Реактор непрерывного действия с полным вытеснением

Рабочие характеристики проточных биореакторов непрерывного действия лучше всего оценивать исходя из расчета материального баланса по биомассе, лимитирующему субстрату и продукту. Используя самую приближенную классификацию проточных биореакторов непрерывного действия с суспензионными культурами, можно выделить два типа реакторов реакторы с идеальным перемешиванием и проточные биореакторы в режиме полного вытеснения (реакторы поршневого типа).Биореакторы с идеальным перемешиванием могут работать как хемо-статы или как турбидостаты, В хемостате поддерживается постоянная плотность микробной культуры за счет потребления лимитирующего субстрата или какого-либо иного питательного вещества, а в систему турбидостата входит светочувствительное устройство, которое измеряет оптическую плотность культуры и обеспечивает ее постоянство. В промышленности, как правило [c.420]

Пользуясь принятой классификацией реакционных аппаратов [13], реакторы риформинга по принципу организации процесса относят к аппаратам непрерывного действия, по гидродинамическому режиму — к аппаратам полного вытеснения, по тепловому режиму — реакторы могут быть адиабатического или политропического типов. В технологических схемах отечественных установок каталитического риформинга пока находят применение только реакторы адиабатического типа (без теплообмена с окружающей средой). [c.43]

Режим движения реагентов. По режиму движения реагентов различают два предельных типа реакторов непрерывного действия идеального вытеснения и полного (идеального) смешения (перемешивания). [c.78]

Рис. 1-5. Изменение концентраций реагентов в реакторах основных типов а — реактор периодического действия б — реактор полупериодического действия в— реактор непрерывного действия с полным вытеснением г — реактор непрерывного действия с полным перемешиванием o — многоступенчатый реактор непрерывного действия с полным

Равенство (11.14) по форме аналогично равенству (П.9) для реактора непрерывного действия полного вытеснения. Здесь т — расчетное время, которое при полном перемешивании можно считать фактическим временем пребывания компонентов в реакторе. Изменение концентраций во времени и локально для [c.20]

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]

Из сравнения кривых 1 я 2, соответствующих равенствам (11.6) и (П.12) ясно, что для достижения конверсии, равной 95% в реакторе непрерывного действия полного перемешивания, объем аппарата должен быть в 6,3 раза больший, чем объем реактора полного вытеснения или реактора периодического действия полного перемешивания. Для реакций более высокого порядка (кривые 3 ж 4) влияние типа реактора на степень конверсии еще более значительно. Для степени конверсии, равной 95%, объем непрерывно действующего реактора должен быть в 20 раз больше соответствующего реактора полного вытеснения. [c.31]

Анализ роста биомассы в любом проточном биореакторе, работающем в непрерывном режиме, включает определение характеристик потока в биореакторе и кинетики происходящих в нем биологических процессов. Характеристики потока во всех реакторах непрерывного действия могут быть описаны по типу распределения времени пребывания субстрата в реакторе. Двумя крайними случаями распределения времени пребывания являются реактор идеального вытеснения и реактор полного смешения. При работе в однофазной системе можно представить существование как этих крайних случаев, так и множества промежуточных ситуаций. Однако дать ответ на вопрос о типе перемешивания в биореакторах, в которых происходят микробные процессы, гораздо сложнее. Пока есть возможность работать с дискретно диспергированными в жидкости клетками, в условиях идеального крупномасштабного перемешивания, существенные градиенты будут иметь место только в малых локальных зонах. Поэтому в случае бактериальных суспензий в биореакторах [c.105]

Выражение (1,19) является характеристическим уравнением реактора непрерывного действия с полным вытеснением и представляет собой функцию [c.34]

Для реакторов непрерывного действия полного вытеснения, в которых при условии установившегося процесса концентрация реагирующих веществ в каждом сечении реакционного объема постоянна, а по длине непрерывно изменяется, скорость химической реакции есть количество молей проходящего через реактор в единицу времени вещества, реагирующее в единице объема [c.9]

Реакторы непрерывного действия. Уравнения для реакторов непрерывного действия, приведенные в гл. I, справедливы и в том случае, если такие реакторы используют для проведения гомогенной реакции в жидкой фазе. Реакторы с полным вытеснением применяют реже, чем реакторы с перемешиванием, так как молекулярная диффузия в жидкой фазе протекает медленно и для гомогенизации реагентов необходимо перемешивание. [c.121]

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

Рис. т. 52. Изменение концентрации компонента во времени и по длине в реакторах периодического действия (а), непрерывного действия полного смешения (б) и непрерывного действия полного вытеснения (в). [c.127]

Для математического описания и общности расчета реакторов удобно классифицировать их следующим образом 1) периодического действия полного смешения 2) непрерывного действия полного смешения 3) непрерывного действия полного вытеснения. [c.8]

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]

Для наглядности равенства (11.35) и (11.37), связывающие X и у при = 1, а также значение величины селективности V изображены в виде кривых на треугольной диаграмме (рис. 12). Из анализа кривых следует, что с увеличением степени превращения X скорость побочной реакции увеличивается, при этом селективность уменьшается в обоих типах реакторов, всегда оставаясь меньшей в реакторе полного перемешивания. Например, при степени превращения X = 0,6 селективность процесса в реакторе полного вытеснения составляет 0,61, а в реакторе полного смешения — только 0,4. Снижение селективности наблюдается и при переходе от реактора периодического действия к реактору непрерывного действия, что весьма существенно при моделировании и объясняется различным уровнем концентрации целевого продукта в начальный и конечный моменты времени пребывания в аппарате. [c.34]

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]

В то же время, если скорость процесса в целом лимитируется химической реакцией, то представляется возможным рассматривать систему как реактор непрерывного действия с перемешивающим устройством. В промежуточном случае для расчета скорости протекания химических реакций требуется знание механизма контакта между газом и твердыми частицами. Необходимо располагать точной информацией о режиме газового потока через непрерывную фазу (т. е. идеальное вытеснение или полное перемешивание степень продольного перемешивания), скорости межфазного обмена газом, распределении пузырей по размерам, а также о соотношении диаметров облака циркуляции и пузыря. [c.336]

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]

Каталитические реакторы с неподвижным слоем катализатора имеют особенности реакционных аппаратов с полным вытеснением, поэтому для их расчета можно использовать ранее установленные зависимости (см. гл. I). Для реактора непрерывного действия зависимость между объемной скоростью и степенью превращения можно получить из уравнения [c.232]

Для определения размеров каждой из ступеней, в которых осуществляется адиабатическое гидрирование при прямоточном движении газожидкостной смеси, возможно использование квазигомогенной модели адиабатического реактора полного вытеснения непрерывного действия. [c.136]

Зависимость селективности от степени превращения позволяет выбрать оптимальную модель реактора для максимального выхода целевого продукта В (рис. 33). Выход продукта в реакторе идеального вытеснения или же реакторе смешения периодического действия определяется площадью под кривой зависимости 5в от х в непрерывно работающем реакторе полного смешения — площадью прямоугольника, равной 5в- а. Если селективность с увеличением степени превращения уменьшается (рис. 33,а,б), выход также будет уменьшаться. В этом случае площадь под кривой будет бoльuJe площади прямоугольника и, следовательно, предпочтителен реактор идельного вытеснения или реактор периодического действия. Каскад реакторов полного смешения (рис. 33,6) даст более высокий выход, чем единичный реактор полного смешения. Если с увеличением степени превращения селективность возрастает (рис. 33, е), то по заштрихованным площадям видио, что выход в реакторе полного смешения будет значительно выше, чем в реакторе идеального вытеснения или реакторе периодического действия. При этом использование каскада реакторов не рекоменду- [c.101]

В последнее время выполнен ряд теоретических и экспериментальных исследований по разработке методов моделирования, в частности, реакторов непрерывного действия, основанных на представлениях о стохастической природе процесса перемешивания. Обычно применяют либо комбинированные модели, которые составляют из ячеек полного перемешивания, полного вытеснения и застойных зон, связанных между собой различными потоками, [c.269]

Две интересные работы были проведены сотрудниками лаборатории Шелла. В первой из них изучали перемешивание твердых частиц путем добавления в слой меченых (радиоактивным изотопом) зерен катализатора и отбора проб через определенные интервалы времени из различных точек слоя. Были исследованы три промышленные установки каталитического крекинга. Распределения времени пребывания, найденные описанным методом, говорят о том, что псевдоожиженные слои в регенераторах и реакторах непрерывного действия приближаются по рабочему режиму к системе полного перемешивания. Наблюдаемые отклонения от этого режима обусловлены наличием байпасов, малоподвижных зон катализатора, участков с идеальным вытеснением или сочетанием перечисленных факторов. [c.259]

Чтобы найти результаты процесса при больщом изменении состояния системы, т. е. для реактора в целом, требуется- решение дифференциальных уравнений скорости от начального до конечного состояния системы. Это решение различно для разных типов химических реакторов. Каждый реактор характеризуется своим математическим уравнением, совместное решение которого с дифференциальными уравнениями скорости и теплопередачи дает возможность решить поставленную задачу. Это наиболее просто достигается для идеальных химических реакторов. Существует три типа идеальных реакторов их классификация основана на структуре потока реакционной массы. Один из них — периодический, а два других — непрерывного действия идеального вытеснения и полного смешения. [c.220]

Можно провести расчет трубчатого реактора на основе каскада реакторов смешения, если подробно исследованы оба пограничных случая реактора полною (идеального) вытеснения и непрерывно-действующего реактора смешения. Все частицы реагента, поступившие в трубчатый реактор полного вытеснения (рис. 11-4), имеют одинаковое время пребывания (движутся сплошным потоком), и, следовательно, не появляется никаких изменений скорости в радиальном направлении и не возникает диффузия в продольном направлении ( р -> 0). [c.207]

В реакторе с полным вытеснением скорость химической реакции изменяется по длине реактора, т. е. меняются концентрации взаимодействующих веществ. Если расход исходных компонентов на входе не меняется, то в каждой точке реактора скорость реакции строго постоянна, так как состав реакционной смеси в данной точке реактора не изменяется во времени. Поэтому при неизменном входном потоке реактор вытеснения непрерывного действия работает в стационарном режиме. [c.228]

Таким образом, очевидна возможность трансформировать данные, полученные в аппарате идеального вытеснения, в данные, которые могут быть получены в смесительном аппарате дискретного действия, и наоборот. Но если это возможно, то зачем надо иметь де.т1о с общей массой реагирующих веществ (объем реактора или его длина при заданном диаметре) и объемом вещества, поступающего в единицу времени, или с линейной скоростью потока Для этого достаточно реакцию провести в колбе и установить относительную величину превращения и соответствующее ему время реакции. Иначе говоря, незачем для рассмотренного случая процесс проводить в непрерывном потоке, хотя учитывать объем реактора необходимо. Однако даже для этого упрощенного случая дело оказалось не таким простым. Процесс в принципе можно изучать в колбе, но все же никак нельзя не учитывать объем реактора, объем всей одновременно реагирующей массы, если мы хотим исчерпать все сырье, подвергнув его полному химическому превращению. И не просто полному превращению, а полному превращению при одновременном максимальном использовании реакторного объема в режиме, близком к работе идеального реактора. [c.38]

Режим движения реакционной среды. На рис. 1-4 представлены два типа реакторов непрерывного действия. В первом реакторе элемент объема движется, не смешиваясь с предыдущим или последующим элементами объема. Состав элемента объема будет изменяться последовательно по длине реактора вследствие химической реакции. Реактор не имеет ни одного механического конструктивного прпснособления для перемешивания и характеризуется большими значениями соотношений между длиной и диаметром. При движении через реактор элемент объема, вероятно, ведет себя так же, как поршень в цилиндре, вытесняя все, что находится перед ним, поэтому такой реакционный аппарат называют реактором с полным вытеснением (реактором идеального вытеснения). [c.28]

В промышленных реакторах в реакции участвуют две фазы и более. В реакторах, работающих на твердых катализаторах, кроме скорости протекания собственно реакции превращения должна быть обеспечена также скорость переноса реагирующих веществ между фазами. Все известные конструкции реакционных аппаратов по общности принципов работы подразделяются на реакторы полного смешения (периодического или непрерывного действия) и реакторы полного вытеснения. По способу теплообмена в реакционной зоне различают реакторы с тепло- бй-еном через стенку (перегородку) и непосредственно с катализатором (адиабатические реакторы). [c.253]

Известно [131], что средняя скорость реакции в аппаратах непрерывного действия, в которых происходит смешение исходных веществ с продуктами реакции, меньше соответствующей скорости в реакторах полного вытеснения. Эта разница в скорости увеличивается с увеличением степени превращения и порядка реакции. Поэтому секционирова- [c.185]

ВО время реакции, что особенно характерно для реакций в системе газ — жидкость. Тогда. реактор называют полупериодиче-ским. Чаще всего преимущество имеют непрерывно действующие реакторы. Это объясняется стационарностью параметров их работы, более простым обслуживанием и управлением, лучшей возможностью автоматизации шроизводства и как следствие более высокой производительностью труда. Сравним удельные производительности реакторов полного смешения и идеального вытеснения, соотношение которых будет равно [c.318]

Используют два типа проточных, т.е. непрерывного действия, реакторов с существенно различными гидравлическими условиями - кубовый (реактор смешения) и трубчатый (реактор вытеснения). Кубовый реактор представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд высотой, как правило, 1-2диаметра, снабженный вращающейся мешалкой, установленной на вертикальном валу, и штуцерами для подвода реагентов и отвода продуктов реакции. Такой аппарат применяют для проведения реакций в жидкой среде. При интенсивной работе мешалки условия в нем близки к идеальному (или полному) смешению и характеризуются постоянством концентраций реагирующих веществ и температуры по всему объему реактора. [c.410]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология