Реактор идеального перемешивания периодического действия

Реакторы идеального смешения периодического действия. В простейшем случае аппарат представляет собой котел, снабженный рубашкой или змеевиками и мешалкой, обеспечивающей столь интенсивное перемешивание, что концентрации в аппарате в любой точке объема можно считать практически одинаковыми и изменяющимися только во времени. [c.458]

С установлением специфических условий работы изотермических реакторов идеальных типов общее уравнение преобразуется в характеристические уравнения соответствующих реакторов периодического действия, непрерывного действия с полным вытеснением, непрерывного действия с полным перемешиванием п полупериодического действия. Характеристическое уравнение реактора должно выражать взаимозависимость его основных параметров. [c.32]

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]

Рис. 45. Типы реакторов для гомогенных процессов газофазных (а — д) и жидкофазных (д — з) а, б —камерные реакторы с горелками (а — режим идеального вытеснения, б — промежуточный) в — камерный реактор с сильным перемешиванием, изотермический г, д — трубчатые реакторы вытеснения политермического режима е—з — реакторы полного смешения (е —одиночный периодического действия ж —одиночный непрерывного действия 3 —каскад реакторов) А. В— исходные реагенты Д — продукты реакции

Рассмотрим для простоты крайний случай реакционную смесь пропускают через реактор с такой скоростью, чтобы весь процесс до требуемой конверсии осуществлялся в одном единственном аппарате. Состав смеси при идеальном перемешивании должен быть однородным по всему объему реактора, в том числе и при выходе из него, а продолжительность пребывания отдельных микроэлементов ее объема в реакторе должна иметь статистическое распределение некоторые из этих элементов быстро проскакивают через реактор, а другие остаются в нем значительно дольше, чем при периодическом оформлении процесса. Очевидно, что и проскок исходных веществ, и задержка продуктов реакции должны приводить к увеличению сум-марной продолжительности реакции. Естественно также, что при переходе от одного реактора непрерывного действия к нескольким указанные эффекты должны ослабевать. [c.165]

Оценка параметров кинетической модели и разработка их функциональных зависимостей проведена на ЭВМ на основании экспериментальных данных [227]. Учитывая, что в сложных последовательно-параллельных реакциях структура материальных потоков оказывает значительное влияние на распределение компонентов реакционной смеси, исследование этого фактора проведено для реакторов трех типов [228] идеального вытеснения (перемешивания периодического действия) идеального перемешивания непрерывного действия и каскада реакторов идеального перемешивания непрерывного действия. [c.288]

Не менее важной характеристикой процесса является время пребывания в реакторе тех элементов объема, которые уже покинули систему. По существу, это время есть не что иное, как продолжительность химического взаимодействия, определяющая состав конечных продуктов. Из реактора периодического действия после достижения определенной степени превращения выводят весь реакционный объем. Время пребывания всех выводимых из системы элементов-объема всегда одинаково и равно продолжительности периодического-процесса. Элементы объема, выводимые из реактора непрерывного действия, имеют различное время пребывания. Исключением из этого правила является лишь модель реактора идеального вытеснения, в которой пренебрегают перемешиванием элементов объема в направлении движения потока, т. е. рассматривают движение потока, подобное поршню. Поэтому все элементы проходят такой реактор за одинаковое время. Однако во всех других идеализированных моделях реакторов, как и в любом реальном реакторе, всегда есть перемешивание и в направлениях, не совпадающих с направлением потока. Движение элементов объема в таких реакторах является неупорядоченным и их траекторию невозможно определить заранее. Поэтому на выходе неизбежно оказываются элементы объема с различным временем пребывания в реакторе. [c.9]

В работе [Д.8.4] для реактора идеального перемешивания непрерывного действия исследовался оптимальный режим процесса, протекающего на дезактивирующемся катализаторе. Было показано, что увеличение размера частиц катализатора уменьшает целевую функцию — прибыль реактора. Максимальное уменьшение размера частиц катализатора вплоть до полного устранения диффузионных ограничений (насколько это позволяют сделать другие факторы перепад давления, перемешивание и фильтрация частиц катализатора) приводит к максимальной эффективности работы реактора. Этот прирост линейно уменьшается с размером зерна. Авторы [Д.8.4] полагают, что аналогичный вывод относительно влияния размера частиц катализатора может быть сделан для периодических реакторов и реакторов с неподвижным слоем. [c.258]

Сравнение выходов продукта (продуктов) в непрерывно работающих реакторах идеального смешения и вытеснения, а также периодически действующего реактора идеального смешения и их реакционных объемов при постоянной конверсии показывает, что в случае последовательных реакций целесообразно использовать реактор периодического действия или реактор вытеснения. Однако если необходимо иметь интенсивный тепло- и массообмен между реагирующими веществами, то можно применять каскад реакторов с перемешиванием (при незначительном снижении выхода). Для последовательных реакций, когда продуктом служит промежуточное вещество, объем реактора вытеснения всегда меньше объема реактора смешения (при одинаковой степени превращения). Такое же соотношение между реакционными объемами реакторов наблюдается в случае, когда скорость реакции уменьшается вследствие накопления продуктов. [c.131]

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]

Реакторы периодического и непрерывного действия. Реакторы периодического действия работают при нестационарном технологическом режиме. При этом независимо от степени перемешивания реагирующих масс изменяются во времени не только концентрации реагентов, но и температура, давление, а соответственно и константа скорости процесса. Если периодический реактор работает в режиме полного смешения, то время, необходимое для достижения заданной степени превращения, рассчитывается по характеристическому уравнению (П1.57), которое совпадает с ха-, рактеристическим уравнением реактора идеального вытеснения (П1.18). Следовательно, если были бы возможны одинаковые условия проведения процесса в реакторах периодического действия и идеального вытеснения, то их объемы были бы равны между собой. Однако условия протекания процессов в промышленных проточных реакторах, как правило, лучше, чем в периодических. [c.96]

Замечания, аналогичные тем, которые были сделаны для реак-, тора периодического действия, справедливы и для реактора идеального вытеснения. Проведение процесса в проточном реакторе идеального смешения предусматривает постоянное перемешивание свежих порций компонента Л с частично прореагировавшими продуктами., В результате подобной неравномерности следует ожидать снижения избирательности процесса по отношению к промежуточному продукту Я. [c.191]

На практике встречаются такие процессы, для которых при стационарных условиях подачи сырья и в условиях стабилизации управляемых параметров макрокинетика определяется не только концентрацией реагентов, но и временем, которое они провели в зоне реакции. Сюда относятся некоторые биохимические реакции с изменением свойств реагентов в зависимости от возраста [12]. Эти процессы будем называть процессами с нестационарной кинетикой. Знание характера нестационарной зависимости позволяет оценить ее влияние на технологические и конструктивные параметры и несет существенную информацию для составления математического описания процессов и рещения вопросов оптимизации [13]. Нестационарность процессов учитывается путем введения в кинетическое уравнение переменного зо времени коэффициента неста-ционарности реакции, который определяется по результатам экспериментов, поставленных в реакторах идеального перемешивания периодического или непрерывного действия. Предполагается, что предварительными исследованиями установлено существование для рассматриваемого процесса математического описания вида [c.275]

Кинетика химических реакций. В реакторах емкостного типа обеспечивается интенсивное перемешивание, поэтому при сравните,чьио небольших объемах реакционной массы эти реакторы адекватно описываются моделями идеального вытеснения во времени. Если реакция идет без изменения объема реакционной массы или его изменением можно пренебречь ввиду малости, то продолжительность основной технологической онерации в реакторе периодического действия можно определить из законов формальной химической кинетики. [c.94]

Всякий статический метод, очевидно, является интегральным, так как в периодическом процессе может быть измерено только изменение концентрации вещества за какой-либо период времени, причем условия процесса в течение этого периода не могут оставаться постоянными. Проточные интегральные и дифференциальные реакторы представляют собой не что иное, как реакторы соответственно идеального вытеснения и идеального смешения, рассмотренные в гл. V. В проточном реакторе идеального смешения (безградиентном) концентрации реагентов и температура повсюду одинаковы и постоянны во времени, и скорость образования любого вещества, отнесенная к единице объема зоны реакции, равна, согласно (V.47), разности между действующей и исходной концентрациями этого вещества, деленной на среднее время контакта. Математическая обработка экспериментальных данных, полученных на дифференциальном реакторе, ведущая к искомым кинетическим зависимостям, таким образом, максимально упрощается, что является важнейшим преимуществом аппаратов этого типа. Наряду с аппаратами идеального смешения, работающими с принудительным перемешиванием или рециркуляцией реакционной смеси, дифференциальные (безградиентные) реакторы могут представлять собой приточный аппарат, работающий при очень малых степенях превращения. Во всех этих случаях (в последнем — с мень- [c.344]

Малотоннажные процессы, а также некоторые процессы, проходящие опытную проверку, чаще проводят в реакторах периодического действия с однократной загрузкой исходных веществ. Реакции в потоке можно классифицировать по режимам проведения. Предельными режимами являются режим идеального вытеснения и режим идеального перемешивания. На практике могут реализоваться и промежуточные режимы. [c.54]

Эффект неидеального перемешивания (функция распределения по временам удерживания отличается от гауссовой) в первом приближении может быть определен также с помощью смешаной модели Для описания работы реального аппарата объемом 5 м была использована модель, которая включала активный объем, работающий в режиме реактора непрерывного действия идеального смешения (85% полного объема), так называемый мертвый объем (15%) и обводную линию. Соотношение объемов и потоков подбиралось таким образом, чтобы распределение по временам удерживания для модели и реального аппарата совпадало. Очевидно, что этим условиям может удовлетворить множество различных моделей. Найти лучшую из них можно путем сравнения рассчитанных и экспериментальных величин конверсии и МВР. Моделирование на ЭВМ позволяет для подобных моделей оценить время выхода на стационарный режим, которое будет зависеть от величины мертвого объема и распределения потоков между активным и мертвым объемом. Другого типа модели могут включать элементарные объемы идеального смешения и вытеснения или набор элементарных периодических реакторов, соответствующих экспериментальной кривой распределения по временам удерживания для данного реактора. Этот подход можно считать оправданным при анализе режима и оптимизации существующих производств. При расчете реактора, по-видимому, более перспективным должен оказаться метод, основанный на использовании коэффициентов турбулентного переноса и ячеечных моделей В настоящее время можно только [c.347]

Простейшим аппаратом непрерывного действия является трубчатый реактор, в котором реагенты смешивают (перед поступлением или уже в самом реакторе) и пропускают через трубки таким образом, чтобы исключить перемешивание в направлении движения потока, т. е. здесь налицо приближение к режиму идеального вытеснения. Как и при работе с реактором периодического действия, состав реакционной массы изменяется во времени при подаче реагентов в трубчатый реактор непрерывного действия с постоянной скоростью продолжительность реакции для данной порции питания отсчитывается с момента ее поступления в реактор, так что можно вычертить изменение состава по длине трубки реактора. [c.232]

Реактором, близким по своим характеристикам к реактору идеального смешения, является кубовый аппарат с мешалкой. Чем интенсивнее осуществляется перемешивание в кубовом реакторе, тем быстрее выравниваются концентрации компонентов и температура реакционной смеси по объему реактора и тем ближе этот аппарат к идеальному реактору смешения. Реактор смешения может быть аппаратом периодического действия (рис. 189), в кото- )0М перерабатываются определенные порции продуктов, либо аппаратом непрерывного проточного действия (рис. 190). Последний отличается от реактора периодического действия расположением выходного патрубка 1, который позволяет непрерывно отводить продукты реакции из реактора 2. [c.227]

При непрерывном процессе сульфирования реактор постоянно заполнен реакционной массой, в которой содержится бен-золсульфокислота, и в аппарат непрерывно поступают бензол и серная кислота. Поэтому с самого начала непрерывного процесса возможно образование и дисульфокислоты бензола и дифенилсульфона. При идеальном перемешивании вероятность образования дисульфокислоты бензола в условиях непрерывного процесса невелика, так как средняя концентрация Н25 04 и ее содержание в реакционной массе значительно меньше, чем в начале периодического процесса сульфирования. Но при недостаточно интенсивном перемешивании в реакторе непрерывного действия всегда могут образоваться зоны, в которых сер- [c.78]

Ниже в качестве примера рассматривается работа проточного реактора непрерывного действия идеального вытеснения, в котором проходит экзотермическая реакция первого порядка по недостающему компоненту. Если в каждом сечении реактора с помощью охлаждающего агента (.Мх) отводится вся выделяющаяся теплота реакции, то можно считать, что реакция происходит при изотермических условиях. Аналогично будет протекать реакция в реакторе периодического действия при полном перемешивании реакционной массы и отводе выделяющейся теплоты. Уравнение скорости химической реакции (6.1), не осложняемой процессами переноса массы компонентов, применительно к случаю ее зависимости только от концентрации одного компонента можно записать через степень превращения X этого компонента [c.108]

В лабораторных условиях довольно трудно смоделировать проточный аэротенк-вытеснитель (реактор идеального вытеснения), так как согласно теории химических реакторов 37, 38Joн может моделироваться аэротенком периодического действия или многоячеечным аэротенком с числом ячеек полного перемешивания , Опыты показали, [c.43]

Константу скорости реакции определяют экспериментальным путем по кинетическим кривым, которые получают при проведении реакции в реакторе периодическою действия при условии идеального перемешивания. Запись переходного процесса производят регистрирующим прибором (рис. XI.2). С точки зрения теории автоматического регулирования эта кривая представляет собой кривую разгона апериодического звена первого порядка в )том случае К = 1/Гру. Определив графически Гру, можно легко вычислить значение К. В большинстве случаев в практике скорость химических реакций (эндогенных) по сравнению со скоростью массообмена так велика, что принимают А" = 0. [c.175]

Реакторы периодического действия (гомогенные нестационарные реакторы). В реактор, состоящий из сосуда с мешалкой, загружают все реагенты. Интенсивное перемешивание обеспечивает одинаковую концентрацию во всем объеме в любой момент времени. Процесс ведут до достижения равновесия или желаемой степени превращения (см. ниже). Время пребывания компонентов в зоне реакции определяется интервалом между моментами загрузки и выгрузки аппарата. Такие аппараты, применяемые при реакциях в жидкой среде, работают в режиме идеального полного) смешения. [c.16]

Типичные кривые зависимости выхода продукта от основных параметров технологического режима при постоянстве всех других условий опыта представлены на рис. 1—5 отклонения от этих типичных кривых, полученные при обработке опытных данных в лабораторных работах, следует объяснять в отчетах (указывать причины отклонений). На рнс. 1 представлена кинетика химического процесса а) в реакторах периодического действия (непроточных) и реакторах идеального вытеснения, работающих без перемешивания исходных реагентов с продуктами реакции б) в проточных реакторах полного смешения реагентов с продуктами реакции. [c.10]

Уравнения материальных балансов для реактора идеального перемешивания периодического действия (II,1) и для кубового реактора непрерывного действия (11,12) представляют собой частные случаи уравнения (11,22). Поскольку Ф о и не определены как функции времени, общее решение последйего уравнения не может быть дапо. Для иллюстрации способов решения задач, возникающих при расчете реакторов данного типа, ниже приведены два частных примера. [c.55]

Реактор для алкилирования представляет собой мешалку с пропеллерным насосом, т. е. аппарат с большой кратностью внутриреакторного перемешивания. Согласно графику рис. 139, 6 при выходе моноалкилбсизола, равном 0,75, концентрационный к. п. д. аппарата идеального смешения равен — 0,25, т. е. объем такого реактора значительно больше, чем реактора периодического действия. [c.299]

Химико-технологические процессы с применением реакторов периодического действия обычно используют в малотоннажной химии, а также при невысокой скорости химических реакций или при затруднениях в транспортировке исходных реагентов или продуктов реакции. Реакторы периодического или полупериоди-ческого действия представляют собой емкостные аппараты, снабженные механическими перемешивающими устройствами и элементами поверхности теплообмена, необходимыми для поддержания определенного температурного режима. В таком реакторе для жидкостей с вязкостью 10 -10 Па с при идеальном перемешивании температура реакционной массы постоянна по всему объему, а концентрации компонентов в каждый момент времени во всех точках одинаковы и меняются лишь со временем. Именно для подобных реакторов наиболее полно развиты теоретические и практические положения формальной химической кинетики. [c.336]

В качестве реакционного аппарата (на стадии сннтеза) был выбран реаш ор ю стекла фирмы 51гпах периодического действия, относящийся к аппаратам идеального перемешивания. Реактор снабжен внутренним нагревательным змеевиком, что позволяет быстро нагреть (или охладить) реакционную смесь Реакторы использованы для работ по изучению химической кинетики, а также для организации малоюннажных производств [c.17]

Реакторы идеального вытеснения. Моделью реактора идеального вытеснения может служить труба с достаточно высоким отношением длины I к диаметру D (обычно IID>20). В таком реакторе для каждого сечения можно принять, что концентрации в направлении радиуса идеально выравниваются (идеальное перемешивание), а перемешивание в продольном направлении отсутствует. При таких условиях изменение концентрации Са будет точно соответствовать таковому в аппарате периодического действия (см. рис. 18.1), если по оси абсцисс будет откладываться не время х, а длина аппарата I. Рабочий объем будет определяться как иа = УсекТ, причем т вычисляют с помощью приведенных ранее уравнений химической кинетики. [c.461]

Реактор идеального вытеснения и кинетическое изучение процесса в потоке. Реактор идеального вытеснения (рис. 6, а) является идеализированной моделью непрерывно действующих аппаратов йытеснения, в которых реакционная масса движется вдоль оси, вытесняя последующие слои. Условие его идеальности состоит в том, что каждый элемент потока в данном поперечном сечении аппарата движется вдоль оси с одинаковой линейной скоростью (поршневой режим). Это предполагает отсутствие торможения потока стенками или насадкой, а также отсутствие диффузионных явлений, из которых наиболее значительно продольное (или обратное) перемешивание. При стационарном режиме работы, т. е. при постоянстве скорости подачи и состава исходной смеси, а также условий теплообмена, каждый элемент потока пребывает в таком реакторе в течение одинакового времени, а концентрации и температура в каждом поперечном сечении остаются постоянными. При этом в отличие от периодического реактора концентрации веществ изменяются не во времени, а по длине аппарата (рис. 6,6). Это позволяет составить уравнение материального баланса для бесконечно малого элемента объема, поперечного потоку реагентов dFi= [c.55]

Согласно рассмотренной технологической схеме, каясдая секция химического реактора представляет собой аппарат периодического действия по твердой фазе. При 1ЮСтроении математической модели периодического хемосорбционного процесса использованы допущения, общепринятые при описании сорбционных процессов в псевдоожиженном слое твердых частиц 1) перемешивание частиц твердой фазы считается идеальным 2) скорость газа-носителя и концентрация веществ с газовой фазе постоянны по поперечному сечению реактора 3) движение газа в слое считается поршневым 4) твердая фаза моно дисперсна 5) реакция протекает по известной схеме (рис. 13.1.4.3) 6) температура и скорость газового потока w постоянные по высоте слоя. [c.269]

Улучшение гидродинамических условий взаимодействия фаз, как правило, ускоряет процесс экстрагирования в аппаратах периодического действия, но может привести к отрицательным результатам в прямо- или противоточных аппаратах непрерывного действия. Вибрации, пульсации, электроимпульсные воздействия, псевдоожижение и некоторые другие способы вызывают интенсивное продольное перемешивание фаз, в ре-зупьтате чего аппарат по гидродинамическим условиям приближается к режиму идеального смешения и его эффективность резко снижается. Для устранения этого аппараты вьшолняют секциошрованными. В каждой из секций гидродинамический режим близок к режиму идеального смешения, а сам аппарат — к каскаду реакторов идеального смещения с прямоточным или противоточным движением фаз. Однако расчеты показывают, что замена обычного противоточного экстракта на де-сятасекционный может привести к уъеличению потерь ЦК более чем на 50 % [50]. [c.495]

Чаще всего реактор периодического действия моделируется гидродинамической моделью реактора идеального смешения. В таком реакторе возможна реализация изотермического и неизотермического режимов (профиля темлератур), широкого интервала давлений, начиная от глубокого разрежения до значительных давлений. В реакторах такого типа проводят реакции в растворе, суспензии, эмульсии, расплаве. Непригодны они для газофазных реакций. Особым случаем можно считать полунепрерывные режимы синтеза в газожидкостной системе. В этом случае реактор заполнен жидкой фазой и в него непрерывно подается газообразный мономер. Этот мономер растворяется в жидкой среде за счет интенсивного перемешивания или бар-ботажа и полимеризуется в ней. По мере накопления полимера подвод газа прекращается, и реактор разгружается. На этом принципе построены технологические процессы производства полиэтилена на катализаторах Циглера, полипропилена, полиформальдегида из мономерного формальдегида, тетрафторэтилена и др. [c.139]

Перемешивание реагентов в реакторе влияет на общий режим его работы. При этом необходимо иметь в виду, что при полном перемешивании (идеальном смешении) температурный режим во всех точках один и тот же. Следовательно, и скорость реакции должна быть одинаковой во всех частях реактора. Такого рода процессы могут быть как периодического, так и непрерывного действия. Для перемешивания часто применяют мешалки, но можно использовать также и инертный газ, который, пробулькивая через реакционную массу, будет ее перемешивать. [c.112]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология