Устойчивость реакторов в большом

Глава IV. Устойчивость реакторов в большом [c.2]

В книге излагаются основы исследования устойчивости режимов работы химических реакторов идеального смешения. Описывается процедура составления математических моделей реакторов. Для исследования устойчивости в малом и в большом используются методы качественной теории дифференциальных уравнений и методы Ляпунова. Применение различных методов иллюстрируется конкретными примерами. [c.4]

Третья и четвертая главы посвящены исследованию устойчивости реакторов в малом и в большом . Основной идеей этих глав является подход к химическому реактору с позиций теории динамических систем. В известном смысле эти главы являются развитием работы по исследованию динамики химических систем методами нелинейной теории колебаний, начатой, [c.8]

УСТОЙЧИВОСТЬ РЕАКТОРОВ В БОЛЬШОМ [c.121]

Исследование положений равновесия химического реактора позволяет получить представление об устойчивости в малом, т. е. о том, как ведет себя реактор, если возмущения приводят к малым отклонениям от того или иного стационарного режима. Не меньший практический интерес представляет вопрос о том, к какому режиму будет приближаться реактор при произвольных возмущениях, т. е. какова его устойчивость в большом. [c.121]

Исследование устойчивости каталитических реакторов осложняется наличием радиального градиента температуры. В случае большого перепада температур по радиусу устойчивость реактора необходимо контролировать на основе радиальных температурных профилей, рассчитанных при различных фиксированных осевых температурах. Тепловой баланс для кольцевого элемента объема, в котором осевой градиент температуры равен нулю, можно записать в виде [c.282]

На рис. 111-65 помещены кривые для Ят = 6 и 7,5 м. При /7т = 7,5 м достигается граница устойчивости реактора, при больших значениях Ят автотермическая реакция становится невозможной. [c.303]

На рис. 1У-23 даны линии отвода тепла е и / при с с = 0,010 для трех различных случаев, рассмотренных здесь. Как видно из рисунка, при этом возможен только один устойчивый рабочий режим, так что чрезмерное окисление фталевого ангидрида исключается. Когда наклон кривых в рабочих точках уменьшается, область устойчивости реактора значительно снижается увеличение наклона требует большей поверхности теплопередачи, при этом для сохранения прежнего количества отводимого тепла следует повысить температуру охлаждающей среды. Значения А и Г , характеризующие прямые е и / (см. стр. 151), следует рассматривать как минимальные. [c.149]

При использовании катализатора в жидкостном или трехфазном реакторе большое значение имеет его устойчивость [c.10]

При составлении областей с помощью двух методов следует соблюдать определенную осторожность. Если -контур на входе в реактор больше -контура на выходе (б > е), то нет никакой гарантии, что все возможные возмущения внутри 6 приведут к промежуточным состояниям внутри меньших е. В таких случаях компромисс может быть найден, если принять б = е. Эта единственная область и будет областью практической устойчивости трубчатого реактора идеального вытеснения. [c.201]

Выяснив число и характер с.р., нельзя, однако, считать исследование поведения химического реактора законченным, так как в результате этого мы получаем представление лишь о поведении системы вблизи с.р. Изучение же всей фазовой плоскости позволит нам судить об устойчивости в большом. Это означает, что если нам известен вид фазовой плоскости, т. е. фазовый портрет системы, то, задав произвольные начальные значения а и г/ (а совсем пе близкие к координатам какого-либо с.р.), мы сможем выяснить, к какому с.р. или к какому режиму рано или поздно придет система, и, следовательно, сможем определить ту область начальных значении жиг/, для которой данное с.р. или данный режим являются центрами притяжения. Она и будет областью устойчивости в большом для данного с.р. или режима. [c.134]

Рассмотрим устойчивость реактора с обратным холодильником, Уравнение теплового баланса реактора при мощности обратного холодильника, выбранной с большим запасом, отличается от уравнения (4 наличием в нем члена Qп=ГGn I описывающего тепло, идущее на испарение, и члена Q, = Срк(Т-Тк) вц описывающего тепло, идущее на подогрев стекающего из холодильника конденсата. Так как процесс кипения определяется только термодинамическими свойствами реакционного раствора, тепловой баланс сводится за счет практически без- [c.223]

Важным преимуществом редкоземельных поглотителей нейтронов, нанример, перед кадмием является их высокая температурная устойчивость, что очень важно для ядерных реакторов большой мощности. [c.214]

Нестационарный режим реактора моделировался с помощью уравнений (7.30) — (7.36) для двух типов анализа установившегося состояния. Уравнения квазистационарного состояния (7.40) — (7.43) были использованы для предсказания, получается ли единственное квазистационарное состояние или возникает Неединственность стационарных состояний. Так как последний случай требует анализа устойчивости реактора, то в данном разделе будет рассмотрен только случай единственного квазистационарного состояния. На рис. 7.9 показаны нестационарные профили температуры для параллельной блокировки в случае единственного квазистационарного состояния. Для этого случая парциальное давление реагента на входе было 0,07 и предэкспоненциальный фактор для процесса отравления был взят равным 25,0. Следует отметить, что форма соотношений для дезактивации (7.30) и (7.31) эквивалентна экспоненциальной функции активности, использованной в работе [7.16]. Рис. 7.9 показывает, что реактор работает при постоянной конверсии в течение длительного периода времени, при этом реакционная зона непрерывно движется вдоль по потоку. В конце концов через 1350 мин реакционная зона начинает выходить из реактора и происходит резкое уменьшение конверсии. Соответствующие профили активности, представленные на рис. 7.10, показывают, что большей частью дезактивация происходит в той же самой области, где находится первоначальная зона реакции. Хотя профили активности становятся более пологими со вре- [c.162]

При исследовании устойчивости в большом полимеризационного реактора используются основные положения теории химических реакторов, которая в этом отношении достаточно [c.142]

Как уже отмечалось, при проведении фронтальных процессов в условиях распространения тепловой волны плоский фронт превращения создает наиболее благоприятные условия для получения монолитных изделий. Например, фронтальный процесс можно реализовать при полимеризации ме-тилметакрилата, если проводить ее под высоким давлением (до 500 МПа) в присутствии радикальных инициаторов при инициировании полимеризации разовым или постоянным местным подогревом реакционной смеси в форме или ее потока в реакторе. Большие возможности регулирования скорости полимеризации и устойчивости процесса создает управление температурой реакционной смеси 223]. [c.148]

Полученное таким путем значение 7 1к/ 7 1н является предельным, оно определяет границу устойчивой работы реактора если йТ к/йТщ будет меньше этой величины, то реактор имеет запас устойчивости, если —больше, то это указывает на переход режима в неустойчивую область, когда должно произойти затухание процесса. [c.181]

Проблема устойчивости химических реакторов привлекла внимание многих исследователей и явилась темой большого числа работ, выполненных за последние два десятилетия. Этой теме посвящена и настоящая книга, в которой предпринимается попытка систематического изложения вопросов устойчивости работы химических реакторов. Мы ограничились в ней рассмотрением устойчивости реакторов идеального смешения. [c.8]

Третья и четвертая главы посвящены исследованию устойчивости реакторов в малом и в большом . Основной идеей этих глав является подход к химическому реактору с позиций теории динамических систем, в известном смысле эти главы являются развитием работы по исследованию динамики химических систем методами нелинейной теории колебаний, начатой в свое время по предложению академика А. А. Андронова одним из авторов этой книги. [c.8]

Устойчивость реакторов в большом и их фазовые портреты [c.106]

Если условия Z + M>>iV и LM N удовлетворяются лишь С, небольшим запасом, то можно ожидать, что возмуш ения будут затухать очень медленно, хотя стационарный режим и будет устойчивым. Поэтому может оказаться желательным усилить устойчивость с помощью надлежащей системы регулирования. В других случаях некоторые обстоятельства, например, необходимость использовать имеющуюся в наличии аппаратуру, могут заставить нас вести процесс в неустойчивом стационарном режиме и пытаться поддерживать его с помощью автоматического регулятора. Самый простой способ регулирования — это измерять температуру в реакторе и изменять скорость теплоносителя в зависимости от отклонения температуры от стационарного значения. В этом случае и будет зависеть от Т Q скорость теплоотвода не будет больше линейной функцией температуры. Пусть — стационарная температура, которую мы хотим поддерживать, а скорость теплоотвода определяется уравнением (VI 1.37) [c.180]

Прп расчете термической устойчивости реакторов в системе жидкость-газ существует еще одпн важный фактор, который оказывает большое влияние на тепловой баланс системы, особенно в области низких и средних давлений. Дело в том, что уравнения теплового баланса (9.3) и (9.4) являются приближенными. Термодинамически более корректным является уравнение теплового баланса вида [c.180]

Наконец, продольный перенос тепла и вещества может влиять на устойчивость реактора. При рассмотрении крайних случаев слоя идеального смещения и слоя идеального вытеснения — было показано, что слой идеального смешения может иметь неустойчивое состояние, а сло11 идеального вытеснения всегда устойчив. Промежуточный случай — слой с продольным переносом — характеризуется при каких-то значениях коэффициентов продольного переноса переходом от устойчивого состояния к неустойчивым. Полное исследование этих случаев — самостоятельная большая проблема. Качественная оценка устойчивости слоя с продольным переносом показывает, что неустойчивость слоя может появиться при Ре < 20 т. е. неподвижный слой катализатора в промышленных аппаратах всегда устойчив, но в лабораторных проточных реакторах могут в некоторых случаях появиться неустойчивые состояния. [c.67]

В промышленных установках теплообменники всегда имеют байпас для регулирования работы при изменении условий эксплуатации. В этом случае теплообменник должен иметь большую поверхность, чем необходимо при работе без байпаса. Как следует из условий устойчивости, увеличение поверхности сужает область устойчивых режимов - уменьшает правую часть неравенства (4.82) вследствие увеличения А, а байпас (уменьшение р) - расширяет ее. Рассмотрим влияние байпаса на область устойчивых режимов при постоянных условиях работы реактора, т.е. при Т ,Т = onst (соответственно, Tq,Ti = onst). Тогда параметры р и А взаимосвязаны уравнениями (4.78) - (4.79). С учетом этого продифференцируем правые части неравенств (4.80) и (4.81) по р. Равенство нулю производных по р правых частей условий устойчивости указывает на независимость границы устойчивости реактора с внешним теплообменником от байпаса холодного газа мимо теплообменника, т.е. байпас на область устойчивых режимов рассматриваемой системы не влияет. Тогда условие устойчивости для исследуемой системы примет вид (если А выразить через температуры из (4.78) и (4.79)) [c.223]

В настоящее время на практике поступают следующим образом. На пилотной установке (реактор объемом 2-4 дм с мешалкой) выбирают условия перемешивания и концентрацию ПАВ, при которых достигается требуемый результат. Затем с помощью критериев масштабного перехода осуществляют переход на реактор больших размеров, обеспечивая при этом агрегативную устойчивость частиц ПВХ. В табл. 1.13 показано, как влияет перемешивание на агрегативную устойчивость частиц в процессе микросуспензионной полимеризации в реакторе объемом 0,2 м в присутствии эмульгаторов Е-30 и СМН. Из таблицы видно, что с возрастанием интенсивности перемешивания увеличивается количество корок, а при е > 1 Вт/кг частицы ПВХ коагулируют. [c.61]

При использовании реакторов большого объема для эмульсионной и микросуспензионной полимеризации сложности, возникающие при применении обратного конденсатора, обусловлены сущственным влиянием кипения на агрегативную устойчивость полимерных частиц. В этом случае целесообразно применение реактора с верхним приводом, разработанного Дзержинским филиалом ЛенНИИХиммаша. Для реактора объемом 50 м3 рекомендована рубашка из полированной нержавеющей стали с полутрубной навивкой, которая устанавливается в корпусе реактора с зазором между поверхностью стенки канала и корпусом реактора. Толщина стенки рубашки при этом составляет всего 6 мм. При этом коэффициент теплопередачи достигает значений более 1300 Вт/(м2.К). Преимуществом реакторов с верхним приводом по сравнению с реактором с нижним приводом является возможность наиболее полного опорожнения после проведения полимеризации, недостатком - сложности при конструировании, изготовлении и эксплуатации, связанные с биением вала. [c.77]

В этом случае для предотвращения разрушения стеклоэмали необходимо связывать образующийся при полимеризации ион фтора в устойчивые соединения. Для исключения налипаний можно покрывать стенки реактора окисью алюминия [21], а в патенте [22] предлагается обклеивать внутреннюю поверхность реактора шпоном из дуба. Предотвращать налипание ПТФЭ особенно необхбдимо прн создании реакторов большого объема, когда механическая чистка их затруднена. [c.30]

Газ движется в кипящем слое в виде небольших пузырьков между твердыми частицами, равномерно вращающимися в слое топлива. При постоянной средней величине частиц плотность такого кипящего слоя зависит от скорости газа при постоянной скорости газа плотность одинакова во всем слое. Псевдоожи-женное состояние возможно в определенных пределах средних линейных скоростей газа. Например, для частиц угля или кокса, размеры которых соответствуют прохождению их через сита с 60—325 отв./сж , минимальная линейная скорость холодного воздуха, обеспечивающая возможность флюидизации твердых частиц, составляет -0,6 см/сек. Псевдоожиженное состояние частиц сохраняется при увеличении линейной скорости воздуха до 60 см1сек. По мере приближения линейной скорости газа к скорости падения частиц последние выдуваются из кипящего слоя. Условиями устойчивого состояния кипящего слоя являются также определенные оптимальные пределы величины частиг.[ (10—300 1) и соответствующее соотношение между количест-во.м мелких и крупных частиц. При слишком большом содержании наибольших и наименьших частиц, особенно в реакторах большого диаметра, могут образоваться газовые каналы, а при очень большом содержании крупных частиц, особенно в реакторах малого диаметра, может наступить явление так называемого с б р а с ыв а нц я. Оно заключаемся во внезапном подъеме массы измельченного топлива во всем сечении реактора и последующем падении этой массы на дно после прорыва через нее газа. [c.54]

Отклонения от простейшей зависимости, представленной на рис. 3.3, появляются тогда, когда существенной становится не-гизотер мичность гранулы, а также в случаях, когда влияет внешний массо- или теплоперенос. В ряде работ [3.20, 3.21] показано, что при этом для экзотермической реакции фактор эффективности может быть больше, чем единица. Это является следствием ТОГО, что увеличение температуры относительно газовой фазы внутри частицы катализатора компенсирует, а в конечном счете и перекрывает влияние снижения концентрации реагента из-за внутридиффузионного сопротивления. Кроме того, было показано, что при некоторых значениях модуля Тиле можно по-.лучить несколько значений фактора эффективности. Такая множественность стационарных состояний играет важную роль при анализе устойчивости реактора. [c.52]

Разложение по Франк-Каменецкому может оказаться полезным при определении числа и устойчивости стационарных состояний реактора, если есть основания полагать, что все стационарные состояния находятся в достаточно малой окрестносц температуры Тв. Однако, как будет показано в главе IV, необходимым этапом исследования устойчивости реакторов в большом является определение характера поведения фазовых траекторий в удаленных частях фазового пространства, которое может, вообще говоря, привести к ошибочным результатам, если правые части дифференциальных уравнений заменены их приближенными, выражениями. [c.49]

Исследование устойчивости в большом системы (111,61), выполненное в главе IV, где уравнения этой системы получили номер (IV, 17), показало, что для вышеупомянутого варианта разбиения плоскости (см. рис. 111-22, а) возможны следующие фазовые портреты для области / — рис. IV-18 для области 3 — рис. IV-21,a. Таковы же будут фазовые портреты реактора с псевдоожижепным слоем катализатора. [c.188]

При полимеризации происходит налипание полимера на стенки реактора и мешалку. В результате затрудняется чистка реактора. Установлено, что налипание ПТФЭ уменьшается за счет снижения давления ТФЭ при полимеризации [20]. Целе-сообразно также использовать эмалированные реакторы. В этом случае для предотвращения разрушения стеклоэмалн необходимо связывать образующийся при полимеризации ион фтора в устойчивые соединения. Для исключения налипания можно покрывать стенки реактора окисью алюминия [21],-а в патенте [22] предлагается обклеивать внутреннюю поверхность реактора шпоном из дуба. Предотвращать налипание ПТФЭ особенно необходимо при создании реакторов большого объема, когда механическая чистка их затруднена. [c.30]

Именно такие аргументы приводил в своей ранней работе Ван Хирден, и, хотя его подход к решению задачи можно подвергнуть критике, в адиабатическом случае он правилен. Приведенные рассуждения очень полезны и ясно показывают, в каких случаях стационарный режим неустойчив, однако вывод об устойчивости режима нельзя при этом делать столь решительно. Считая, что скорость тепловыделения определяется кривой Г, мы фактически предполагаем, что температурному возмуш епию ЬТ сопутствует возмущение б , равное (dlJdT) 8Т. Это очень специальное условие, и, если стационарный режим действительно устойчив, реактор должен возвращаться к нему после любого возмущения (б ЬТ), а не только после такого возмущения, при котором б и бГ связаны особым соотношением. Поэтому для устойчивости стационарного режима необходимо, чтобы наклон прямой был больше наклона кривой Г, но это условие не является достаточным. [c.171]

Найденные критерии устойчивости не дают, однако, никакой информации о величине возмущений, которые будут затухать. Возможно, что после сильного возмущения реактор перейдет в другой стационарный режим. Чтобы исследовать поведение реактора при больших возмущениях, необходимо проинтегрировать нелинейные уравнения. Это связано с трудоемкими вычислениями, и сколько-нибудь полное исследование может быть выполнено только с помощью вычислительной машины. Прежде чем дать некоторые примеры расчета, полезно привести эвристические рассуждения Амундсона и Билоуса, указывающие качественное поведение решений нелинейных уравнений. [c.175]

Изложенные выше общетеоретические соображения о закономерностях изменения сложных структурных единиц нефтяных дисперсных систем в основном заимствованы из материалов исследования структурных изменений сырья термодеструктивных процессов. Применительно к процессам каталитического гидрооблагораживання таких материалов в литературе практически нет, хотя и имеются достаточное число публикаций по закономерностям химических превращений в реакторах, закономерностям дезактивации катализаторов и пр. Обширные материалы исследований процесса с использованием нефтяных остатков различной глубины отбора из различных нефтей с широким диапазоном изменения компонентного состава в большей степени подтверждают правомерность вышеизложенных представлений. Это будет показано в пошедую-щих главах. Остановимся на основных факторах, определяющих структурно-механическую устойчивость нефтяных остатков. [c.27]