Входная концентрация в изотермическом реакторе

При расчете геометрических параметров реактора на промышленную производительность чаще мы имеем информацию о лабораторных работах, позволяющих подобрать наиболее оптимальные параметры протекания реакции температуру, давление, катализатор, соотношение концентраций при определенной степени преврашения и времени протекания процесса. Лабораторные опыты в основном ведутся в периодическом режиме. Результатом этих работ является также и экспериментальная кривая распределения продуктов реакции в зависимости от времени, позволяющая сделать некоторые выводы об области, где протекает рассматриваемый процесс. Лишь после того, как будет выбрано уравнение скорости реакции, проинтегрировано и это уравнение будет хорошо аппроксимировать кривые распределения продуктов реакции, мы можем окончательно определить область протекания данной реакции. Выбранное уравнение скорости реакции и полученная на базе его интегрирования кривая распределения продуктов реакции используются затем при расчете реактора. Почти всегда область протекания реакции для рассматриваемого типа реакций не меняется при масштабном переходе. Влияние диффузионных процессов может стать более значительным при изменении гидродинамической обстановки с изменением масштабов аппарата. Но определяющей, как и прежде, остается сама химическая реакция, которая протекает медленнее диффузионных процессов. Таким образом,после того как мы определили область протекания химической реакции, рассчитали характеристический размер аппарата, его реакционный объем или длину в зависимости от гидродинамического режима, который необходимо создать в реакторе, можно перейти к составлению материального и теплового баланса. Поскольку процесс протекает в установившемся изотермическом режиме, уравнения материального и теплового баланса рассчитываются для аппаратов, для которых известны входные и выходные параметры и количество тепла, выделяющееся в нем- в единицу времени. Таким образом, имеющаяся информация для статических условий протекания процесса достаточна для того, чтобы с помощью физического метода моделирования на базе теории подобия рассчи- [c.89]

ВХОДНАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ В ИЗОТЕРМИЧЕСКОМ РЕАКТОРЕ [c.126]

Ячеечная модель. Простую двухфазную ячеечную модель можно использовать для описания изотермических процессов в трубчатых реакторах в стационарном и нестационарном режимах, когда обратным переносом можно пренебречь [258-260]. Каждое зерно - одна фаза ячейки с объемом Vp , поток вокруг зерна - другая фаза. Такая ячейка представляет собой реактор идеального перемешивания. Существенным преимуществом при математическом решении уравнений балансов является возможность последовательного решения по ячейкам. Исходя из известных входной концентрации и температуры, их значения на выходе из ячейки получаем аналитически либо численным итеративным методом. [c.177]

Главное преимущество реакторов этого типа заключается в их простоте и малом размере. Если устанавливается низкая степень конверсии, реактор может легко работать изотермически. Недостаток его — Б необходимости точного анализа состава газа, поскольку скорость реакции рассчитывается из небольшой разницы между входной и выходной концентрациями. [c.58]

Условия процесса - состав исходной реакционной смеси (исходные концентрации реагентов С ), объем поступающего потока (нагрузка на реактор У ), температуры входного потока Т , хладагента (для процессов с теплоотводом) или в реакторе (для изотермического процесса - 7). [c.160]

Условия процесса - состав исходной реакционной смеси (начальные концентрации реагентов), величина поступающего потока (нафузка на реактор), температуры входного потока, хладагента (для процессов с теплоотводом) или в реакторе (для изотермического процесса). [c.111]

При осуществлении сложного процесса, включающего несколько реакций, по-прежнему возможны оба описанных предельных режима реактора — почти адиабатический и почти изотермический. В последнем случае производная температуры в продольном направлении должна быть мала, а концентрации реагентов — почти постоянны по сечению аппарата. Условия существования почти изотермического режима определяются исследованием уравнения типа (VI. 152). В этом уравнении скорость тепловыделения уже не будет зависеть от температуры по экспоненциальному закону и будет иметь вид суммы нескольких экспонент с различными показателями. В такой форме это уравнение не решается аналитически, но приближенные оценки можно получить на основе результатов, полученных для единственной реакции, если аппроксимировать скорость тепловыделения в некоторой ограниченной области законом Аррениуса. Если в сложном процессе наибольшим тепловым эффектом обладает реакция,с участием промежуточного продукта, то наибольшая опасность перехода в почти адиабатический режим может наблюдаться не во входном сечении, а там, где превращение промежуточного продукта будет идти с достаточной скоростью. [c.256]

Рассмотрим гидрирование бутадиена на никелевом катализаторе [17] в нестационарных изотермических условиях. Опыты осуществлялись в проточном реакторе при температуре 70°С. Теоретические расчеты проводились по модели идеального вытеснения в изотермических условиях. При этом учитывалось распределение концентраций бутадиена, бутена, водорода и бутана, а также концентрации трех предполагаемых промежуточных веществ на поверхности катализатора. Входные концентрации На и С4Н6 изменялись ступенчатым образом в противофазе друг к другу, причем суммарная концентрация водорода и бутадиена сохранялась постоянной. В качестве эталона для сравнения был выбран найден- -нып теоретически и проверенный экспериментально оптимальный стационарный режим, имеющий такие показатели степень превращения 50%, селективность образования бутилена 60%. Переход к нестационарному способу ведения процесса дал увеличение [c.35]

В работе [18] и в гл. 2 для системы (4.22) при х = 1 показано, что в случае, когда характерное время изменения поверхностной концентрации [А2] — Млг существенно меньше такового у [Ва2] — Мв 7> периодические колебания концентрации Са с определенным периодом приводят к повышению скорости и селективности образования вещества В за счет нестационарного состояния катализатора. В качестве способа поддержания требуемого пе-стационарного состояния катализатора в изотермическом реакторе в данном разделе обсуждается метод изменения направления подачи смеси в слой катализатора . Пусть на вход реактора подается реакционная смесь с избытком по веществу Вг. При неизменных входных условиях в реакторе устанавливается стационарный режим, характеризующийся при достаточном времени контакта полной степенью превращения х и селективностью х по целевому продукту В. Если время контакта реактора достаточно большое, так что степень превращения вещества А достигает значений, близких к 1, в центральной части слоя, то выходной участок характеризуется повышенной степенью покрытия веществом Ва. Если в такой ситуации произвести переключение направления подачи реакционной смеси на противоположное, то газ, содержащий вещество А, начинает поступать на участок с повышенным содержанием [Вг2], что, согласно [1], приведёт к высокой селективности процесса. Для того чтобы в установившемся режиме при периодических переключениях направления подачи реакционной смеси селективность в нестационарных условиях была выше, чем селективность в стационарных условиях-5, согласно [18], необходимо и достаточно, чтобы выполнялось условие Далее приводятся результаты математического моделирования периодических режимов в изотермическом проточном реакторе. Предполагая процессы в газовой фазе квазп-стациопарными но отношению к нестационарным процессам на каталитической поверхности, а также неизменную скорость фильтрации по всей длине реактора, можно записать уравнение материального баланса в газовой фазе следующим образом [c.118]

Аналогичная задача в расчете на геотехнологический метод извлечения руд металлов рассмотрена в работе [107]. В хим-фармпромышленности распространена схема экстракционного извлечения, основанная на использовании каскада аппаратов с мешалками. Для описания процессов экстрагирования разработана [108] математическая модель непрерывного изотермического извлечения из твердой фазы в каскаде реакторов идеального смешения. Макрокинетика совокупного процесса экстра-тирования представлена кинетической функцией d(0), которая представляет собой завиоимость доли неизвлеченного компонента от безраз мерного времени при постоянной входной концентрации и температуре. Безразмерное время равно отношению продолжительности извлечения к времени полного извлечения. [c.123]

Периодические колебания концентрации спирта на входе изотермического трубчатого реактора с неподвижным слоем катализатора в виде частиц А1гОз привели к увеличению селективности в реакции дегидратации этанола [16]. При этом наблюдается сильное влияние частоты и несимметричности входной функции на выход этилена. Оказалось, что при оптимальном подборе параметров вынужденных воздействий выход этилена может быть увеличен в два раза по сравнению с выходом, достигаемым при стационарном процессе. [c.35]

Стационарный изотермический профиль концентрации в зерне устанавливается сравнительно быстро, а изменяется медленно, по мере того, как зерно нагревается или охлаждается и в слое катализатора устанавливается тепловой режим. При скачкообразном изменении входной температуры газовой смеси на 10 температурный фронт перемещается вдоль слоя со скоростью ( Р7Срг)/[(1 - с)р ср , причем он размывается и его максимум возрастает вплоть до выхода из реактора (см. рис. 3.51). [c.171]

Жесткость дифференциальных уравнений химической кинетики приводит к необходимости использования специальных методов интегрирования. В этих методах наряду с вычислением правой части дифференциальной задачи обычно используют матрицу Якоби, что в случае достаточно сложной химической реакции требует от вычислителя больших (даже огромных) затрат времени на получение элементов этой матрицы и составление подпрограмм . ее вычисления. В то же время правая часть задачи и матрица Якоби имеют достаточно простую структуру относительно концентраций реагентов. Это определяет целесообразность создания генерирующей программы, которая использует в качестве входных данных описание кинетической схемы, близкое к естественному. В настоящее время существует много программ такого типа (см., например, [1—12]), но некоторые из них являются труднодоступными . Кроме того, часть этих программ ориентирована на конкретные методы интегрирования, что является их существенным недостатком. Широкий набор решаемых задач, требование к точности и времени вычисления решения предполагают использование различных методов, а также их комбинацию в процессе решения. В [12] приведены формулы, достаточно удобные для генерации подпрограмм вычисления правой части и матрицы Якоби дифференциальных уравнений химической кинетики в случаях изотермического и неизотермического реактора постоянного объема. В настоящее время на базе ИХКиГ СО АН СССР и Вычислительных центров СО АН СССР городов Новосибирска и Красноярска разработан комплекс программ, который позволяет автоматизировать процесс решения прямой кинетической задачи. Комплекс написан на языке ФОРТРАН IV и ориентирован на работу в операционных системах Рафос и К8Х-11М. [c.54]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология