Адиабатическая реакция с небольшим изменением температуры

Химические реакции почти всегда сопровождаются выделением (поглощением) тепла, и температура изменяется по мере протекания процесса. В экспериментальных исследованиях необходимо по возможности поддерживать изотермические условия, чтобы опыты не усложнялись вследствие изменения скорости реакции с изменением температуры. Влияние температуры можно определить путем постановки опытов, проводимых при нескольких различных постоянных температурах. В лаборатории удается поддерживать почти изотермические условия благодаря большой наружной поверхности, приходящейся на единицу объема аппарата в небольших установках, и в результате того, что теплопередача в этих установках всегда может быть обеспечена и не лимитируется экономическими соображениями. С другой стороны, в крупных промышленных агрегатах практически осуществимая скорость теплопередачи строго ограничена. Таким образом, при проведении промышленных процессов большое значение приобретают как проблемы, так и вопросы кинетики теплопередачи. Иногда проблемы теплопередачи настолько важны, что агрегат можно рассматривать скорее как теплообменник, чем как реактор. Процесс ведут адиабатически в тех случаях, когда температура изменяется лишь в пределах рабочего режима, т. е. не понижается настолько, что скорость реакции становится слишком низкой, и не повышается так, что процесс нельзя регулировать. [c.89]

АДИАБАТИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ С НЕБОЛЬШИМ ИЗМЕНЕНИЕМ ТЕМПЕРАТУРЫ [c.120]

В некоторых случаях небольшое изменение температуры в адиабатическом реакторе достигается подачей вместе с сырьем инертного (не участвующего в реакции) вещества (теплоагента), которое поглощает (при экзотермической реакции) или компенсирует (при эндотермической реакции) часть теплового эффекта реакции. Примером адиабатического реактора [c.631]

В некоторых случаях небольшое изменение температуры в адиабатическом реакторе достигается подачей вместе с сырьем инертного (не участвующего в реакции) вещества (теплоагента), которое поглощает (при экзотермической) или компенсирует (при эндотермической реакции) часть теплового эффекта реакции. Примером такого реактора является выносная реакционная камера термического крекинга, куда непрерывно поступает исходное сырье, нагретое в трубчатой печи до 470—500 °С. Объем камеры выбирается с таким расчетом, чтобы паровая и жидкая части [c.548]

Простейшим типом реактора является пустотелый цилиндрический аппарат, в котором реакция протекает в адиабатических условиях без использования катализатора или с небольшим его количеством, поступающим в реактор вместе с исходным сырьем в виде суспензии, эмульсии или в газовой фазе. Такие реакционные аппараты используются для химических процессов, при осуществлении которых допустимо изменение (повышение или понижение) температуры в зоне реакции, обусловливаемое тепловым эффектом реакции (изотермической или эндотермической), без теплообмена с внешней средой (потерями тепла пренебрегаем). Подобные условия имеют место при малом тепловом эффекте реакции и при сравнительно небольшой глубине превращения, когда температура также мало изменяется или когда наблюдаемое изменение температуры не приводит к значительному изменению скорости основной реакции и усилению побочных нежелательных реакций. [c.631]

В неподвижном слое катализатора происходит адиабатическое изменение температуры по высоте слоя катализатора. Поэтому, если протекает эндотермическая реакция, то по мере прохождения исходных реагентов через слой катализатора и увеличения степени превращения температура реакционной смеси снижается. При экзотермической реакции, наоборот, наблюдается нагревание смеси по толщине слоя, т. е. температура возрастает от входа газа к его выходу. Подобные тепловые режимы, в большинстве случаев, далеки от оптимальных условий, так как при эндотермических реакциях необходимо дополнительное нагревание реакционной смеси, а для обратимых экзотермических реакций, наоборот, следует понижать температуру в ходе процесса (отводить тепло). Поэтому реакторы с одним неподвижным слоем катализатора редко используются для проведения процессов в адиабатическом режиме они применяются лишь тогда, когда реакция протекает с небольшим тепловым эффектом либо когда скорость реакции мала. [c.175]

Расчет количества добавляемого холодного газа. Обозначим первоначальное количество газа (в ж при нормальных условиях), поступающего на первый слой катализатора, через I/q- В результате адиабатического контактирования до достижения оптимальной температурной кривой степень превращения возрастает до и температура до /j. После этого к газовой смеси добавляют холодный газ в таких количествах, чтобы дальнейшее течение процесса полностью соответствовало оптимальной температурной кривой. O дальнейшем мы будем пренебрегать небольшими изменениями объема газа, связанными с протеканием реакции, и будем учитывать лишь изменение его в результате добавления холодного газа дия снижения температуры до оптимального значения. [c.323]

При адиабатическом режиме отсутствует теплообмен с окружающей средой. Выделение или поглощение в результате. реакции тепла приводит к соответствующему изменению температуры реакционной смеси и, следовательно, отклонению ее от оптимальной. Поэтому применение истинных адиабатических реакторов ограничено процессами, протекающими с небольшими тепловыми эффектами. Гораздо чаще для компенсации потерь или отвода избытка тепла применяют различные теплоносители или хладоагенты, смешиваемые с потоком реагирующего вещества (избыток реагирующего вещества с иной температурой, чем у основного потока, инертный разбавитель — газ и т. п.) или являющиеся предварительно нагретыми или охлажденными твердыми телами, непосредственно контактирующими с реакционной смесью (катализатор, насадка из инертных материалов, гранулированный движущийся теплоноситель). Хотя в таких аппаратах имеет место теплообмен при непосредственном контакте с теплоносителем или хладоагентом, их принято называть формально адиабатическими. Эти аппараты выгодно отличаются простотой конструкции от реакторов с теплообменом через стенку. Они обычно являются емкостными цилиндрическими, коническими или шаровыми, в которых слой катализатора расположен на решетке. Если процесс осуществляется при атмосферном давлении, то аппарат может быть выложен из кирпича аппараты, работающие под давлением, изготовляются из стали. Условия теплообмена в реакторах рассматриваемого типа очень благоприятны, так как имеет место непосредственный контакт газа с катализатором, на поверхности которого протекает реакция, сопровождающаяся выделением или поглощением тепла. Источником тепла в случае эндотермических процессов может служить либо сам газ, либо катализатор, а в случае экзотермических процессов хладоагентом может быть только реагирующая газовая смесь. [c.86]

В системе, содержащей лишь небольшой процент реагирующего газа, сильно разбавленного инертным газом (например, аргоном), изменением температуры, обусловленным реакцией, можно пренебречь и рассматривать процесс как строго адиабатический. Далее, в условиях адиабатического сжатия реакция становится измеримой на опыте лишь при температурах и давлениях, превышающих некоторые предельные значения этих величин, и р , мало отличающихся от максимальных значений Гмакс и Рмакс- [c.168]

Наиболее просты по конструкции аппараты с фильтрующим слоем без теплообменных устройств, работающие на адиабатическом тепловом режиме, причем температурный режим регулируется только изменением состава и температуры исходного газа. Такие аппараты можно применять а) для практически необратимых экзотермических реакций, проводимых в тонком слое весьма активного катализатора (рис. 48), например, для окисления метанола в формальдегид б) для экзотермических реакций с небольшим тепловым эффектом и малым равновесным выходом (рис. 49). В этом случае количество загруженного катализатора вследствие его малой активности может быть весьма велико и высота слоя составляет иногда несколько метров. Аппараты такого типа применялись ранее для конверсии окиси углерода, прямой гидратации этилена и ряда других процессов. Простота конструкции является достоинством этих аппаратов. Однако они соверщенно не обеспечивают оптимальный температурный режим, поэтому иХ заменяют более эффективными — с теплообменом. [c.182]

Отклонения от модели поршневого режима могут вызываться поперечными температурными градиентами. Если в трубчатом реакторе происходит экзотермическая реакция и тепло от него отводится с помощью некоторого внешнего охлаждающего устройства, тогда в реакторе будет наблюдаться поперечный температурный градиент. И поскольку газ в центре трубки имеет более высокую температуру, чем у стенок, температурный профиль будет иметь параболическую форму, а профиль скорости трубчатого реактора будет неплоским. Если реактор работает в адиабатических условиях, то в этом случае не будет происходить отвода тепла в радиальном направлении. Однако из-за того, что газ вблизи стенки имеет меньшую скорость, чем в центре трубки (вследствие более продолжительного пребывания газа в этой зоне наблюдается большая степень превращения), для экзотермической реакции температура в центре слоя катализатора ниже, чем у стенки реактора и в этом случае наблюдается обратный параболический температурный профиль. Для экзотермической реакции, происходящей в неадиабатических условиях, в которых наблюдается отвод тепла у стенки трубы, влияние поперечного температурного градиента и влияние профиля скорости накладываются друг на друга, в результате чего в профиле температуры наблюдается впадина, соответствующая примерно центру трубы, и небольшой максимум, соответствующий примерно стенке трубы. Когда же имеет место радиальный температурный градиент, то, по-видимому, имеется значительное изменение скорости реакции по диаметру трубы (для большинства простых реакций фактор такого изменения составляет величину 4000 и более), поскольку скорость реакции изменяется в зависимости от обратной абсолютной температуры экспоненциально. Однако существуют приближенные методы обработки расчетных данных при проектировании и для тех случаев, когда в реакторе имеются поперечные температурные градиенты. Их мы рассмотрим в разд. 9.3.2. Частицы катализатора с высокой теплопроводностью и низкой пористостью, как правило, снижают эти нежелательные влияния. Только в тех случаях, когда определенно известно, что условия в реакторе приближаются к изотермическим условиям, можно игнорировать присутствие температурных градиентов в радиальном и продольном направлениях и с достаточным основанием применять модель поршневого режима течения газового потока. [c.394]

И некоторых случаях небольшое изменение температуры в адиабатическом реакторе достигается подачей вместе с сырьем инертного, I O участвующего в реакции вещества (теплоагента), которое поглощает при экзотермической или компенсирует ирп эндотермической реакции часть теплового эффекта реакции. Примером такого реактора является выносная реакционная камера термического кр( -кинга, куда непрерывно поступает исходное сырье, нагретое в трубчатой и( чи до 470—500 . Объем камеры выбирается с таким расчетом, чтобы паровая и кидкая части потока находились в анпарате в зопо высоких температур в течение отрезка времени, необходимого для достигкения требуемой глубины крекинга. Вследствие эндотермического эффекта реакцип крекипга температура в реакционной каморе иоиижаотся. Глубина крекинга может регулироваться как изменением температуры поступающего в реактор продукта, так п да-влепи< м в каморе при изменении давления изменяется объем паровой фазы, а следовательно, и продолжительность нребывапия в зоне реакции. Отлагающийся в камере при крекинге кокс периодически один раз в 1—2 месяца удаляется. [c.619]

Критическое явление — резкий переход от медленного к быстрому протеканию химической реакции при небольшом изменении какого-либо параметра, например, концентрации реагента, ингибитора или катализатора, температуры, давления, размеров реактора и т. д. Встречается в кинетике цепных и автокаталитических реакций, а также при адиабатическом режиме экзотермических реакций. Нередко медленное протекание реакции не обнаружимо экспериментально, а быстрое протекание сопровождается взрывом. [c.11]

Вместо способа с дилатометром можно применить очень быстрый метод онределения небольших изменений глубины реакции в течение первых секунд после прекращения облучения. Имеется описание применяющейся в таких случаях методики, состоящей в определении изменений диэлектрической проницаемости [86] и температуры [88, 89], а также коэффициента преломления [87]. Оказалось, что для первых двух методов такие измерения удобнее всего проводить в практически адиабатических условиях, а поэтому все три метода зависят от повышения температуры (на несколько тысячных градуса), вызванного теплом, выделяющимся при нолимеризации. Интересным вариантом этих быстрых методов является получение требующихся радикалов при помощи одного интенсивного светового импульса от разрядной трубки (импульсный фотолиз). Имеющиеся данные о нескольких мономерах находятся в хорошем согласии с данными, полученными секторным методом, и вся методика, основанная на фотохимическом последействии, представляется очень многообещающей с точки зрения изучения химических реакций особенно потому, что она дает возможность получать уравнения, тгодобные уравнению (48), а также определять константы скорости даже тогда, когда реакции роста и обрыва цени имеют одинаковый порядок по концентрации радикалов и секторный метод, следовательно, неприменим. [c.75]

ПИЮ температуры в реакционном слое. Пр1 этом мы руководствовались теми соображениями, что при ведении процесса в адиабатических условиях 1 небольшой глубине превращения смеси за один ее пропус через реакционное пространство изменение температуры пропорционально скорости тепловыделения, которая в свою очередь пропорщюнальна суммарной скорости реакции. [c.101]

Приведенные шесть условий могут быть выражены алгебраически через известные коэфициенты окисления N0, поглощения окиси, испарения HgO и теплопереноса, и через энтальпии веществ, участвующих в происходящих процессах. Эти условия мотут быть преобразованы в желаемые дифференциальные уравнения, которые можно проинтегрировать и получить численный результат, выразив V через h к продифференцировав. Однако при таком методе расчета, придется затратить чрезмерное количество труда вследствие сложности полученных уравнений—особенно уравнения, выведенного из условия постоянства энтальНии. Задачу можно несколько упростить, разбив поглотительную систему на небольшие гчастки (высотой около 3 м) так, чтобы уменьшение объема газа и изменение его влажности, происходящие на каждом участке, можно было не зачитывать. Кроме того, поскольку коэфициент поглощения газовой пленки и константа скорости реакции окисления N0 убывают с повышением температуры медленно, то мы не сделаем большой ошибки, приняв, что для каждого участка температура газа и жидкости постоянна и равна средней для данного участка величине. Наконец, полное адиабатическое повышение температуры в каждой секции можно вычислить, зная теплоемкости веществ, участвующих в происходящих процессах, и тепловые эффекты следующих реакций [c.250]