Оптимизация реакторов различных типов

В книге рассмотрены важнейшие понятия химической кинетики. Изложены основы теории реакторов различных типов (периодического и непрерывного действия, колонных каскадов). Описаны реакторы с твердой фазой (неподвижным и псевдоожиженным слоем катализатора). Рассмотрены случаи протекания в аппаратах реакций, сопровождаемых абсорбцией и экстракцией. Приведены методы расчета реакторов с мешалками (аппараты идеального смешения) и трубчатых реакторов (аппараты идеального вытеснения). Даны сравнение реакторных установок и рекомендации по выбору реакторов. Во втором издании книги (первое издание вышло в 1968 г.) более подробно рассмотрены вопросы моделирования и оптимизации реакторов. [c.4]

Реакторы с псевдоожиженным или движущимся слоем представляют собой системы, в которых катализатор перемещается В пределах этих систем. Следовательно, в таких реакторах может быть легко осуществлена непрерывная регенерация катализатора путем последовательного объединения в систему аппаратов реактор—регенератор . С другой стороны, если в некоторой конкретной системе регенерация не может быть осуществлена, то в этих типах реакторов отработанный катализатор может быть удален, а свежий добавлен в систему. Сравнение реакторов различного типа сделано в следующей главе, в которой рассматриваются проблемы оптимизации процессов, протекающих в условиях дезактивации катализатора. [c.142]

Из приведенных примеров видно, что один и тот же процесс можно осуществить в реакторах различных типов. Выбор оптимальной технологической схемы реактора является сложной задачей, включающей оптимизацию каждой из возможных схем реактора п сравнение их друг с другом. [c.29]

ОПТИМИЗАЦИЯ РЕАКТОРОВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ [c.56]

Пусть, например, первым реактором каскада служит аппарат с перемешиванием в объеме и в качестве второго реактора используется аппарат, в котором процесс протекает без перемешивания в направлении потока. В этом случае каскад реакторов различных типов можно с успехом применить при решении задачи по оптимизации аппаратурно-технологического оформления химических процессов (см. главу VII). [c.103]

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]

Оптимизация режима в реакторе. При определении теоретического оптимального режима не будем рассматривать, каким способом можно его реализовать. Естественно, что обеспечить заданное непрерывное изменение температуры и состава технически сложно и нецелесообразно. Изменение тепловыделения по мере протекания разных реакций в оптимальном режиме показано на рис. 4.6. Реализовать необходимый теплообмен, чтобы поддержать оптимальные температуры с таким изменением тепловыделения, сложно, и в реакторах различного типа можно только приблизиться к Гопт" Естественно, что наилучшее приближение будет достигнуто при оптимальном режиме для реактора. Поэтому другой этап оптимизации - выбор оптимальных условий в реакторах определенного типа. [c.189]

В табл. 8-2 представлена простейшая система классификации реакторов, обычно используемых для моделирования в лабораторных каталитических испытаниях. Основные классы реакторов— интегральный, дифференциальный и импульсный микрореактор. Классификация реакторов основана на степени конверсии реагирующего вещества для аппаратов различного типа. Подклассы характеризуют экспериментальные условия их работы. Реактор каждого типа будет обсуждаться и с точки зрения его применимости для получения экспериментальных данных различного назначения выбор катализаторов, получение информации о кинетике процессов, данных для проектирования реакторов и оптимизации процессов. [c.99]

Эта кинетическая модель была использована в ряде работ для описания поведения процесса в реакторах различных типов (вытеснения, идеального смешения) как для задач статической оптимизации, так и для решения разнообразных вопросов регулирования динамических режимов [36, 132]. [c.246]

Интенсивность массопередачи. Зависит от многих параметров, и оптимизация ее составляет предмет специальных расчетов. Этот вопрос будет рассматриваться в дальнейшем применительно к реакторам различных типов. [c.75]

Ограничения можно накладывать также из экономических соображений. Так, при использовании сложного критерия оптимизации ограничения накладывают на выходные переменные процесса. Математическая формулировка различных типов ограничений переменных химического реактора рассмотрена в главе И. [c.17]

Типичным представителем системы первого типа является реактор с иммобилизованным ферментом. Экспериментальное изучение и практическое использование иммобилизованных ферментов связаны с применением различного рода исследовательских и промышленных реакторов. Оптимизация реакторов и их описание для определения кинетических параметров ферментов составляют основу современных знаний по кинетике действия ферментов в открытых системах. Эта область достаточно быстро прогрессирует, поскольку опирается, с одной стороны, на богатый теоретический опыт исследования кинетики ферментативных реакций и с другой — крайне необходима при оптимизации ряда принципиально новых технологических процессов, использующих ферменты. [c.290]

Пример № 2. При разработке тех юлогии синтеза полимеризационно-на-полненпого полиэтилена опытные работы были начаты при отсутствии достаточно полной характеристики продукта. Были созданы две опытные установки — для газофазной и жидкофазной полимеризации. Однако быстро выяснилось, что газофазная установка не может выполнять функции наработочной, так как возможности варьирования на ней характеристик наполнителя оказались небольшими. Устойчивый псевдоожиженный слой получали только при использовании дисперсных частиц наполнителя со средним размером частиц более 100 мкм. Невозможно было организовать устойчивый процесс для частиц со средним размером 5—10 мкм, необходимых для оптимизации продукта. Для синтеза с использованием волокнистого и пластинчатого наполнителя, а также смесей наполнителей различного типа пришлось бы каждый раз создавать принципиально новые реакторы. [c.165]

Все сказанное выше относительно оптимальной температурной последовательности в реакторе вытеснения относится в равной мере к реакторам смешения. Если проводить рассмотренные реакции в аппарате этого типа, то будет иметь место ряд оптимальных стационарных температур для различных ступеней. В этом случае для оптимизации можно воспользоваться еще одной группой переменных — относительными объемами или временами пребывания. [c.138]

Теория рассматривает различные (идеализированные) модели реакторов и развивает методы, позволяющие на основании кинетических данных выбрать оптимальный тип реактора, а также описать процесс, протекающий в реальных промышленных аппаратах. Теория приложима как к задаче расчета и моделирования реактора на основании кинетической модели, так и к задаче оптимизации существующих (эмпирически рассчитанных) реакторов. [c.263]

В книге изложены математические п фиапко-хцмнческие основы теории хим11чес1 нх реакторов. Рассмотрены принципы математического описания химических реакций, вопросы термостатики и взaимнoг(J влияния химических и физических стадий ироцессов, а также методы расчета и оптимизации различных типов химических реакторов. Приведено большое количество примеров п задач для самостоятельного решения. [c.4]

В гл. 8 приведен ряд типичных примеров представлений и принципов, обсуждавшихся в предыдущих главах. В этой главе рассматриваются процессы каталитического окисления, гидрирования, крекинга, синтеза и разложения, а также некоторые аспекты электрокатализа и несколько необычных типов гетерогенного катализа, влияние твердых примесей на процесс окисления элементарного углерода. Рассмотрение каталитических реакторов в гл. 9 охватывает элементарный учет массопереноса, теплопередачи и газовой диффузии, некоторые конструкторские расчеты для адиабатических и изотермических условий, а такя е оптимизацию температурных и концентрационных профилей в различных типах слоев катализаторов. [c.19]

Результаты настоящей работы показывают возможность увеличения выхода продуктов реакции за счёт хроматографических эффектов при переходе от стационарного к нестационарному режиму работы реактора. При этом должна существовать оптимальная длина peai Topa и оптимальная периодичность ввода сырья в реакторе. Хроматографические эффекты позволяют увеличить выход продуктов не только в реакциях типа Аи А +-U, но и во многих других процессах, например в процессах, где газ-носитель является одним из реагирующих веществ. Анализ хроматографических аффектов должен служить основой для выбора оптимального способа смешевия сырья и непрореагировавших продуктов в процессах с рециркуляцией, для решения самых различных вопросов оптимизации контактнокаталитической переработки газовых смесей. [c.108]

При использовании данных непрерывного процесса для идентификации модели наряду с задачей определения неизвестных констант может решаться и задача сжатия , упрощения модели. При этом наиболее интересен прием экви-валентнрования, т. е. замены реальной модели ее упрощенным с точностью до известных экспериментальных данных эквивалентом. Эту задачу можно решать различными способами, однако наиболее удачным является замена рассматриваемого реактора реакторами идеального смешения, соединенными последовательнопараллельно [1, 3, 4]. При этом существенно облегчается анализ как стационарных, так и нестационарных режимов, поскольку обеспечивается возможность вычисления по рекуррентным формулам. Именно поэтому в данной работе рассмотрены модели преимущественно такого типа. Можно полагать, что модель идеального смешения — это тот основной модуль, с помощью которого (задавая граф последовательно-параллельного соединения) можно представить любую реакторную систему. Отметим, что благодаря однородности такой эквивалентной схемы можно решать вопросы оптимизации ее структуры, тогда как в других случаях эта задача практически неразрешима . [c.81]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология