Превращение в системах со смешением

Упражнение 11.20. Непрерывный процесс омыления проводится в двух последовательно соединенных реакторах идеального смешения. Реакция идет по второму порядку. Эфир и щелочь подаются в виде раствора с одинаковой постоянной молярной концентрацией, и общий объем системы сохраняется постоянным. Найдите, при каком отношении объемов реакторов выход продукта на единицу объема системы будет наибольшим, если суммарная степень превращения близка к 100%. [c.189]

Неравновесные процессы (непосредственный переход теплоты от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой, превращение работы в теплоту при трении, смешение двух газов, взрыв гремучего газа и др.) протекают с конечной, иногда большой скоростью при этом система, являющаяся неравновесной, изменяясь, приближается к равновесию. С наступлением равновесия (например, сравняются температуры тел, обменивающихся энергией в форме теплоты механическое движение благодаря трению прекратится и полностью перейдет в молекулярное движение два газа в результате смешения дадут равномерную смесь и т. д.) процесс заканчивается. [c.77]

При системном анализе процессы измельчения- смешения сыпучих материалов [4] определяются как процессы взаимодействия ансамбля измельчаемых и смешиваемых частиц различного сорта и различных размеров с несущей средой и между собой при наличии внешних воздействий на двух уровнях иерархии. На локальном (микро) уровне действуют внешние поверхностные и массовые силы и силы взаимодействия между несущей фазой и частицами (силы Архимеда, Стокса, Жуковского и Магнуса). При определенных свойствах обрабатываемых веществ и несущей среды возможны дополнительные электромагнитные силы. В результате этого в системе происходит перенос массы, импульса, энергии и заряда. Внешняя механическая энергия или энергия другого вида, превращенная в нее внутри системы, расходуется на работу против сил молекулярного сцепления и электростатического взаимодействия, преодоление сил взаимодействия внутри частицы, на накопление упругих деформаций, переходящих в пластические и во внутреннюю энергию. Частично энергия упругих деформаций создает в системе дефекты, микронапряжения и микротрещины. [c.113]

Влияние условия состояния системы (микро- или макросостояние) существенно сказывается на степени превращения для нелинейных систем в реакторе идеального смешения (см. табл. М-2 и рис. У-2). [c.107]

Для большинства экзотермических процессов скорость вначале увеличивается с возрастанием степени превращения вследствие повышения температуры в системе, но в конце снижается с уменьшением л в результате расходования реагентов. При сравнительно малых степенях превращения средняя скорость реакции в аппарате идеального смешения всегда выше, чем в аппарате идеального вытеснения. Однако по достижении некото- [c.112]

Влияние сегрегации. Сравнение состояния сегрегации с уровнем молекулярного смешения для эндотермических реакций показывает, что наивысшая степень превраш,ения достигается при сегрегированном состоянии реакций всех порядков. Разница между этим результатом и результатом, рассмотренным при изотермических условиях, для которых существен порядок реакции, обязана характеру изменения скорости процесса. В эндотермической системе скорость уменьшается с увеличением степени превращения вследствие расходования реагентов и уменьшения температуры системы. Для описанных выше систем температурный эффект был большим, чем компенсация, обусловленная порядком реакции. [c.113]

Сравнение состояния сегрегации с уровнем молекулярного смешения для экзотермических реакций приводит к противоположным выводам — наивысшая степень превращения соответствует уровню молекулярного смешения. Это объясняется тем, что в экзотермических системах начальная скорость увеличивается с возрастанием степени превращения вследствие повышения температуры системы. [c.113]

Функционирование ХТС обычно представляют в виде взаимодействия отдельных элементарных технологических операторов (модулей), воздействующих на качественное и количественное изменение материальных и энергетических потоков в системе. Основные операторы в химической технологии оператор смешения, оператор химического превращения и оператор разделения. Кроме того, в системе участвуют вспомогательные операторы, осуществляющие нагрев (охлаждение), сжатие (расширение), изменение агрегатного состояния технологических потоков ХТС (рис. VII-1). [c.171]

ПРЕВРАЩЕНИЕ В СИСТЕМАХ СО СМЕШЕНИЕМ [c.94]

Реактор периодического действия представляет собой сосуд, во всех точках которого концентрации и температуры одинаковы реактор идеального смешения). Поэтому следует определять только степень превращения в различные моменты времени (см. ниже). За протеканием реакции в периодически действующем аппарате можно проследить по изменению 1) концентрации данного компонента 2) некоторых физических свойств системы, например электропроводности или показателя преломления 3) общего давления в системе с постоянным объемом 4) объема в системе с постоянным давлением. [c.58]

Задача оптимизации в данном случае формулируется следующим образом. Пусть имеется JV последовательно расположенных блоков, некоторые из них являются слоями катализатора, а некоторые — аппаратами, в которых происходят физические превращения реакционной смеси. Процессы в слоях катализатора описываются в общем виде системами дифференциальных уравнений (1Л). Блоки, где физически изменяется реакционная смесь, будем считать аппаратами идеального смешения. Уравнения, в общем случае описывающие процессы в этих аппаратах, будут [c.14]

Протекание химических процессов в реальных условиях часто осложнено наличием таких факторов, как турбулентный характер течения реагирующих потоков и пространственная неоднородность состава реагирующей смеси и полей скоростей и температур. В настоящее время известно, что знание только средних значений таких флюктуирующих величин, как температура и концентрации реагирующих компонент, недостаточно дпя полного описания сложных процессов химического превращения в условиях неизотермичности и турбулентности даже в тех случаях, когда влиянием химической реакции на гидродинамические характеристики системы можно пренебречь [147]. Необходимость учета флюктуаций температуры и концентраций реагентов и их взаимных корреляций обусловлена тем, что средняя скорость элементарного акта химического превращения в условиях неизотермического турбулентного смешения реагирующих компонент не определяется в виде закона Аррениуса при средних значениях этих величин. Кроме того, наличие флюктуаций приводит к существенному изменению коэффициентов переноса, значения которых определяются в этих случаях не только свойствами реагирующих газов, но и свойствами самого течения [86, 97, 127]. [c.178]

При высоких температурах плазменных струй характерное время многих реакций сравнимо с характерным временем смешения и значительные превращения реагентов могут происходить на участке незавершенного турбулентного смешения реагирующих потоков. В пределе "быстрой" химической реакции [439] процессы химического превращения полностью определяются процессами переноса. При рассмотрении реакторов-смесителей с коаксиальным вводом дозвуковых потоков реагентов и плазмы смешение происходит в ограниченном пространстве реактора, поэтому возможно образование зон рециркуляции [82, 84, 86]. Наличие в потоке таких зон делает необходимым пользоваться системой уравнений Навье—Стокса, а не приближением пограничного слоя. [c.184]

К модификациям несовершенного типа относятся аморфизированные кристаллические структуры, основные типы модификаций с искажениями, смешанные кристаллические модификации. При увеличении разницы в длине цепей смешиваемых молекул образуются гетерофазные системы, свойства которых отличаются от твердых растворов. На характерную особенность н-парафинов при фазовых переходах, проявляющуюся в модификационных превращениях кристаллической структуры в твердой фазе указывали авторы работ [156, 157]. Исследованиями установлено, что на кинетику кристаллизации сложной смеси парафинов доминирующее влияние оказывают индивидуальные нормальные парафины строго определенной молекулярной массы. При изучении бинарной смеси нормальных парафинов [158] было показано, что образование той или иной кристаллической модификации сложным образом определяется молекулярной массой и концентрацией смешиваемых компонентов, причем в процессе смешения образуются также промежуточные модификации смешанного типа. Изучались модификационные переходы в парафиновых смесях в растворах [159], а также в присутствии поверхностно-активных веществ [160, 161]. [c.143]

При достижении некоторых условий начинается переход системы из твердого в жидкое состояние, который продолжается также в некотором интервале температур. Для простоты изложения другие факторы, оказывающие влияние на фазовые переходы, здесь не рассматриваются и не учитываются. Уровень беспорядка в системе > ве-личивается при повышении температуры в этом интервале и стремится к некоторому постоянному значению. Достижение этого постоянства в беспорядке благодаря смешению сосуществующих фаз в системе будет характеризовать окончание фазовых превращений в системе в этом интервале температур. [c.180]

Для превращения пробы в аэрозоль используют, как правило, пневматические распылители (пульверизаторы) типа приведенных на рис. 3.37. Их устройство аналогично применяемым в методе фотометрии пламени. В соответствии с этим различают системы с полным потреблением анализируемого раствора (рис. 3.37, а) и системы предварительного смешения аэрозоля с горючим газом и окислителем (рис. 3.37,6). [c.147]

В открытой системе концентрация вещества изменяется н вследствие химической реакции, и вследствие массопереноса (поступления в реактор новых количеств вещества). Если реактор — реактор идеального смешения (см. гл. IV) и в нем установился стационарный режим, т. е. сравнялись скорости подачи вещества и его химического превращения, то в этом случае [c.14]

Любой из перечисленных признаков мог бы служить критерием осуществимости процесса. В частности, можно было бы использовать для этой цели энергию данного вида или ее фактор интенсивности и утверждать следующее самопроизвольные процессы идут в сторону уменьшения энергии и выравнивания фактора интенсивности в разных частях системы. Достижение минимума энергии и одинакового значения фактора интенсивности служит признаком конца процесса, т. е. условием равновесия. Однако разнообразие факторов интенсивности затрудняет общее рассмотрение проблемы возможности процесса и равновесия. Без специального анализа неясно также, какая величина является фактором интенсивности для химических превращений. Что касается энергии, то она может быть искомым критерием только для чисто механических процессов, в которых превращение энергии в работу (и обратно) происходит без участия теплоты (свободное падение тела, течение невязкой жидкости, сжатие растянутой стальной пружины и т. д.). Кроме того, имеются процессы, которые идут самопроизвольно, хотя не сопровождаются изменением энергии (расширение идеального газа в пустоту, диффузионное смешение газов, растворение полиизобутилена в изооктане, реакция изотопного замещения Юа + и др.). В таких процес- [c.90]

В этом случае в возникновении потенциала электрода взамен отсутствующей формы ред-окс пары принимают участие примеси, растворитель и т. д., как и при образовании смешенных потенциалов. В конце концов наступает равновесие, при котором скорости превращения участвующих в данном процессе веществ становятся равными. При этом образуется некоторое весьма малое количество отсутствующей сопряженной формы ред-окс системы. Все это является причиной резкого сдвига потенциала от бесконечного значения и установления некоторого равновесного потенциала [не поддающегося вычислению по формуле (1)], величину которого, как было сказано выше, можно найти экспериментально. Но так как и в этом случае скорость электродной реакции лимитирована малой концентрацией сопряженного компонента и влия- [c.34]

Отказ первого вида заключается в снижении производительности системы ниже заданной. Отказ второго вида соответствует событию, заключающемуся в полном прекращении выпуска продукции, т. е. в выходе системы из строя. Отказ первого вида наступает при выходе из строя любого технологического оператора (элемента БТС). Отказы второго вида вызывают либо отказ одного из следующих технологических операторов (оператора смешения /, оператора биохимического превращения 3 и оператора разделения б), либо одновременный отказ группы параллельно работающих операторов биохимического превращения. Отказ оператора нагревания-охлаждения 7 не приводит кот-казу второго вида. [c.169]

На практике затруднительно отделить чистую кинетику от гидродинамических факторов в этом случае можно поступить следующим образом. Значение С (т) получается, как обычно, из кривой отклика системы далее методом подбора, чтобы удовлетворить принятой степени превращения, или отношению с /с , находится константа скорости реакции к. Величина к будет представлять собой истинную константу скорости реакции в реальных условиях протекания химического процесса. Ее значение будет зависеть только от химических и кинетических факторов, влияющих на процесс, и не будет зависеть от уровня смешения и характера проведения процесса. [c.296]

Установим влияние уровня смешения или состояния системы на степень превращения в реакторах. Для этого рассмотрим схемы расположения двух реакторов, соответствующих двум крайним моделям идеального вытеснения и идеального смешения, соединенных последовательно (рис. 1У-18). [c.315]

Эффективность работы батареи реакторов зависит от числа ступеней, объема каждой ступени и интенсивности смешения. При идеальном смешении концентрация одинакова во всем объеме каждой ступени и равна концентрации в отводимом потоке (так называемая теоретическая, или идеальная, ступень). Практически можно лишь в той или иной степени приближаться к идеальным условия1у1, причем степень приближения зависит от особенностей каждой отдельной системы. Конечно, всегда происходят локальные циркуляции перемешиваемой среды, что сокраш,ает время пребывания части материала в данной ступени. Несмотря на то, что для другой части материала время пребывания в указанной ступени больше по сравнению со средним временем, средняя степень превращения вещества несколько ниже, чем при идеальном смешении. Отношение разности концентраций на входе и выходе из ступени в практических условиях работы к разности этих же концентраций в идеальной ступени называется коэффициентом полезного действия ступени. В реакторах смешения к. п. д. обычно составляет от 60 до 90% однако никаких общих соотношений между переменными, влияющими на к. п. д., для расчета этого важного показателя работы реакторов не выведено. [c.119]

Данное положение можно проиллюстрировать на примере, приведенном Крамерсом [13]. Система реакторов I представляет собой комбинацию реактора вытеонения с реактором смешения система реа1кторов II — жомбинадию реактора смешения с реактором вытеснения тех же размеров. При одинаковом расходе системы реакторов I и II имеют одно и то же распределение времен пребывания, но различные последовательности изменений концентраций во времени, а это приводит (за исключением особого случая — реакции первого порядка) к различным степеням превращения. Так, в системе реакторов I концентрация реагента постепенно снижается в реакто,пе вытеснения и затем резко падает до значения, преобладающего в реакторе смешения. Наоборот, в системе реакторов II резкое изменение концентрации имеет место между потоком, поступающим в реактор смешения, и реагентом, нах0дящим1ся в нем, после чего в реакторе вытеснения к0(нцентрация из меняется постепенно, что и показано на рис. 6. Если скорость реакции зависит, например, от произведения концентраций двух реагентов, то система реакторов II даст меньшую степень превращения, чем система реакторов I. Поскольку мгновенные скорости реакции зависят от произведения концентраций, средняя скорость реакции снижается больше, если внезапное изменение концентрации, происходящее в реакторе смешения, имеет место в самом начале процесса, а не в конце его (ам. также работу Данквертса [14]). [c.25]

Оценка средних скоростей реакций позволяет объяснить эти выводы. Скорость эндотермических реакций уменьшается с увеличением степени иреврашения вследствие расходования реагентов и уменьшения температуры в системе. Средняя скорость реакции в аппарате идеального вытеснения (где она принимает среднее значение от максимального на входе и минимального на выходе) всегда выше средней скорости в реакторе идеального смешения кроме того, высокая степень превращения достигается только при высоких средних скоростях реакций. Поэтому при теплообмене реактор идеального вытеснения всегда предпочтительнее реактора идеального смешения. [c.112]

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]

Из изложенного следует, что для систем с относительно большим удерживанием, которые характеризуются зависимостью Р (т) как промежуточные между системами со смешением и без него, в общем случае не удается точно рассчитать степень превращения. Однако достаточно хорошее приближение можно получить, если удастся хотя бы грубо определить, чем вызван наблюдаемый характер распределения времени пребыванпя. Приближенное решение промежуточно между решениями для системы без смешения и для ряда таких комбинаций элементарных систем со смешением, в которых распределение времени пребывания н условия смешения такие же, как и в исследуемом реак-то))е. [c.101]

Для ввода сырья и циркулирующего в системе блока катализатора служит наклонный штуцер Оу = 1100 мм в десорбцион-ной части аппарата. Он продолжается в аппарате в виде наклонного прямоточного ввода, который служит узлом для смешения п частичного превращения сырья, вводимого на переработку. Для лучшего распределения потока в изогнутой части ввода [c.390]

Таким образом, реальный реактор будет вести себя аналогично системе из 4,76 последовательно соединенных проточных реакторов идеального смешения равного объема. Степень превращения в такой системе можно найти по графику У1-6 или по уравнению (УГ,6). Так, для величины йт = (0,307) (15) = 4,6 получим, что доля вещества, оставшегося непревращеиным, равна С/Со = 0,04 = 4%. [c.279]

Безградиентный проточно-циркуляционный метод осуществляют в условиях практического отсутствия в реакционной зоне перепадов концентраций, температур, скоростей. Принцип его применительно к изучению кинетики гетерогенных каталитических реакций был впервые предложен М. И. Темкиным, С. Л. Киперманом и Л. И. Лукьяновой [25]. Перемешивание в проточно-циркуляционной системе достигается применением интенсивной циркуляции реак-циолной смеси через катализатор в замкнутом объеме при непрерывном поступлении и выведении газового потока, причем количество циркулирующего газа должно значительно превышать количество вновь вводимого исходного газа. Циркуляция с большой скоростью происходит с помощью насосов механических, поршневых или электромагнитных, мембранных и других [2,3], Циркуляционный контур, состоящий из электромагнитного насоса (производительность 600—1000 л/ч), клапанной коробки двойного действия 2 и реактора 1 представлен на рис. 120. Высокая линейная скорость реакционной смеси в цикле и малая степень превращения обусловливают минимальные градиенты концентраций и температур, при этом слой можно рассматривать, как бесконечно малый, а реактор — как аппарат идеального смешения. Следовательно, скорость [c.286]

Обратная (рециклическая) технологическая связь. Современные ХТС характеризуются большим числом обратных (рециркулирующих) потоков. Это обусловлено стремлением более полно использовать сырье путем рециркуляции непревращенной его доли теплоты или холода технологических потоков в системе для подогрева холодных или охлаждения горячих потоков, т. е. для создания безотходных энергозамкнутых ХТС (рис. 1.20). Кроме этого, рециркуляцию применяют как способ повышения скорости процесса. Например, при синтезе аммиака для поддержания высокой скорости реакции процесс проводят только до 20%-ной степени превращения, отделяют продукт от реакционной смеси и возвращают ее в цикл на смешение со свежей азото-водо- [c.23]

Предложен также ряд моделей [37,38,39], основанных на представлении объема реактора как системы зон макро- и микросмешения. Так как энергия, подводимая к перемешиваемой жидкости, распределяется по объему неравномерно, в реакторе существуют области с различной степенью турбулизация. При этом в зоне с наибольшей турбулизацией создаются условия, наиболее благоприятные дпя микросмешения. В модели, предложенной авторами [39] для аппарата с мешалкой и отражательными перегородками, обмен между зонами микросмешения (зона мешалки, объемом ) и двумя зонами макросмешения (ниже мешалки, объемом У,, и выше мешалки, объемом У ) рассматривается как результат наличия двухконтурной циркуляции. Параметры модели — отношение объемов зон, циркуляционный расход, а также число ячеек смешения N в зоне Ут — определяются путем обработки экспериментальных данных. При наличии сведений о кинетике реакции эта модель позволяет рассчитать степень превращения с учетом влияния частичной сегрегации. [c.56]

Подобные превращения в асфальтеносодержащих нефтяных системах при их смешении, в частности, с легкими алканами, могут оказывать заметное влияние на ход технологических процессов и должны учитываться и регулироваться на различных стадиях их осуществления. [c.130]

Решение. Процесс состоит из трех стадий смешения исходных веществ, нагревания их до 725 °С и химического превращения. В сответствии с этим, изменение энтропии системы включает энтропии [c.72]

Исследование системы ЛГС — ОЩ-2 проводили в интервале изменения массовой доли ЛГС в композиции от 2 до 30%. Некоторые результаты экспериментов по определению влияния степени разбавления ОЩ-2 и объемной доли флокулянта на время загеливания для указанной системы приведена в табл. 8.2 и на рис. 8.1. В ходе эксперимента показано, что в результате введения в состав композиций ЛГС заметно меняются вид и объем образующихся осадков. Металлокристаллические или рыхлые осадки карбонатов и гидроксидов превращаются в гели. Увеличение содержания ЛГС в композиции способствует превращению гелеобразных осадков в гели и росту плотности гелей. При массовых долях ЛГС, равных 20—30%, при смешении композиции с пластовой водой образование гелей происходит с некоторым запозданием, вначале образуется вязкая жидкость. [c.313]

В случае реакций первого порядка в гомогенных системах для проточных реакторов с мешалкой степень превращения не зависит от уровня смешения. При реакциях, порядок которых больше единицы, средняя скорость процесса выше для полностью сегреги-, рованного состояния и ниже для реакций порядка, меньшего единицы. [c.320]