Идеальный трубчатый реактор

Рис. 15-23. Оптимизация идеального трубчатого реактора (полного вытеснения) для случая экзотермической равновесной реакции.

Реактор полного вытеснения (идеальный трубчатый реактор). В длинных трубчатых реакторах локальное перемешивание жидкости имеет большее значение для распределения концентраций и температур в направлении, перпендикулярном оси, ч м в осевом направлении, ввиду того, что поперечный размер аппарата, как правило, в несколько раз (или даже в несколько десятков раз) меньше длины. В результате появляется довольно значительная однородность состава и температуры смеси реагентов в поперечном сечении аппарата при относительно малом влиянии перемешивания на осевое распределение этих величин. Таким образом, для упрощения математического описания трубчатого реактора можно принять модель движения потока, называемую поршневым течением (полным вытеснением). Такое течение характеризуется плоским профилем скорости, отсутствием перемешивания, массо- и теплообмена в направлении оси реактора, а также полным перемешиванием в направлении, перпендикулярном оси. При этих предположениях в реакторе с поршневым течением мы имеем дело также [c.295]

Идеальный трубчатый реактор [16] [c.349]

В работающем с рециркуляцией реакторе, таким образом, выход ниже, чем в идеальном трубчатом реакторе (полного вытеснения), и выше, чем в реакторе полного смешения. На рис. 13-29 скорость реакции представлена в виде функции концентрации, а также показаны концентрации на выходе из реактора полного вытеснения (с ) и реактора полного смешения (с о). Выходная концентрация реагирующего компонента при конечном отношении рециркуляции может быть найдена путем линейной интерполяции, если соответствующий [c.286]

ИДЕАЛЬНЫЙ ТРУБЧАТЫЙ РЕАКТОР [c.43]

В идеальном трубчатом реакторе каждый элемент объема претерпевает одни и те же изменения прежде, чем достигнет выхода. Наоборот, в кубовом реакторе непрерывного действия поступающий в систему элементарный объем немедленно смешивается со всем содержимым реактора, имеющим состав потока на выходе. Следовательно, ход реакции в идеальном трубчатом реакторе аналогичен течению ее в реакторе периодического действия, но отнюдь не [c.74]

Для идеального трубчатого реактора при данной скорости потока существует прямая зависимость между временем и длиной трубы аппарата. Скорость изменения состава по длине ре- [c.44]

Идеальный трубчатый реактор непрерывного действия, в котором создается поршневое движение реакционной смеси п нет перемешивания или диффузии в направлении потока. [c.40]

Здесь — время пребывания реагирующей смесп постоянной плотности в трубчатом реакторе. Совпадение между временем пребывания для реактора периодического действия п временем контакта для идеального трубчатого реактора очевидно, если предположить, что элемент объема не смешивается с окружающей массой. При этом необходимость требования постоянной плотности реагирующей смеси объясняется тем, что изменение объема смеси не влияет на время пребывания в реакторе периодического действия, но изменяет эту величину в трубчатом реакторе. [c.44]

Пример И-2. Производство этилацетата в трубчатом реакторе (реакция в жидкой фазе). Требуется рассчитать объем идеального трубчатого реактора условия те же, что и в примере П-1. [c.45]

Можно показать, что когда N - со при неизменном и конечном общем объеме системы, каскад кубовых реакторов становится подобным идеальному трубчатому реактору. Для этого приведем уравнение (П,16) к следующему виду [c.48]

Это уравнение определяет степень превращения в идеальном трубчатом реакторе с временем контакта Xj = т. [c.51]

В предыдущих разделах мы рассмотрели реактор идеального перемешивания периодического действия, идеальный трубчатый реактор непрерывного действия, кубовый реактор непрерывного действия и каскад кубовых реакторов. Полунепрерывный реактор и трубчатый реактор с поперечным потоком были рассмотрены как варианты основных моделей соответственно реактора периодического действия и трубчатого. [c.71]

Предположим, что и средняя скорость жидкости < г > постоянны по всей длине реактора и в расчетах можно пользоваться молярными концентрациями. Распределение концентрации, например, реагента А получаем из материального баланса для элементарного объема 8(1г. По сравнению с балансом для установившегося режима в идеальном трубчатом реакторе [уравнение (11,7)] в данном случае вводят член, определяющий перенос продольной диффузией [c.94]

Для некоторых идеализированных систем F (т) можно рассчитать. Как будет показано в следующем разделе, кривая F (т) для кубового реактора идеального перемешивания является простой экспоненциальной функцией. Для идеального трубчатого реактора зависимость F (т) характеризуют условиями [c.81]

Следовательно, эта производная стремится к бесконечности при 1), О, т. е. в случае идеального трубчатого реактора. [c.89]

Понятно, что в идеальном трубчатом реакторе при Н = 0 производительность максимальная при Я > О производительность снижается. [c.92]

В пределе при Л —> оо получим концентрацию на выходе изотермического идеального трубчатого реактора. [c.95]

Уравнение (П1,21) целесообразно использовать для определения наименьшей величины Л , при которой различие между реактором с продольным перемешиванием и идеальным трубчатым реактором поддерживается в установленных пределах. Можно, например, поставить условие, чтобы относительное отклонение выходной концентрации было меньше величины /. Для этого, по уравнению (111,21), необходимо, чтобы [c.96]

Рис. 1П-8. Влияние продольного перемешивания на отклонение от работы идеального трубчатого реактора (N = оо) для реакции первого порядка.

Па рис. П1-8 показано предельное значение ТУ для реакции первого порядка, когда / = 0,01. Из рисунка видно, что чем меньше величина тем большая величина М требуется для получения такого же результата (с точностью до 1%), что и в идеальном трубчатом реакторе (выше кривой 1 величина 0,01). Послед- [c.96]

Если удерживание в реальном трубчатом реакторе приводит к значительному уменьшению производительности, то для получения той же степени превращения, что и в идеальном трубчатом реакторе, требуется больший реакционный объем. Следует также иметь в виду, что для некоторых сложных реакций от распределения времени, пребывания зависит не только превращение, но и селективность. Это особенно существенно в случае консекутивных реакций, когда один из промежуточных продуктов целевой. Его выход проходит через максимум в зависимости от загрузки реактора. Как максимальный выход, так и отвечающая ему загрузка реактора снижаются при возникновении продольного перемешивания. Это показано в приводимом ниже примере. [c.97]

Специальные измерения показали, что для жидкостей Ре, меньше, чем для газов (кривая 2 и область между кривыми 3 на рис. 111-17). Последнее объясняется, вероятно, тем, что в жидкостях обмен вещества между мертвыми зонами и основным потоком протекает медленнее из-за малой скорости диффузии. Кривые 1, 2 ш 3 характеризуют продольное перемешивание, усредненное по всему поперечному сечению трубы, заполненной твердыми частицами. На рисунке показано также торможение потока у стенок (кривые 3 ж 4) обнаружено, что воздействие стенок уменьшается с увеличением Ке от 100 до 1000. Порядок величины Ре, показывает, что продольное перемешивание при потоке через плотный слой может быть настолько незначительным, что в реальном и идеальном трубчатом реакторах режимы практически совпадают, так как 100. [c.110]

Вследствие аналогии между идеальным трубчатым реактором и реактором периодического действия с перемешиванием все приведенные выше рассуждения в равной степени справедливы и для периодического реактора. Практически различие между указанными двумя типами реакторов заключается в следующем. В реакторе периодического действия предполагаемые температура и ход реакции во времени могут быть получены за счет точного программирования скорости подачи и (или) отвода тепла это показано в примере 1У-1. В трубчатом реакторе непрерывного действия подобные изменения в подаче тепла могут быть осуществлены лишь в том случае. [c.130]

Идеальный трубчатый реактор (без распределения загру зки пли продукта) можно рассматривать как каскад кубовых реакторов одинакового размера с общим числом аппаратов N, стремящимся к бесконечности, при времени пребывания в каждом аппарате, близком к нулю. Это свойство можно использовать для вывода выражений, определяющих оптимальные условия в трубчатом реакторе. [c.227]

Наиболее универсальная система представляет собой идеальный трубчатый реактор с бесконечно большим числом загрузочных (плп разгрузочных) точек. Назовем такую систему идеализированным реактором с поперечным потоком. Распределение части загрузки (или разгрузки) по всей длине реактора, конечно, невозможно осуществить на практике, но такой идеализированный реактор может служить общей моделью при разработке проблем оптимизации. Это показано ван де Вуссе и Воеттером и рассмотрено подробнее ниже. [c.58]

Существенно лишь то, что реальный непрерывнодействующий реактор, в котором смешение в направлении главного потока пренебрежимо мало, имеет характеристики идеального трубчатого реактора. В противоположном случае, т. е. когда в направлении потока происходит интенсивное перемешивание, режим моделируется кубовым реактором. Поэтому характерной чертой непрерывнодействующих реакторов является распределение времени контакта. Этот вопрос будет рассмотрен в главе III. [c.75]

Если F ii) при т = т — доля выходного потока с возрастом меньше т, то удерживание представляет собой ту часть содержимого реактора, которая остается в нем в течение времени от О до г. Для идеального трубчатого реактора Я = 0 для кубового реактора пдеального перемешивания Н = Не (см, рис, III-7). [c.92]

Существуют методы расчета конверсии на основе известных выражений скоростей превращения для систем со смешением и для систем без перемешивания. Эти методы будут рассмотрены в следующих двух разделах. Для промежуточной системы надежный расчет возможен, если наблюдаемое распределение времени пребывания можно рассчитать по математической модели, учитывающей характер потока в реакторе. Вообще, когда Н относительно велико, рассчитанное превращение определяется принятой моделью (см. стр. 89). Если растянутость времени пребывания мала (Я < 1), для оценки различных режимов реального и идеального трубчатого реакторов можно пользоваться как моделью с продольным перемеши- - убомй [c.93]

Предположим, что для реактора кривая F (т) и скорость превращения как функция состава реакционной смеси известны. Тогда превращение в реакторе можно рассчитать, если предположить, что поток через реактор не перемешивается. При этих условиях степень превращенпя реагента А (т)] на участке dF х) выходного потока (имеющего возраст между т и т + ( т) равна степени превращения в идеальном трубчатом реакторе с общим временем пребывания т (илп в реакторе периодического действия с временем реакции т). На выходе из реактора объединяются элементы потока, имеющие [c.98]

Шоенеман и Гофман показали, что расчет шению (111,22) можно произвести графическим построением на рис. 111-10 приведено такое построение по Шоенеману На этом рисунке кривая 1 [зависимость Р (т) от т] построена на основании экспериментов, кривую 2 (зависимость между степенью превращения и временем реакции в реакторе периодического действия или идеальном трубчатом реакторе) рассчитывают или определяют экспериментально. [c.99]

Клеланд и Вильгельм пренебрегая первым членом уравнения (а), репшли его для случая, промежуточного между I и II (умеренная радиальная диффузия) п реакций первого порядка (ге = = 1). На рис. III-12 показано полученное этими авторами решение для DjJkR = 0,1. Они использовали свои расчеты для изучения изотермического разложения уксусного ангидрида в потоке. Оказалось, что решение удовлетворительно соответствует эксперименту в очень узком интервале переменных. В частности, при слишком больших диаметрах трубы внутренняя циркуляция приводила к изменению плотности по поперечному сечению, вследствие чего продольное перемешивание уменьшалось п движение приближалось к потоку в идеальном трубчатом реакторе. [c.102]

Решение. Материальный баланс для реактора перподпческого действия или идеального трубчатого реактора прп полученном уравнении скорости позволяет определить относительную степень превращения (т) за время т [c.106]

Если реакционный поток характеризз ется большим числом переменных, то число расчетов, необходимое для поиска оптимума, может оказаться очень большим. Однако, как показал Арис метод динамического программирования чрезвычайно удобен при использовании счетных машин. Стори отметил, что описанной процедурой можно пользоваться д.ля исследования последовательности реакторов (каскад или идеальный трубчатый реактор), но не для реакционных устройств с рециркуляцией продукта илп сырья. [c.220]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология