расчета многостадийных процессов доказана [19, 20]. Этот метод удобен для решения краевых задач, часто возникающих, например, при моделировании реакторов вытеснения с учетом продольного перемешивания, использования диффузионной модели для описания условий массопередачи и т. д. [c.275]

При использовании уравнений (12—75) и (12—76) для описания реактора вытеснения предполагаются справедливыми следующие допущения реагирующая смесь идеально перемешивается в поперечном сечении потока продольное перемешивание в потоке отсутствует теплоемкость реагирующей смеси не изменяется в процессе химического превращения теплопроводностью смеси и стенок реактора в направлении движения потока можно пренебречь поверхность теплообмена равномерно распределена по длине зоны реакции количество реагирующей смеси при принятом способе выражения величины потока v не изменяется в процессе реакции. [c.372]

Если в газовой фазе протекает химическая реакция, состав пузырьков и газа, занимающего основной объем реактора, различен, что приводит к возникновению массообмена между ними. Скорости проскока пузырьков, продольного перемешивания в основном объеме и переноса массы между этими фазами сильно зависят от плотности частиц, их среднего размера и особенно от распределения их размеров. [c.111]

Кац М. Б., Г е н и н Л. С., Изучение продольного перемешивания в пря-.моточных барботажных реакторах, секционированных ситчатыми тарелками, в сб. Всесоюзная конференция по химическим реакторам , т. 4, Изд. Наука , [c.578]

Рассмотрим систему, описывающую стационарный режим в химическом реакторе, в котором протекает адиабатический процесс с продольным перемешиванием. Концентрация х и температура 0 определяются из системы уравнений [c.91]

Рассмотрим одномерную модель проточного изотермического реактора с продольным перемешиванием, в котором протекает одна необратимая химическая реакция. В безразмерных переменных математическое описание возможно в таком виде [c.126]

Применение модели. Однопараметрическая диффузионная модель значительно лучше, чем модель идеального вытеснения, соответствует процессам в реальных аппаратах химической технологии, в которых перемещение веществ проводится по принципу вытеснения, например, в трубчатых реакторах, противоточных колонных аппаратах и т. д. К недостаткам этой модели относятся сложность установления граничных условий и необходимость предварительной оценки коэффициента продольного перемешивания. [c.116]

Оценка параметров диффузионной модели в аппаратах с переменным продольным перемешиванием. При исследовании колонных аппаратов обычно определяют усредненный коэффициент продольного перемешивания, хотя в реальных условиях он может быть различным на разных участках. Это может быть вызвано непостоянством структуры потоков по высоте аппарата и их физических свойств, местными нарушениями этой структуры. Обычная диффузионная модель в этих случаях недостаточно точно отражает физическую сущность процесса. Это особенно важно при оптимизации и проектировании тепло-, массообменных аппаратов, химических реакторов, когда необходимо выявить участки с наихудшей для проведения процесса гидродинамической обстановкой. Для этого нужно определить параметры продольного перемешивания Ре на отдельных участках аппарата. [c.97]

Как и в вопросах, рассматривавшихся выше, важно прежде всего выделить простейшие предельные случаи. В первом из них продольный перенос считают настолько сильным, что температура и концентрации всех веществ полагаются одинаковыми по всей длине. Во втором предельном случае, напротив, полностью пренебрегают продольным переносом и считают, что температура и концентрации изменяются по длине в соответствии с протеканием реакции. Для неподвижного слоя или канала значение продольного переноса определяется просто длиной, так что указанные предельные случаи соответствуют короткому слою и длинному слою. Для слоя катализатора их рассматривали Тодес и Марго-лис [16], для слоя горящего угля — Майерс [17]. При проведении процесса в кипящем (псевдоожиженном) слое характер процесса всегда близок к предельному случаю полного перемешивания-В теории устойчивости химических реакторов только что отмеченным предельным случаям отвечают модели реакторов идеального смешения и идеального вытеснения как для гетерогенных, так и для гомогенных реакций. [c.427]

Другая возможность обхода возникающих трудностей состоит в замене сложного многообразия взаимосвязанных процессов их идеализированными аналогами с корректным математическим описанием. Для этой цели постулируют возможность применения физических законов при определенных идеализированных условиях (например, химическое превращение рассматривают в реакторе идеального вытеснения) или с привлечением дополнительных гипотез (превращение рассматривают в реакторе с продольным перемешиванием) и т. п. [c.8]

За последние годы опубликовано много работ, посвященных перемешиванию в трубах, слоях насадки, в химических реакторах. Однако, несмотря на указания о существенном продольном перемешивании в экстракционных аппаратах, количественных и сравнительных данных по перемешиванию в экстракционных [c.65]

В зависимости от схемы химического превращения и требований, предъявляемых к процессу, проводимому в барботажном слое, тип барботажного реактора по интенсивности продольного перемешивания жидкой фазы может приближенно соответствовать реакторам идеальных режимов. [c.374]

Предложено две модели для расчета химических реакторов с учетом реальной гидродинамики. Большинство авторов [10— 12] при анализе перемешивания в качестве физической модели потока принимает диффузионную модель. Тогда параметрами, характеризующими процесс, будут соответственно коэффициенты продольной А и радиальной Ог диффузий в фазах [c.100]

В случае чисто термических реакций в газовой фазе в пустом реакторе в отсутствие адсорбции реактор импульсного действия ведет себя как любой обычный проточный реактор, и введенный образец проходит через него в потоке газа-носителя в виде паровой пробки (метод поршня ). Если эта пробка имеет достаточную длину, то продольным перемешиванием па ее переднем и заднем участках можно пренебречь и изменения в ее химическом составе будут зависеть только от изменений температуры, давления и времени реакции. [c.30]

В данной главе приведены методы расчета степени превращения и высоты противоточных колонных реакторов для дисперс ных систем жидкость — жидкость и жидкость — газ при протекании быстрых бимолекулярных химических реакций в дисперсной и сплошной фазах с учетом продольного перемешивания. Рассмотрены также методы расчета колонных реакторов при протекании медленных химических реакций (кинетическая область). Расчеты проведены применительно к распылительным и барботажным колоннам. Полученные результаты могут быть обобщены на случай тарельчатых, пульсационных и роторных реакторов. При этом необходимо дополнительно учесть продольное перемешивание по дисперсной фазе. [c.248]

Обобщим полученные результаты на случай противотока в химическом реакторе с учетом продольного перемешивания. [c.262]

Трубчатые реакторы. Это колонные аппараты, через которые непрерывно проходит поток реагентов, причем компоненты потока вступают между собой в химическое взаимодействие. Различают реакторы для гомогенных и гетерогенных процессов. Условия движения потоков в трубчатых реакторах очень сложны. В первом приближении можно допустить движение потоков без перемешивания как в направлении движения (продольное перемешивание), так и в радиальном направлении (поперечное перемешивание). В действительности картина значительно сложнее наличие продольного и поперечного перемешивания налагает на поток дополнительные влияния. [c.18]

На протекание химических реакций не нулевого порядка и процессов массопереноса существенное влияние оказывает рассеяние вещества (продольное перемешивание) вдоль потока в химическом реакторе (массообменном аппарате) [150]. [c.104]

Химические реакторы. Как показано в главе П1, периодически и непрерывнодействующие реакторы с мешалками, а также трубчатые реакторы, работающие в высокотурбулентном режиме, могут быть описаны математически вполне точно. Трубчатые реакторы с продольным перемешиванием и реакторы с мешалками, не обесп.ечивающие идеального перемешивания, также можно достаточно точно описать, если известен характер потока в реакторе. [c.182]

Когда в реактор непрерывно поступает поток реагентов и в то же время непрерывно отводится поток продуктов реакции, на чистый поток может накладываться явление перемешивания вещества в направлении движения последнего. Общая конверсия, которая может быть получена в данном реакторе при закрепленных условиях питания, сильно зависит от вклада продольного перемешивания в пределах собственно реактора. В самом широком смысле явление продольного перемешивания — это процесс массопереноса. Таким образом, исследование продольного перемешивания в химическом реакторе относится к области массопередачн с химической реакцией. [c.120]

Количественные характеристики структуры потока, определяемые интенсивностью продольного перемешивания (параметрами модели), используются для расчета тепло- и массообменных аппаратов и химических реакторов. При таких расчетах различные модели могут привести к практически одинаковым результатам, если эти модели формально адекватны друг другу и потоку в аппарате, т. е. совпадают функции распределения времени пребывания. При формальной адекватности можно, установив эквивалентные соотношения между параметрами сложной и более простой модели, вести расчет аппарата по уравнениям более простых моделей. В связи с этим рассмотрим возможность аппроксимации двухпараметрической комбинированной модели структуры потока более простой — однопараметрической диффузионной модедью. Для этой цели необходимо установить эквивалентную связь между параметрами обеих моделей. [c.95]

Исследование реакторов для систем газ—жидкость с целью их эасчета и проектирования ведется в следующих направлениях 10] изучение механизма и скорости процесса массопередачи, осложненного химической реакцией моделирование структуры потоков двухфазной системы оценка влияния продольного перемешивания на эффективность реакторов определение межфазной поверхности, удерживающей способности, перепада давления. Важным вопросом является выбор типа реактора. Сравнение коэффициентов массоотдачи по жидкой фазе для систем газ—жидкость в различных реакторах приведено в табл. 4.1 [10]. [c.83]

Неудовлетворительность диффузионной одномерной модели массопереноса в химических реакторах заставляет обратиться к посфоению дисперсионной волновой модели [6], учитывающей продольное перемешивание за счет неоднородности радиального профиля скорости в аппарате. Предпосылками построения волновой модели являются наличие двух характерных областей движения, непрерывный [c.9]

Попав в область с другой скоростью осевого переноса, вещество остается там некоторое время / >. Это время можно трактовать как время релаксации осевого диффузионного потока, в течение которого этот поток определяется не локальным осевым градиентом концентрации, а молярным адвективным переносом [8]. Связь между потоком и градиентом концентрации в этом случае не локальна и не мгновенна система обладает некоторой памятью [8,9]. Это свойство эредитарности (наследственности) становится существенным, когда время релаксации оказывается не малым в сравнении с другими характерными временами, в течение которых в системе происходят существенные изменения (химические превращения, пребывание в реакторе и т.п.). В этом слз чае можно говорить о новом (дисперсионном) механизме продольною перемешивания как о процессе слу чайного блуждания вдоль оси аппарата, и в этом слу тае возможен переход к дисперсионной (волновой) модели массопереноса [8]. [c.10]

Область применеиия волновой модели. Диффузионная модель не позволяет адекватно описывать процессы в проточных трубчатых реакторах при интенсивных химических превращениях. В.В. Дильманом и А.Е. Кронбергом [21, 22 и др.] предложена волновая (или релаксационная) модель продольного перемешивания. Волновая модель предполагает отказ от градиентных законов потока вещества (тепла) Фика (Фурье) в пользу релаксационного закона типа закона Максвелла, связывающего массовый (тепловой) поток с производными концентрации (температуры) более сложным образом. Размерную форму уравнений волновой модели можно записать следующим образом [c.640]

Экспериментальному исследованию массообмена пузыря с непрерывной фазой посвящена работа Стефенса, Синклера и Поттера [26]. В иредиоложеиии полного смешения газа в области циркуляции в [26] исследовался массообмен между областью циркуляции и непрерывной фазой слоя. Кратко опишем методику работы [261. В минимально ожиженный слой инжектировалась цепочка пузырей. Размер пузырей в процессе подъема не увеличивается. Трасер вводился в плотную фазу слоя вблизи свободной поверхности. В условиях опыта существенную роль играло обратное смешение газа. Измерялись профили концентрации в различных поперечных сечениях плотной фазы слоя. Использовалась простейшая одномерная математическая модель реактора с обратным перемешиванием (химических превращений нет). Сопоставление предсказываемого моделью продольного распределения концентрации в плотной фазе слоя с измеренным позволило определить коэффициенты массообмена пузыря с п.тотной фазой. Измеренные радиальные профили концентрации усреднялись при этом по сечению слоя. Исследовалась зависимость коэффициентов массообмена от параметров нсевдоожиженного слоя. [c.124]

Исследовали [39] нестационарный массообмен пузыря со средой в реакторе с псевдоожижепным слоем при наличии объемной химической реакции первого порядка. Задача сводится к решению уравнения нестационарной конвективной диффузии вне области замкнутой циркуляции и уравнения баланса реагента внутри этой области. При этом учитывается изменение концентрап.ии реагента вдоль реактора вследствие объемной реакции и продольного перемешивания. Методом сращиваемых асимптотических разложений по малым числам Пекле получены трехчленные разложения для поля концентрации вне области циркуляции, изменение во времени концентрации реагента внутри этой области и коэффициент массообмена. В частности, для систем мелких частиц концентрация внутри нузыря и среднее число Шервуда имеют вид [c.134]

Подвод же реагентов в разные точки реактора или в разные аппараты каскада способствует не только регулированию скорости химического процесса, а следовательно, и скорости выделения тепла при протекании реакций, но и повышению селективности процесса. Как правило, в разные точки подается наиболее реакционноспособный компонент. Секционирование приводит к увеличению средней движущей силы процесса за счет снижения продольного перемешивания и поэтому находит 11аибольшее применение в аппаратах смешения. Секционирование может быть выполнено в одном аппарате путем расчленения его на отдельные составные части, последовательно или параллельно соединенные между собой, либо путем разделения одного реакторного устройства на ряд самостоятельных реакторов, соединенных последовательно, т.е. на каскад реакторов меньшего объема. [c.118]

Проточные интегральные реакторы — это обычные заполненные катализатором трубки, аналогичные применяемым в промышленности. Вывести обычными методами кинетические уравнения по данным, полученным на интегральном реакторе, можно только при исследовании простых изотермических реакций. В остальных случаях при обычной обработке результатов надежность выводов невелика, так как процесс в интегральном (в частности трубчатом) реакторе осложняется явлениями температурной неоднордности слоя и продольным перемешиванием потока. Кроме того, в трубчатом реакторе далеко не всегда удается избавиться от внешне- и внутридиффузионного торможения процесса. Поэтому дифференциальные аппараты в первую очередь следует рекомендовать для детального изучения химической кинетики гетерогенно-каталитических процессов. [c.345]