Аппараты для гетерогенных реакций

В случае гетерогенных реакций, при проведении которых на ход процесса влияет массообмен через межфазную поверхность, достижение одинаковых скоростей реакции требует дополнительного соблюдения равенства межфазной поверхности, рассчитанной на единицу объема реакционной системы. При разборе масштабирования аппаратов с мешалками было показано, что для выполнения этого условия необходимо сохранить геометрическое подобие аппаратов и равенство расхода мощности на перемешивание в расчете на единицу объема системы. При этих предположениях трудно соответствующим образом повысить интенсивность теплообмена в образце и практически возможен некоторый отход от геометрического подобия с целью увеличения поверхности теплообмена в аппарате большего масштаба. - [c.472]

Реактор-автоклав. Такой реактор характерен для гомогенных реакций в жидкой фазе или гетерогенных реакций в системе жидкость — жидкость, используемых в процессах органического синтеза. Изготовляется он в виде металлического котла с крышкой, на которой имеются штуцеры для загрузки реагентов и установки мешалки, а также окно для наблюдения за протеканием процесса. Реактор-автоклав прост по конструкции и является одним из наиболее распространенных реакционных аппаратов. [c.351]

АППАРАТЫ ДЛЯ ГЕТЕРОГЕННЫХ РЕАКЦИЙ [c.269]

К аппаратам для реакций, проводимых в гетерогенных системах, относятся в основном газожидкостные реакторы и аппараты для реакций между газом и твердым веществом. [c.269]

Основы кинетики гетерогенных реакций. Теория кинетики гетерогенных реакций, осложненных массообменом, достаточно подробно освещена в литературе (4, 16, 20], поэтому здесь можно ограничить рассматриваемый вопрос только основными ее положениями, необходимыми в дальнейшем для анализа взаимосвязи гидродинамической обстановки в аппарате с кинематикой химического превращения. [c.31]

Кинетику гетерогенных реакций чаще всего исследуют на лабораторных аппаратах непрерывного действия идеального вытеснения. Принципиальная схема такого реактора приведена на рис. Х.2. Скорость изменения концентрации вещества С по длине I описывается уравнением [c.255]

Для обобщения задачи рассмотрим аппарат, в котором протекает гомогенная или гетерогенная реакция и-го порядка между [c.92]

Гетерогенно-каталитические процессы, осуществляемые в жидкой фазе, весьма немногочисленны. Реакторы для таких систем напоминают реакторы для газофазных гетерогенных реакций. В зависимости от величины теплового эффекта, чувствительности процесса к изменению температуры, сложности химического процесса (обратимые, последовательные, параллельные, последовательно-параллельные реакции) могут применяться аппараты смешения и вытеснения емкостного типа с механическими мешалками, трубчатые, колонные с неподвижным слоем катализатора (адиабатические или секционированные) и колонные с суспендированным катализатором. [c.61]

Приведенные уравнения соответствуют диффузионному переносу вещества, который обычно наблюдается в аппаратах для иодидного рафинирования. Более строгие уравнения должны учитывать также так называемый стефановский поток, т. е. конвективный поток, возникающий в случае, когда гетерогенная реакция сопровождается изменением объема. Такие уравнения приводятся в специальной литературе. [c.316]

Под динамическими свойствами объекта регулирования подразумевается характер изменений параметра регулирования в переходном режиме работы объекта. Динамические характеристики определяются кинетикой регулируемой реакции, свойствами используемых реакционных аппаратов и технологической схемой процесса. При проведении гетерогенных реакций важную роль в динамике объекта играют особенности нейтрализующего реагента. [c.60]

Система жидкость — жидкость. Аппараты для реакций между несмешивающимися жидкостями сложнее, чем для гомогенных реакций, так как подобно другим гетерогенным процессам для реакций в системе жидкость — жидкость требуется максимальное развитие поверхности соприкосновения фаз. Развитие поверхности достигается энергичным смешиванием жидкостей. Для этого используются механические и пневматические размешивающие устройства, создающие циркуляцию жидкости внутри аппарата циркуляционные насосы, создающие внешнюю циркуляцию реакционной смеси колонны, в которых жидкости движутся навстречу друг другу, более легкая жидкость подается снизу, тяжелая — сверху. [c.58]

Исследование кинетики реакции, протекающей с изменением объема в аппарате идеального смешения при непрерывном поступлении реагентов и отводе продуктов реакции, представляет значительный интерес. Подобное исследование особенно важно для проведения газовых гомогенных и гетерогенных реакций. Разработанный нами метод расчета кинетики нроцесса может явиться основой для расчета многих химических реакций, осуществляемых в промышленности в широких масштабах [28], например, таких, как каталитический крекинг с пылевидным катализатором и др. [c.436]

Расчет реакционного объема рассматриваемых аппаратов возможен только на основании эмпирических зависимостей, выведенных для каждого конкретного случая. Это вполне естественно, так как и для более простых случаев гетерогенных реакций в двухфазной системе методы расчета еще несовершенны. [c.228]

Тепловой режим гетерогенных экзотермических реакций определяется тремя процессами переносом реагентов, химической реакцией и отводом тепла. Тепловой режим гомогенных реакций в аппаратах полного смешения, как было показано выше, также определяется подводом реагентов (скоростью намыва), скоростью реакции и отводом тепла. Очевидно, что в условиях, когда транспорт реагентов в гетерогенной реакции не зависит непосредственно от скорости реакции (например, реакции на твердой поверхности), т. е. когда процесс доставки реагентов в гетерогенной реакции подобен процессу доставки реагентов в аппарат полного смешения, в обоих указанных случаях должны наблюдаться два устойчивых температурных режима — высокотемпературный и низкотемпературный. Переход от одного режима к другому должен происходить скачкообразно при незначительном изменении условий осуществления процесса, причем эти условия должны зависеть от направления перехода — от низкотемпературного режима к высокотемпературному или наоборот. [c.339]

Тепловые и диффузионные факторы. Из-за различия температуры и концентраций в разных частях аппарата между этими частями возникают потоки тепла и вещества. При этом важную роль могут играть не только разности концентраций и температуры, возникающие на больших расстояниях, но в ряде важных случаев и разности, образующиеся на расстояниях весьма небольших — вблизи поверхностей при гетерогенных реакциях. [c.29]

Пример 23.1. Гетерогенная реакция в аппарате идеального смешения [c.137]

Пример 23.2. Изотермическая гетерогенная реакция в аппарате идеального вытеснения [c.138]

Реакторы для проведения гетерогенных реакций в системе газ— жидкость. Гетерогенные реакции в системе газ — жидкость происходят только в жидкой фазе, при этом для осуществления реакции необходимо, чтобы газообразный реагент был растворен в жидкой фазе. Поэтому собственно химическому взаимодействию всегда предшествует физический процесс диффузии газа в жидкость. Реакторы для проведения процессов в системе газ — жидкость по конструкции похожи на абсорбционные аппараты, имеют большой объем и сравнительно просты в эксплуатации. Практически все реакторы работают непрерывно реакторы полупериодического действия с непрерывной подачей газа применяются редко. [c.237]

Одним из важнейших принципов химической технологии является применение катализаторов для увеличения скорости реакции и, следовательно, производительности аппарата. Большинство процессов, с которыми нам предстоит познакомиться, проводится поэтому в присутствии катализаторов. Для гетерогенных реакций имеет особое значение применение другого принципа — их ускорения за счет увеличения поверхности соприкосновения фаз, что достигается использованием пористых кусков катализатора небольшого размера. Для более полного окисления сернистого газа нужно его проводить при возможно более низкой температуре, но, чем ниже температура, тем меньше скорость реакции. Это типичный пример обычного противоречия у обратимых экзотермических реакций между изменением скорости реакции, возрастающей с повышением температуры, и изменением равновесного выхода продукта, уменьшающегося с повышением температуры (в соответствии с принципом Ле Шателье). Выход из этого противоречия был найден в проведении контактирования в несколько стадий, что обеспечивает максимальный выход серного ангидрида. [c.49]

Колонны с насадкой, часто применяемые для осуществления чисто физических процессов массопередачи, используются также и для проведения гетерогенных реакций. Например, кожухотрубный реактор с наса кой для непрерывного хлорирования бензола состоит из ряда труб диаметром 102 мм и длиной около 7,6 м, заполненных керамическими кольцами Рашига диаметр кожуха аппарата 1,22 ж, пропускная способность составляет около 35 т бензола/с1/ткы. Для уменьшения образования полихлорбензолов температура в реакторе поддерживается ниже 43° С за счет циркуляции в межтрубном пространстве охлаждающей воды. [c.344]

Одним из важнейших принципов химической технологии является применение катализаторов для увеличения скорости реакции и, следовательно, производительности аппарата. Большинство процессов, с которыми нам предстоит познакомиться,, проводят поэтому в присутствии катализаторов. Для гетерогенных реакций имеет особое значение применение другого принципа — их ускорение за счет увеличения поверхности соприкосновения фаз, что достигается использованием пористых кусков [c.44]

Аппарат включает в себя смесительную камеру с дисковой мешалкой и ротор сепаратора. Мешалка и ротор сепаратора посажены на один вал привода. Полнота протекания гетерогенной реакции обусловлена большой межфазной поверхностью, создаваемой дисковой мешалкой, и необходимым временем контакта фаз. Разделение фаз обеспечивается центробежным сепаратором. Регулирование интенсивности перемешивания при заданной частоте вращения ротора сепаратора осуществляется [c.149]

Приведенные примеры относятся к гомогенным реакциям, которые осуществляют в реакторах вытеснения, представляющих собой трубу, заполненную лишь реагирующей средой. Реакторы вытеснения также широко используют для проведения гетерогенных каталитических реакций. В этом случае их заполняют частицами твердого катализатора, вследствие чего такие аппараты часто называют реакторами с неподвижным слоем твердых частиц. Эти реакторы используют для синтеза аммиака, метанола и для осуществления большого числа других важных гетерогенных реакций. Сам реактор обычно состоит из многих десятков или даже сотен трубок, соединенных параллельно и закрепленных между двумя трубными решетками, как это имеет место в кожухотрубном теплообменнике. Диаметр трубок, как правило, равен нескольким сантиметрам, а их длина достигает нескольких метров. На рис. 1 показана несколько устаревшая конструкция реактора для синтеза аммиакаСмесь азота и водорода поступает в реактор сверху, затем проходит вниз, внутрь стального кованого корпуса. Это сделано для предотвращения перегрева металла. Затем газ поднимается по пучку трубок, в которых его температура повышается за счет теплообмена с катализатором. В рассматриваемом реакторе катализатор укладывают на решетку в межтрубном пространстве. Газ, выходящий из трубок, сверху направляется вниз через слой катализатора, нагревается за счет тепла реакции и выходит из аппарата. [c.13]

Разработан эффективный алгоритм для численного исследования тепло -массопереноса в аппаратах химических производств. Он позволяет исследовать сопряженный тепло - массоперенос в движущемся растворе, стенках и армату -ре, в инкрустациях и отложениях [1]. Возможно исследование пространственно-неоднородного роста отложений, причем модель учитывает влияние локальных значений концентраций компонентов и те.мпературы раствора. Численный метод позволяет исследовать нелинейные процессы при протекании гомогенных и гетерогенных реакций при корректном учете сопряженного теаю-массопереноса в реакторе. Задача, как правило, решается в двухмерной поста-новке (плоско-параллельной или осесимметричной), однако возможно исследование трехмерных задач. [c.38]

Радиац.-хим. установки состоят из рабочей камеры и хранилища для радионуклидов (если они служат источником излучения) с радиац. защитой, радиац.-хим. аппарата, оборудования для подготовки и транспортировки объектов облучения и для обработки и складирования конечных продуктов, пульта управления, систем блокировки и сигнализации, обеспечивающих безопасность персонала. Аппарат имеет облучатель с источником излучения и реакц. объем, в к-ром осуществляется взаимод. излучения с объектами. Различают аппараты гетерогенного (наиб, распространены) и гомогенного типов, в к-рых источники излучения соотв. изолированы от облучаемых в-в или смешаны с ними. В перемешиваемых объектах (напр., в жидкостях, газах, во взвешенных слоях) необходимая равномерность облучения обеспечивается гидродинамич. режимом в блочных объектах, в к-рых отдельные части блока в процессе облучения не могут изменять своего положения друг относительно друга, заданная равномерность поля поглощенных доз обеспечивается конфигурацией облучателя, распределением источников излучения относительно реакц. объема аппарата и перемещением объектов относительно облучателя. [c.151]

Эффективная реализация гетерогенной реакции твердое веш,е-ство - газ достигается применением вращаюш ихся печей или печей с кипяш им слоем . Принцип кипящего слоя - один из важных принципов организации химико-технологических процессов. Он заключается в том, что газы, принимаюш ие участие в реакции, продуваются снизу вверх через отверстия внизу аппарата, а находящиеся внутри него твердые вещества при этом оказываются во взвешенном состоянии - как бы кипят . Гетерогенная реакция протекает в самом кипящем слое, где обеспечивается хороший контакт между фазами. [c.481]

Ранее выполненными исследованиями [9, 10] была показана возможность применения натронной извести в качестве реагента для химической модели гетерогенной реакции. Преп.мушество этой модели состоит в том, что сорбция происходит при постоянной температуре (30— 40° С) и практически изотермична. Содержание СОг в реагирующем газе можно определить на аппарате ВТИ, а учет изменения поверхности частиц опробирован в предыдущих работах [9, 11], [c.135]

Из этого следуют два основных вывода первый заключается в признании настоятельной необходимости изучать как биокатализаторы, так и их модели, не питая надежд иа особенно продуктивное использование аппарата гетерогенного катализа, а второй касается тех специфических черт, которыми обладают гомогенные катализаторы, но не обладают катализаторы гетерогенные. Вопрос не является легким, как это может показаться на первый взгляд. Даже рассматривая сравнительно очень простые случаи катализа в растворах и сопоставляя их с катализом на поверхностях,, мы встретимся с известными трудностями перенесения представлений теории промежуточных продуктов на область, где местом реакции являются фазовые граиицы. С другой стороны, необычайное, колоссальное по своим масштабам нарастание активности сложных структур по мере их приближения к структурам типа ферментов не имеет себе аналогии в практике гетерогенного катализа. [c.202]

Реактор емкостного типа является одним из наиболее распространенных реакционных аппаратов. Такой реакюр применяется для гомогенных реакций в жидкой фазе или гетерогенных реакций в системах жидкость— жидкость (эмульсии) и жидкость— твердое вещество (суспензии). Изготовляется в виде емкости с [c.581]

II. Необратимая реакция произвольного поряд-к а. Скорости природных реакций в общем случае подчиняются сложным кинетическим закономерностям. Любой элементарный объем породы не является равнодоступным для реакционного взаимодействия с раствором. Поэтому при анализе динамики процесса необходимо вводить понятие о поверхности раздела фаз и рассматривать ее изменение в ходе гетерогенной реакции (путем введения особого граничного условия, показывающего характер взаимодействия жидкой и твердой фаз на реакционной поверхности). Вследствие недостатка количественных данных о кинетике природных реакций сначала необходимо исследовать зависимость динамики массообмена от кинетических закономерностей процесса на простейщем примере необратимых реакций произвольного порядка, в котором допускается применение аппарата формальной кинетики к метасоматическим реакциям. Рещение задачи находится путем использования уравнения (4.13) материального баланса растворенного вещества и уравнения скорости необратимой реакции в предположении, что последняя следует у-порядку по растворенному веществу [c.61]

Первая из написанных реакций (реакция Дикона) является экзотермической и обратимой, вследствие чего при повышении температуры равновесие смещается в нежелательную сторону, а при низкой температуре уменьшается скорость процесса. Поэтому большое значение имел подбор катализаторов, которые позволили бы проводить ее с достаточно высокой скоростью при сравнительно низкой температуре. Такими оказались хлориды или окись меди, осажденные на пемзе, окиси алюминия и т. д. На этих гетерогенных контактах окисление хлористого водорода протекает при 360—460 °С. Существенно, что при совмещении реакций окисления хлористого водорода и хлорирования углеводорода в одном аппарате обратимость реакции Дикона не играет роли, по-TOiMy что хлор, образовавшийся по первому уравнению, все время расходуется по второй реакции, и суммарный процесс становится необратимым. [c.167]

Аппарат включает в себя камеру смешения 2 с дисковой мешалкой I и ротор сепаратора 4. Мешалка и ротор сепаратора посажены на один вал привода 7. Полнота протекания гетерогенной реакции обусловлена большой межфазной поверхностью, создаваемой дисковой мешалкой, и необходимым временем контакта фаз Хорошее разделение фаз обеспечивается центробежным сепаратором. Регулирование интенсйвности перемешивания при заданной частоте вращения ротора сепаратора осуществляется подбором отношения диаметра камеры смешения и диаметра Именной мешалки. Установленное в нижней части ротора перекачивающее устройство 3 обеспечивает подачу эмульсии в ротор сепаратора и поддерживает постоянный уровень жидкости в камере смешения. [c.50]

Сложность физико-химического процесса не позволяет найти общие числовые значения в выражении (IV,91), справедливые для всех типов мешалок и различных гетерогенных реакций. Опыты выполнялись в нормализованных пропеллерных мешалках с отбойными перегородками и без них О = 50—150 мм п = 90— —720 об/мин). В этих аппаратах нейтрализация 0,05 н. водного раствора едкого натра проводилась затаблетированными химически чистыми кислотами (бензойной, салициловой, о-нитробензойной, щавелевой и борной). Естественно, что числовые значения коэффициента и показателей степеней в выражении (1У,91) для разных случаев неодинаковы. [c.101]