Модели промышленных реакторов

Вернемся еще раз к процессу производства уротропина. Представленная на рис. Х-1 схема лабораторного получения этого соединения не дает достаточной информации, необходимой для проектирования промышленной установки. Таким образом, напрашивается очевидный вывод, что информация о процессе была бы более обширной, если бы уже в лабораторном масштабе единичные процессы реализовались способом, максимально приближенным к промышленному. Тогда реакцию следовало бы проводить в трубчатом реакторе, кристаллизацию — при пониженном давлении, отделение кристаллов — в лабораторной центрифуге и т. д. Используемые при этом аппараты должны быть моделями промышленного оборудования. [c.443]

Разработана математическая модель промышленного реактора хлорирования бензола, что позволило оптимизировать процесс [265]. Реакция развивается по схеме [c.132]

Модели промышленных реакторов [c.232]

В тех случаях, когда кинетика процесса уже известна и в состав математической модели вводят уравнение кинетики, изученной на основе лабораторных исследований, то до использования такой модели для масштабирования и автоматизации ее нужно апробировать, а при необходимости —. скорректировать на действующей модели промышленного реактора. [c.22]

Состав математической модели при описании процесса в локальной области определяется, уравнениями, учитывающими кинетику этого процесса й устанавливающими взаимосвязь между количественными и качественными значениями материальных и тепловых потоков и технологическими параметрами процесса. Объясняется это тем, что локальная кинетика реакторных химических процессов, как уже указывалось в главе И и как специально рассмотрено в главе VI, должна изучаться или непосредственно на действующем объекте, или на такой модели промышленного реактора, которая позволяет не вводить в состав математической модели уравнения, отражающие гидродинамику процесса и распределение температурных полей. [c.71]

В случае вновь создаваемого производства данные для изучения кинетики в локальной области должны быть получены па модели промышленного реактора. При этом гидродинамические условия и условия распределения температурных полей па модели реактора нужно обеспечить такими, какие можно ожидать в реакторе промышленных размеров. [c.166]

При создании модели промышленного реактора смешения для гетерогенных, в частности газовых процессов, протекающий в псевдоожиженном слое мелкозернистого материала, или газожидкостных процессов при барботаже газа через жидкость, следует иметь в виду наличие особых условий. Здесь снятие характеристики по гидродинамике и распределению температурных полей надежно только при соблюдении как для модели, так и для промышленного реактора одинаковой степени грануляции твердой фазы и идентичной по всей высоте реакционной зоны степени дробления газа. [c.168]

Таким образом, была разработана модель промышленного реактора установки Плутон-2 . По принятой терминологии новый реактор [c.369]

Таким образом, ни одно из предложенных кинетических урав нений не описывает процесс образования метанола на цинк-хромовом катализаторе под давлением в широком интервале концентраций компонентов с точностью, позволяюшей использовать его для создания математической модели промышленного реактора. [c.42]

Для выбора оптимальных условий синтеза ДМД, а также расчета промышленных реакторов была создана математическая модель приведенного комплекса химических превращений [7]. Эта модель представляет собой систему дифференциальных уравнений, учитывающих важнейшие стадии образования целевого и побочных продуктов. На рис. 2 результаты выполненных с помощью [c.699]

На пути к решению этой задачи имеются очень большие трудности. Реальный процесс обычно значительно сложнее идеализированных моделей, рассматриваемых теорией. Кинетические закономерности, лежащие в основе тех или иных промышленных процессов, во многих случаях известны далеко не полностью. Поэтому прежде чем окажется возможным проведение расчета реактора для конкретного промышленного процесса, необходим тщательный анализ реальной очень сложной и запутанной картины, существующей в промышленных условиях, необходимо хорошо понимать макрокинетические закономерности, лежащие в основе анализируемого конкретного процесса. Успехи в области изучения явлений переноса тепла и массы позволяют теперь более строго подходить к расчету промышленных реакторов. Это особенно важно в настоящее время, когда в промышленности многотоннажных химических продуктов имеет место тенденция перехода к агрегатам большой единичной мощности. [c.3]

Создание промышленного реактора. При решении задач этого уровня возникает новый комплекс проблем, требующих для своего разрешения применения всего арсенала средств современного системного анализа [101. В целом гетерогенный каталитический реактор представляет собой сложную, состоящую из большого числа элементарных звеньев систему. Детальное изучение структуры внутренних связей в реакторе и выявление главных факторов, определяющих технологический режим, дают возможность построить математическую модель, отражающую наиболее существенные моменты работы реактора. Анализ математической модели реактора с применением ЭВМ (так называемый машинный эксперимент), позволяет создать оптимально действующий промышленный контактный аппарат и систему автоматического [c.14]

Нетрудно подсчитать, что количество возможных математических моделей в слое катализатора даже без учета многообразия кинетических моделей составляет несколько сотен, поэтому приводить их полный перечень не имеет никакого смысла, тем более сама процедура вывода для тех или иных случаев однотипна и поддается автоматизации. Процесс принятия решений при синтезе математической модели должен опираться на знания о механизме взаимосвязи химических, тепломассообменных, гидромеханических процессов в реакторе, учет которых позволяет ЛПР построить наиболее достоверную и простую из возможных моделей. Для этого требуется знать кинетическую модель процесса и условия его осуществления в промышленном реакторе, что по- [c.16]

При создании математической модели промышленного регенератора можно рассматривать его ка.к каскад малых реакторов, каждый из которых аналогичен одной секции. Для расчета процесса в малом реакторе необходимо использовать экопериментальные данные о характере перемешивания газового потока и потока катализатора в каждой секции. Кроме того, должны быть известны количества подаваемого кислородсодержащего газа и отводимых дымовых газов для каждой секции регенератора. Однако, поскольку экспериментальные данные о характере перемешивания в каждой секции регенератора отсутствуют, необходимо использовать допущения о типе потока идеального вытеснения, идеального перемешивания, промеж уточный. . [c.174]

Поток кислородсодержащего газа через слой катализатора является потоком идеального вытеснения. Это положение справедливо для большинства промышленных реакторов и позволяет существенно упростить математическую модель (см. главу III). [c.305]

При создании математической модели промышленного регенератора можно рассматривать его как каскад малых реакторов, каждый из которых аналогичен одной секции. Для расчета процесса в малом реакторе необходимо использование эксперимен- [c.323]

В реакторе со стационарным кипящим слоем (СКС) газ проходит снизу вверх с линейными скоростями 10—60 см/с, вычисленными для пустого реактора в условиях реакции синтеза. Слой катализатора расширен, но из реактора не уносится, а остается в нижней половине реактора, как показано на рис. 4. На установках Сасол в течение многих лет работали пилотные реакторы СКС с внутренним диаметром 5 см. Несмотря на более высокие отношения количества газа к количеству катализатора, конверсия в этих реакторах выше, чем в промышленных реакторах Синтол . Крупный опытный реактор СКС, работавший в США (Браунсвилл, шт. Техас) в начале 50-х гг., был сначала признан непригодным для использования из-за низкой конверсии, что связывали с неудовлетворительным распределением катализатора в кипящем слое [10]. Однако, считая такие реакторы перспективными, специалисты фирмы Сасол исследовали в больших плексигласовых моделях характеристики кипящего слоя своего тяжелого железного катализатора. Совместно с компанией Баджер были разработаны эффективные насадки для распределения газа. Также было найдено [11], что распределение катализатора в потоке газа существенно улучшается при добавлении порошка древесного угля. Впоследствии был разработан опытный образец реактора высокого давления, пуск которого намечался на 1983 г. [c.169]

Итак, при выборе способа реализации реакторного процесса необходимы экспериментальные данные как на стадии выявления механизма реакции, так и при непосредственном расчете промышленного реактора. Поэтому математические модели реакторов содержат большое число параметров, определяемых по опытным данным. [c.84]

Смешанные модели вскоре после своего появления были применены для исследования характеристик широко используемых в настоящ,ее время в промышленности реакторов с псевдоожиженным зернистым слоем. Содержимое этих реакторов представляет собой системы газ— твердое тело или жидкость—твердое тело. Следовательно, процесс [c.290]

При изготовлении моделей нужно соблюдать условия, обеспечивающие испытание конструкций и возможность переноса результатов экспериментов на промышленный реактор. Для этого в стационарном состоянии должны быть выполнены условия геометрического, кинематического и динамического подобия. Для геометрического подобия необходимо подобие сходственных линейных размеров аппарата, для кинематического подобия — равенство безразмерных полей скоростей потока в сходственных точках и для динамического подобия — [c.520]

В промышленных исследовательских центрах фирм лабораторные реакторы используют ири поиске наиболее экономичного катализатора для установок крупного масштаба. С помощью лабораторных реакторов решается и другая задача — поиск оптимальных условий эксплуатации катализатора в промышленных реакторах. Важнейшими применениями лабораторных реакторов в промышленности являются испытание катализаторов и нахождение математических моделей — кинетических уравнений каталитического процесса. Эти две задачи взаимосвязаны. [c.52]

В табл. 8.3 приведено сравнение расчетных и экспериментальных показателей работы реакторов установки Л-35-8/300 по данным [316]. Данные таблицы свидетельствуют о вполне удовлетворительном совпадении экспериментальных значений для промышленных реакторов с расчетами, проведенными по модели непрерывного состава. [c.200]

В [4] приводится расчет аэродинамики радиального реактора, позволяющий определить поле скоростей и давлений во всех трех областях аппарата. Данная модель справедлива только для малых скоростей течения, когда сопротивление течению в области III линейно зависит от скорости течения. В большинстве же используемых в промышленности реакторов закон сопротивления движению жидкости или газа имеет квадратичную зависимость от скорости. [c.68]

Фактически модель описывает влияние концентрации сорбита, температуры и времени реакции на выход продуктов при фиксированных остальных факторах давлении 15—20 МПа, дозировках никель-кизельгурового катализатора 10% и Са(0Н)2 2% к глюкозе. Несмотря на эти ограничения, модель была успешно использована для расчета промышленного реактора гидрогенолизе сорбита [c.129]

Условия в описываемой жидкофазной реакционной системе очень близки к критическим состояниям реагентов (пропилен и бензол). Теплофизические показатели (например, теплота образования и теплоемкость) для условий реакции в основном неизвестны, и их точная оценка затруднительна. Авторы проверяли, насколько хорошо оцениваются теплофизические свойства при моделировании промышленного реактора для получения кумола, а затем сравнивали адиабатический разогрев по модели с наблюдаемым на опыте [c.291]

Для некоторых частных случаев возможны аналитические или численные решения уравнения (П.45), если известна зависимость скорости реакции г (сд, /) от параметров, определяющих процесс. Однако перенос газа только за счет молекулярной диффузии и условие неподвижности жидкости не являются типичным для промышленных реакторов, в которых одновременно протекают процессы диффузии, конвенции и химическая реакция. Для анализа реальных процессов принимают упрощенные модели, достаточно достоверно отражающие рассматриваемое явление и не требующие большого числа трудно определимых параметров. Наиболее простой и наглядно представляющей процесс переноса вещества из газа в жидкость является пленочная модель. [c.31]

Массообмен в пустотелых колоннах. Общий анализ массопереноса из газа в жидкость, приведенный в п. 6, показал, что при расчете промышленных реакторов приходится ориентироваться на эмпирические уравнения, полученные в результате исследований моделей барботажных колонн. [c.72]

Трубчатые газлифтные реакторы относятся к аппаратам, при расчете и проектировании которых можно воспользоваться методом элементного моделирования. Суть его заключается в том, что результаты исследований массообмена, полученные на модели с одной барботажной трубой, распространимы на все трубы промышленного реактора, если в них сохраняется гидродинамическая обстановка модельных испытаний. Это условие существенно облегчает методику эксперимента, позволяя использовать в качестве объекта исследований двухтрубную модель аппарата (см. рис. 48). [c.111]

Любое производство включает в себя и его контроль. Контроль за качеством суспендированного или стационарного катализатора сводится к обработке в лабораторных условиях именно того процесса, который будет осупцествлен в промышленности. С другой стороны, контроль за ходом промышленного каталитического процесса должен предусматривать возможность некоторого изменения режима работы реакторов в зависимости от изменения свойств сырья. Такие изменения отрабатываются в лабораторных условиях на модели промышленного реактора, включающего сложные перемешивающие и теплообменные устройства [3, 4, 5]. [c.93]

Считая кинематический коэффициент вязкости воды Гзо = = 10 м с, находим гидродинамический режим движения воды в кольцевом пространстве Ке = 0,36 0,234/10- = 84 ООО. Таким образом, в кольцевом пространстве и во всем объеме реактора обеспечивается интенсивный турбулентный режим движения жидкости, чем достигается необходимое перемешивание сжиженной бутанбутиленовой фракции и серной кислоты. Необходимая интенсивность перемешивания, выраженная числом Рейнольдса, была предварительно найдена опытным путем на лабораторной винтовой мешалке, представляющей собой модель промышленного реактора. Из рис. 97 следует, что заданный гидравлический режим достигается при полезной мощности Р ол = 4,8 кВт. [c.174]

Рассмотрим, в какой же мере достоверно описывает процесс простая одномерная модель В частности насколько однородны условия по сечению реактора Терни и другие исследователи (см. библиографию на стр. 301) нашли, что в случае частиц неправильной формы небольшое увеличение пористости слоя вблизи стенки исчезает уже на расстоянии от стенки, равном одному диаметру частицы, и доля свободного объема остается постоянной до центра слоя. В слое частиц более правильной формы доля свободного объема, начиная от стенки реактора, быстро уменьшается, а затем приближается к среднему значению, совершив два-три затухающих колебания. Например, для цилиндров в слое, имеющем диаметр, который в 14 раз превышает диаметр частицы, доля свободного объема на расстоянии 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 и 3,0 диаметра частицы от стенки реактора может быть равна соответственно 0,15 0,31 0,20 0,27 0,22 и 0,25, причем средняя пористость составляет 0,25. Очевидно, неоднородность несущественна в слое частиц неправильной формы или при очень большом отношении диаметра слоя к диаметру частицы. Торможение потока у стенки компенсирует влияние большой локальной пористости слоя, поэтому наиболее высокие скорости потока должны наблюдаться на расстоянии порядка диаметра частицы от стенки реактора. Однако об этом трудно сказать что-либо определенное, так как во многих промышленных реакторах форма поперечного сечения слонша, а характер упаковки частиц катализатора неизвестен. По-видимому, влияние неоднородности слоя настолько невоспроизводимо и в то же время незначительно, что его не стоит учитывать при разработке более детализированной модели слоя. [c.263]

В последние годы для расчета и проектиро- вания химических процессов, а также их усо- вершенствования широко применяются методы математического моделирования. Являясь одним из разделов химической кибернетики, эти методы позволяют подойти к решению проблемы создания промышленных реакторов. В этом аспекте особую роль приобретают вопросы составления математического описания, ибо ценность конечных результатов в значительной мере зависит от адекватности математической модели процесса его реальному состоянию. У [c.5]

Для решения уравнений математической модели могут быть использованы любые счетно-решаю1Цие устройства, а в отдельных случаях (если уравнения решаются аналитически, а число исследуемых вариантов невелико) и непосредственно ручной счет. Наибольшее распространение получили цифровые (ЦВМ) и аналоговые (АВМ) вычислительные машины. Они позволяют математическую модель представить в виде реальной модели, отличающейся по своей физической природе от изучаемого процесса, и с помощью ее провести всестороннее исследование физико-химических закономерностей процесса и промасштабировать опытные данные для промышленного реактора. Цифровые и аналоговые вычислительные машины являются машинами соответственно дискретного и непрерывного действия. Это предопределяет особенности возможностей обоих типов машин и подготовки математической формулировки решаемой задачи. [c.11]

Из диаграммы связи процесса фосфорилирования получены аналитическая форма математической модели переменной структуры и соответствующий моделирующий алгоритм. Контрольный расчет системы уравнений переменной структуры показал, что процесс установления равновесия в жидкой среде протекает за несколько секунд, тогда как весь процесс фосфорилирования длится в течение нескольких часов. Это позволяет внести упрощения в топологическую и аналитическую модели фосфорилирования. Упрощенная модель использовалась при решении обратной задачи для уточнения коэффициента массопроводимости в твердой фазе (грануле сополимера) с целью его дальнейшего применения в расчетах промышленных реакторов. Разработанная математическая модель процесса фосфорилирования удовлетворительно описывает экспериментальные данные (расхождение экспериментальных и расчетных данных не превышает 10%). [c.369]

При нахождении характеристик основных промышленных реакторов — трубчатых, с неподвижным и с псевдоожиженным слоем зернистого материала только для аппаратов первых двух типов нужно принимать во внимание неизотермичность протекающих в них процессов. Наилучшей моделью, позволяющей описать движение потоков в указанных реакторах, является модель вытеснения с продольной и радиальной диффузией вещества и тепла. Различные частные диффузионные модели, которые могут быть применены в данном случае, разработаны и проанализированы Бишофом и Левеншпилем Они вывели также общее выражение для связи продольной и осевой диффузии вещества в трубчатых аппаратах и в реакторах с неподвижным слоем зернистого материала. Вопросы соотношения радиальной и продольной диффузии тепла в зернистом слое изучали Яги Куни и Смит . Некоторые общие вопросы указанной проблемы рассмотрены Фроментом [c.276]

Анализируя развитие химической технологии на протяжении последних десятилетий, можно выделить два осповных направления исследований. Первое было связано с поисками законов масштабного перехода, которые позволили бы от небольших лабораторных аппаратов перейти сразу к крупномасштабным промышленным реакторам, мппуя длительные промежуточные стадии отладки процесса на пилотных и опытно-промышленных установках. Второе направление развития химической технологии, связанное с бурным прогрессом вычислительной техники, основывается на математическом моделировании технологических процессов. Располагая математической моделью, с помош,ью со-ьременпых ЭВМ можно рассчитать характеристики процесса, отвечающие реальным размерам реактора, и провести оптимизацию конечного результата по технологическим параметрам. [c.52]

Для алкилирования это означает, что в промышленном реакторе обычно наблюдаются более высокие напряжения сдвига и более тонкое диспергирование в зоне импеллера (и одновременно повышенная тенденция к коалесценции в точках реактора с пониженными значениями скоростей сдвига). Производительность перемешивающего устройства в расчете на единицу объема для крупномасштабных реактсров обычно ниже, чем в случае лабораторных моделей вследствие этого однородность р( аген-тов, их перемешивание и стабильность эмульсии будут в первом случае хуже, чем на лабораторной установке. Часто бывает необходимо применять реакторы сложной формы. [c.198]

Была проведена оценка гидродинамического режима течения восходящего парожидкостного потока в действующих реакционных камерах (РК) висбрекинга и исследовано влияние технологических параметров на его характер [1]. Для получения характеристик проходящего через реакционную камеру потока, меняющихся в результате конверсии, была составлена модель промышленной реакционной камеры (с отношением высота диаметр - 5 1), для чего ее объем по высоте был разделен на шесть секций. Состав и характеристики каждого из шести секционных потоков определялись с учетом изменения температуры и давления по вьгсоте камеры (табл.). Для определения гидродинамического режима по секциям была использована диаграмма Хьюита-Робертса для вертикаль Юго восходящего течения [2], а для каждо. о из восьми потоков (на входе, шести секциях реактора и выходе) были рассчитаны приведенные скорости паровой и жидкой фазы (параметры Хьюита). [c.62]

Для целей расчета и оптимизации промышленного реактора иногда применяют более простую "равновесную" модель, устанавливавдую связи меаду входными и выходными параметрами процесса. Но такая модель ничего не может сообщить о развитии процесса внутри реактора. [c.111]