Реакторы для последовательных реакций

При исследовании оптимальных последовательностей реакторов введем систему обозначений, которая может показаться неестественной, но в действительности дает возможность лучше понять метод расчета, который мы применим. Эти обозначения даны на рис. VII.28, где последовательность N реакторов пронумерована в обратном порядке. При этом Ев и Т обозначают степень полноты реакции и температуру в п-м реакторе, считая от конца, а (не i) — степень полноты реакции в смеси, поступаюш ей в этот реактор. В соответствии с этим степень полноты реакции в исходной смеси, поступающей во всю систему, обозначается через Едг+i- Эта величина может равняться нулю, но пока мы не будем полагать E v+i О-Такая система обозначений оправдана тем, что мы будем исследовать реакторы последовательности, начиная от конца к началу, сначала рассчитывая один реактор, последний по ходу потока, [c.190]

Рис. IX.6. Оптимальный температурный профиль для последовательной реакции при различной длине реактора.

Полученные соотношения (11.41) и (11.42) представлены в виде кривых на треугольной диаграмме (рис. 13). Профиль кривых 1 ж 2 показывает, что в отличие от предыдущего процесса с последовательными реакциями здесь при параллельных реакциях более целесообразно применять реактор с перемешиванием, поскольку кривая, соответствующая ему, расположена ниже кривой реактора полного вытеснения. Например, при степени превращения х = 0,75 в реакторе полного вытеснения селективность составляет [c.36]

Следует отметить, что рассмотренные выше случаи относятся к процессам с простыми единичными реакциями. Для более сложных процессов, В частности, неизотермических и процессов с реакциями выше первого порядка, а также с параллельными и последовательными реакциями, интегрирование уравнений диффузионной модели с целью выявления влияния продольного переноса на время пребывания является сложной в математическом отношении задачей, зачастую теряющей свою однозначность. Это обусловлено тем, что при указанных условиях распределение компонентов по длине реактора зависит не только от продольного переноса, но и от температуры, от порядка реакции и т. д. Поэтому решение относительно числа Пекле становится неопределенным. [c.75]

О й г е и б л и к А, А, и др. К вопросу об эффекте секционирования непрерывного реактора в случае многоступенчатых последовательных реакций.— Теоретические основы химической технологии , 1968, 2, № 3. [c.169]

Оптимальные температурные профили в реакторах идеального вытеснения для последовательных реакций [c.375]

В случае последовательных реакций, когда целевой продукт одновременно является полупродуктом, для получения максимального выхода нужно использовать реактор периодического действия или реактор полного вытеснения. Если необходимо интенсивное перемешивание реагентов, например для улучшения теплообмена или развития межфазной поверхности, то процесс можно проводить в каскаде реакторов полного перемешивания при незначительном снижении выхода. [c.342]

Неравномерное протекание реакции вследствие влияния распределения скоростей в поперечном сечении потока может вызывать нежелательные эффекты. При полимеризации вязких смесей в ламинарном потоке будет наблюдаться более неравномерное распределение полимеров по молекулярной массе, чем в реакторах с хорошим перемешиванием. Это будет отражаться на некоторых физических свойствах продуктов, например изменяется интервал температур размягчения. В случае протекания побочных или последовательных реакций деполимеризации неточность определения времени реакции может вызывать такие серьезные трудности, что окажется необходимым перейти от реакторов выт не-ния к какой-нибудь конструкции реакторов с мешалками. [c.152]

I —перенос тепла теплопроводностью (первый порядок)-, 2 —параллельные или. последовательные реакции первого порядка-, 3 —единичная стадия смешения первого порядка 4, 7 — последовательные и параллельные многостадийные процессы 5 —последовательности тепловых стадий 6 — многостадийные последовательности перемешивания 8 — кинетические зависи мости, являющиеся функцией температуры 9 —кинетические закономерности второго и высших порядков 10— проточный (трубчатый) реактор I — непрерывно и периодически действующие реакторы с перемешиванием 2 —реакторы для гетерогенного катализа [c.117]

Рассмотрим влияние структуры потоков в реакторе на избирательность процесса в случае последовательной реакции первого К1 К2 [c.247]

Наименьший выход можно ожидать в одноступенчатом реакторе смешения. Проанализируем причины значительного снижения выхода реакции по сравнению с выходом, достигаемым при периодическом процессе. Рассмотрим последовательность реакций вида [c.110]

Реакционная секция установки риформинга на платиновом катализаторе работает по следующей схеме. Предварительно нагретое в теплообменниках и печах сырье вместе с водородсодержащим циркулирующим газом поступает в первый реактор, где температура снижается вследствие поглощения тепла в процессе реакции. Газосырьевой поток, выходящий из этого реактора, нагревают во втором змеевике печи и направляют последовательно во второй реактор, в третий змеевик печи и в третий реактор. Продукты реакции из последнего реактора подают через теплообменники и конденсационно-холодильное оборудование в газовый сепаратор, откуда часть газов возвращают в систему для поддержания циркуляции, избыток сбрасывают в газоотводную сеть, а жидкие продукты направляют на установку стабилизации. [c.15]

Модели отдельных операций представлены в мернике М — уравнением истечения жидкости через сужающее устройство (штуцер) при переменной высоте столба жидкости в реакторе R р — уравнением теплопередачи для случая нагревания реакционной массы конденсирующимся паром, р.,уравнениями химической кинетики для последовательных реакций и уравнением теплопередачи в изотермических условиях, р — уравнением теплопередачи для охлаждения реакционной массы хладагентом, температура которого изменяется. [c.150]

Пример 1. Для последовательной реакции А Р В, протекающей в изотермическом реакторе идеального вытеснения, изменение концентрации продукта Р по длине реактора при = кг определяется уравнением [c.179]

В случае протекания двух последовательных реакций следует рассматривать два случая в зависимости от того, что является целевым продуктом, С или В. В первом случае рециркулировать должны и А, и В. На основании расчетов было показано, что объем реактора минимален, когда А вводится в реактор вместе с потоком свежего сырья А, а В вводится в точке, где концентрация В максимальна. Если вводить А и В в поток сырья одновременно в одной точке, то реакционный объем будет несколько большим, однако эта разница в объемах практически незначительна. На рис. 6.9 приведена зависимость объема реактора от R в случае рецикла А и В на вход реактора от различных значений к2/к и числа последовательно соединенных реакторов N. [c.294]

Таким образом, при проведении последовательных реакций в N соединенных подряд реакторах идеального смешения, в случае, когда рециркулирует вещество А, выражение для селективности имеет вид [c.294]

Чтобы вся внутренняя поверхность катализатора была равнодоступна реагирующим молекулам, надо уменьшать размеры таблеток, но при этом быстро возрастает сопротивление слоя катализатора движению газовой смеси и возрастают энергетические затраты на продувку большой массы газа через слой катализатора. Для определения оптимальных размеров таблеток катализатора и основных параметров процессов в химическом реакторе надо знать зависимость скорости реакции от размеров таблеток, их пористости, активности катализатора, скорости движения газовой смеси и ряда других факторов. Особенно велико влияние размеров таблеток катализатора на скорость гетерогенно-каталитических процессов в жидкой фазе, так как коэффициенты диффузии в этой фазе примерно на четыре порядка меньше коэффициентов диффузии в газовой фазе. Если на катализаторе протекают параллельные или последовательные реакции, то размеры таблеток могут повлиять на селективность процесса. [c.648]

РЕАКТОРЫ ДЛЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ Реакции первого порядка [c.174]

Избирательность процесса в периодически действующем реакторе или в реакторе идеального вытеснения. В главе III были выведены уравнения, позволяющие определить изменение во времени относительных концентраций продуктов, полученных в результате мономолекулярной последовательной реакции [c.178]

Избирательность процесса в проточном реакторе идеального смешения. Задача заключается в том, чтобы найти кривые в координатах концентрация — время для последовательной реакции, протекающей в проточном реакторе идеального смешения. С этой целью рассмотрим схему реактора, представленную на рис. VII-9, причем будем исходить из того, что в потоке, который поступает в аппарат, не содержится веществ R и S. [c.178]

Замечания о проведении кинетических исследований и расчете реакторов. Общий вид зависимостей концентраций реагирующих веществ от времени для последовательных реакций, протекающих 180 [c.180]

На рис. УИ-12 изображены кривые выхода промежуточного вещества Я в реакторе идеального вытеснения и в проточном реакторе идеального смешения. Эти кривые можно с успехом применять при расчете реакторных схем, в которых протекают последовательные реакции первого порядка. Рис. УП-12 показывает также, что выход промежуточного продукта Я всегда выше в реакторе идеального вытеснения, чем в проточном реакторе идеального смешения. Следовательно, когда целевым продуктом является промежуточный продукт Я и стоимость исходных веществ незначительна, лучше пользоваться реактором идеального вытеснения или периодически действующим реактором. [c.182]

Кривые, показывающие зависимость концентраций веществ от времени, принципиально могут быть построены для. любых последовательных реакций различных порядков. Применительно к реактору идеального вытеснения или периодического действия построение указанных кривых требует совместного решения основных дифференциальных уравнений. При использовании проточного реактора идеального смешения приходится совместно решать только систему алгебраических уравнений. В обоих вариантах точное аналитическое решение сложно и может быть получено лишь для некоторых специальных случаев. Поэтому наиболее целесообразны численные методы исследования описываемых реакций. Однако кривые, которые построены таким образом, качественно всегда идентичны показателям, свойственным последовательным реакциям первого порядка. [c.183]

Графическое представление зависимостей. На рис. VII-17 и УП-18 в безразмерных координатах показано графическое решение уравнений (УП,33) и (УП,36) в виде кривых состава продуктов в реакторах идеального вытеснения и периодического действия и в проточном реакторе идеального смешения. Как отмечалось выше, для веществ Л, 7 и 5 справедливы характеристики, подобные тем, которые отражают состав продуктов при последовательных реакциях первого порядка. [c.193]

Для сложных реакций, так же как и для двухступенчатых последовательных реакций, в реакторе идеального вытеснения достигается больший максимальный выход промежуточного продукта, чем в проточном реакторе идеального смешения. Следовательно, опять под- [c.197]

Разберем последовательную реакцию между компонентами А и В, проводимую в гомогенной среде в реакторе периодического действия у [c.317]

Для протекающих в реакторе идеального смешения последовательных реакций [c.18]

Таблица 0.2. Влияние числа последовательных ступеней реактора идеального смешения на отношение суммарного объема ступеней к объему одноступенчатого реактора для реакции первого порядка

Время реакции. Пиролиз является совокупностью последовательных реакций, при которых целевые продукты (обычно этилен и пропилен) образуются при распаде как исходного сырья, так и первичных продуктов его разложения, и также подвергаются разложению. Поэтому важно обеспечить время реакции, соответствующее максимальному выходу целевого продукта. Время достижения максимального выхода целевого продукта в реакторе идеального вытеснения равно (см. стр. 14) [c.97]

В реакторе идеального вытеснения со стационарным слоем катализатора степень отравления частиц катализатора в различных нормальных к направлению потока сечениях неодинакова. Если катализатор отравляется ядом, содержащимся в сырье, то в данное от начала работы катализатора время он тем менее отравлен, чем дальше сечение, в котором катализатор находится, от входа сырья в реактор. Если яд реагирует с катализатором с большой скоростью, то существует сравнительно четкая граница между отравленным и неотравленным катализатором, со временем передвигающаяся в направлении потока сырья. Когда катализатор отравляется побочной последовательной реакцией [c.154]

Объемная скорость подачи сырья и удельная циркуляция водородсодержащего газа. Объемная скорость подачи сырья при гидрокрекинге вследствие желательности проведения процесса при минимальных температурах низка (0,3—0,7 ч ). Вследствие значительного различия в соотношении скоростей последовательных реакций повышение объемной скорости уменьшает общую глубину превращения в значительно меньшей степени, чем выход легких фракций, и это дает возможность управлять в определенных пределах соотношением выходов продуктов гидрокрекинга. Используют также рециркуляцию фракций, выкипающих выше целевого продукта. Водородсодержащий газ при гидрокрекинге подается в количестве 500—2000 нм /м . Чем легче получаемые из данного сырья продукты, тем больше расход водорода в процессе и больше число молей газообразных продуктов процесса, тем выше должно быть соотношение водород сырье на входе в реактор для обеспечения высокого парциального давления водорода на выходе из него. [c.302]

Более низкий выход глицерина, полученный в колонном реакторе, объясняется накоплением в нем отработанного катализатора, который снижал селективность процесса гидрогеиолиза. Кроме того, известно [21], что проведение последовательных реакций в диффузионной области неизбежно приводит к снижению выхода промежуточного продукта (в случае гидрогеиолиза углеводов — выхода глицерина). [c.108]

Упражнение 11.17. Скорость обратимой реакции первого порядка г = 1 (с2о — I) — 2 (сю+ I) при постоянной темпвратурв можно представить в виде г = ( 1 - - 2) Не — I)- Покажите, что, если увеличивается ох 1п-1 ДО В л-м реакторе последовательности, то время контакта в этом реакторе определяется соотношением [c.189]

Пример П-9. Для последовательной реакции, приведенной в примере П-4, опре-Д( лить состав смеси на выходе изотермического реактора идеальпого вытеснения. [c.84]

Выбор между реактором периодического действия и реактором смешения зависит, разумеется, от большого числа факторов, из которых одним из самых важных является объем производства. При массовом производстве всегда предпочтителен непрерывный процесс, однако при этом необходимо учитывать влияние самого реактора на качество целевого продукта. Пластмассы никогда не являются химически однородными веществами они представляют собой смеси веществ, имеющих сходную общую структуру и различные молекулярные веса. Это является естественным следствием вероятностного характера самой реакции не каждая молекула активируется или претерпевает соответствующее соударение в один и тот же момент времени, и поэтому молекулы полимера имеют совершенно различную длину цепи. Действнтельно, если М. "оиомер и Р,- — полимер с чис/юм звеньев г, то мы имеем последовательность реакций тина [c.114]

Произвольная система реакций. Внимательный читатель заметит нестрогость рассуждений, использованных выше при вычислении оптимальной температуры. Выбор температуры в каком-либо сечении реактора влияет на скорость реакции не только в данном сечении, но и во всех сечениях реактора, лежащих ниже по течению или (в случае периодического процесса) во все последующие моменты времени. Полученный результат для оптимальной температуры обратимой экзотермической реакции оказывается, как это будет ясно из нижеследующего, правильным. Однако, если пытаться, например, искать оптимальное распределение температуры для процесса, включающего две последовательных реакции Aj A3, [c.368]

Таким образом, основным условием оптимального проведения сложных реакций является правильный выбор аппаратурного оформления процесса с учетом характера движения жидкости в реакторе. Это условие определяется стехиометрическими соотношениями и наблюдаемой кинетикой реакций. Для обеспечения высокого выхода целевого продукта можно осуществлять процесс при высоких и низких концентрациях (параллельные реакции) или при постоянно соотношении концентраций (последовательные реакции) различных компонентов. В соответствии с. указанным требованием выбирают подходящую гидродинамическую модель, которая может быть реализована в реакторах периодического и пол упер иодического действия идеального вытеснения или в проточном реакторе идеального, смешения при медленном или быстром введении исходных реагентов. [c.199]

Общие правила для максимизации выхода продуктов гомогенных реакций одинаково хорошо применимы и к реакциям с твердым катализатором. Указанные правила, приведенные в главе VII, обусловлены режимом движения потока в реакторе. 1Три оптимизации процесса с параллельными реакциями в зависимости от их порядка необходимо поддерживать высокую или низкую концентрацию реагирующего вещества внутри аппарата, а в случае последовательных реакций нужно избегать смешения реакционных смесей разного состава. [c.435]

В работах, связанных с созданием пульсационной аппаратуры для процессов экстракции, сорбции, растворения, выщелачивания, смешения фаз, показана высокая эффективность искусственно создаваемых нестационарных гидродинамических процессов, протекающих с участием жидкой фазы [10]. Наиболее наглядно это видно на примерах аппаратов идеального перемешивания, в которых протекает реакция второго порядка (см., например, [И, 12]). Производительность реактора в нестационарных режимах возрастает по сравнению со стационарным на величину, пропорциональную квадрату амплитуды пульсаций входных концентраций, достигая максимальных значений при очень низких частотах. Производительность реактора становится еще больше, если периодически изменяется не только состав, но и расход, особенно, если амплитуды этих пульсаций велики и находятся в противофазе. Нестационарные режимы оказались наиболее эффективными в тех случаях, когда выражения для скоростей химических превращений имели экстремальные свойства или реакции были обратимыми. Особенно действенным каналом возбуждения для многих нестационарных процессов является температура теплоносителя. Для последовательных реакций в реакторе идеального перемешивания при неизменной температуре можно добиться увеличения избирательности, если порядки основной и побочной реакций отличаются друг от друга. [c.5]

Если в каскаде из п последовательно соединенных реакторов протекает реакция второго порядка, можно воспользоваться теми же соотношениями, что и для реакции первого порядка, протс кающей в аналогичных условиях [c.93]

Максимальный выход промежуточного продукта в последовательных реакциях достигается при вполне определенном времени пребывания (контакта) [78, с. ПО] отсюда следует, что в отношении выхода промежуточного продукта оптимальным является периодический процесс, в котором все молекулы реагируют одинаковое время. В любом типе реактора непрерывного действия, как указывает Денбиг [78], неизбежны колебания времен пребывания и даже если среднее время пребывания в реакторе будет равно оптимальному, всегда найдутся элементы потока, которые пройдут через систему со временем пребывания, большим или меньшим оптимального. Чем шире диапазон изменения времен пребывания, тем меньше максимально возможный выход. Дифференциальная функция распределения времени контакта для каскада реакторов смешения становится более компактной с увеличением числа последовательно соединенных реакторов (например, см. [83]), и селективность реакции должна в этом случае увел ичиваться. Нахождение разумного числа аппаратов в каскаде (в смысле минимума затрат) зависит от квалификации проектировщика [78, с. 84], так как определяется стоимостью аппаратов, затратами на их эксплуатацию и выходом целевых продуктов. Очевидно, число аппаратов в каскаде 3—4 и среднее время контакта 40—60 мин должны обеспечить достаточно высокий выход глицерина (35—40% при гидрогенолизе глюкозы). [c.142]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология