Распределение потоков в аппарате непрерывного действия

В реакторе непрерывного действия (рис. 17.2) все отдельные стадии процесса химического превращения вещества (подача реагирующих веществ, химическая реакция, вывод готового продукта) осуществляются параллельно, одновременно. Характер изменения концентраций реагирующих веществ в реакционном объеме различен в каждый момент времени в разных точках объема аппарата, но постоянен во времени для одной и той же точки объема. Однако продолжительность реакции в реакторах непрерывного действия нельзя измерить непосредственно. В аппаратах непрерывного действия время реакции не может совпадать с временем пребывания реагентов, так как каждая элементарная частица вещества находится в реакционном объеме разное время и, следовательно, общее время пребывания зависит от характера распределения времени пребывания отдельных частиц. В общем случае оно зависит от интенсивности перемешивания, структуры потоков в аппарате и для каждого гидродинамического типа реактора индивидуально. [c.476]

Распределение потоков в аппарате непрерывного действия [c.7]

Процессы адсорбции в аппаратах с перемешиванием, как правило, проводят при скоростях вращения мешалки, обеспечивающих полное суспендирование частиц твердой фазы, поскольку при этом вся поверхность зерен адсорбента участвует в массообмене. Взвешивание зерен твердого материала, находящихся на дне аппарата, происходит под действием подъемной силы, обусловленной разностью скоростей обтекания частицы на нижней и верхней ее гранях. После отрыва от дна частицы увлекаются потоками жидкости и находятся в объеме аппарата-во взвешенном состоянии. Важным условием нормальной работы аппаратов непрерывного действия с перемешиванием является равномерное распределение частиц твердой фазы в жидкости, так как только в этом случае зерна адсорбента пребывают в аппарате заданное по технологическим условиям время. В результате обработки многочисленных экспериментальных данных установлено, что существует оптимальная частота вра- [c.177]

Аналогичная схема расчетов может быть применена и для других технологических процессов, в которых для отдельных частиц обрабатываемого материала наблюдается неравномерное распределение времени пребывания в зонах с разным режимом. Например, указанным способом расчета можно воспользоваться при определении вероятности попадания нерастворенных частиц на выгрузку из каскада аппаратов непрерывного действия. Изменяющимися от одного аппарата каскада к другому условиями в данном случае будут температура среды, концентрация, интенсивность перемешивания, различная структура потоков. [c.665]

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]

В данном разделе излагается другой способ исследования гидродинамических режимов, который, благодаря своей надежности и простоте, также получил широкое распространение (следует, однако, сразу отметить, что область его применения ограничена хи-мико-технологическими процессами, протекающими в аппаратах непрерывного действия). Он основан на отыскании функций распределения времен пребывания (сокращенно, функций РВП) [83—85]. При этом нет необходимости отыскивать осредненные поля гидродинамических величин, поэтому в некотором смысле этот способ альтернативен первому. Но в то же время использование явного вида функций РВП позволяет, как будет показано ниже, найти ряд важных параметров, характеризующих структуру потоков в аппарате (а значит, и поля скорости) и эффективность различных процессов переноса (см., например [83, 86]). [c.159]

Степень превращения химических реакций в аппаратах непрерывного действия. Наиболее важное применение данных по распределению времени пребывания связано с влиянием этого распределения на ход химических процессов в непрерывно действующих аппаратах. Будем рассматривать этот вопрос на простейшем примере протекания в потоке необратимой реакции 1-го порядка. Основные выводы, получаемые при этом, можно распространить на обратимые реакции 1-го порядка. [c.53]

Известны непрерывно действующие кристаллизаторы циркуляционного типа двух видов — с циркулирующим раствором и с циркулирующей суспензией. В первых аппаратах в одной части аппарата (холодильнике) раствор пересыщается, а в другой происходит собственно кристаллизация. С помощью насоса суспензия непрерывно циркулирует в замкнутом контуре холодильник — кристаллизатор при этом в кристаллизаторе создается восходящий поток, который поддерживает кристаллы во взвешенном состоянии. Раствор с наибольшим пересыщением соприкасается вначале с кристаллами, находящимися в нижней части взвешенного слоя, поэтому именно в этой части аппарата происходит наибольший рост кристаллов. Таким образом осуществляется распределение кристаллов по величине на разной высоте аппарата. Раствор, выходящий с верха аппарата, практически свободен от кристаллов и поступает в холодильник. Крупные кристаллы, скорость осаждения которых больше скорости циркуляции смеси, оседают на дно и непрерывно выводятся из аппарата. Величину кристаллов регулируют, изменяя скорость циркуляции смеси и скорость отвода тепла в холодильнике. Эти кристаллизаторы пригодны для веществ, кристаллы которых оседают в растворе со скоростью более 20 мм/сек (при меньших скоростях оседания трудно избежать циркуляции кристаллов с маточным раствором). В аппаратах второго типа используется принцип совместной циркуляции. В этом случае растущие кристаллы попадают в зону, где создается пересыщение. [c.174]

Так как получение аналитического решения задачи невозможно, а моделирование на ЭВМ процессов, описываемых системами уравнений типа (7.307) связано с известными трудностями, то зоны разделительного аппарата представляются совокупностью ячеек идеального перемешивания. Известно, что применение такой модели справедливо для некоторых аппаратов с непрерывно распределенными параметрами. В этом случае мембранная колонна непрерывного действия разбивается на N участков (рис. 7.23), в каждом из которых принимается, что концентрация во всем объеме участка не меняется из-за малого пути прохождения потока вдоль мембраны и отсутствия перемешивания между участками. [c.374]

Наиболее существенно на неравномерность распределения времени пребывания элементов потока в экстракционном аппарате сказывается неравномерность профиля скоростей системы, турбулентный характер движения среды, молекулярная диффузия, наличие застойных зон, каналообразование, байпасные и перекрестные токи в системе, тепло- и массообмен между фазами, температурные градиенты движущихся фаз. Неравномерность распределения элементов потока приводит к тому, что их время пребывания в аппарате при непрерывном процессе нельзя безоговорочно отождествить с тем же временем для периодического процесса. Вследствие проскока элементов потока их время пребывания может колебаться в широких пределах (от О до оо), тогда как для периодического процесса оно всегда постоянно (to). Таким образом, при равном среднем времени пребывания в аппарате непрерывного и периодического действия эффективность последнего будет выше. [c.58]

Стационарный режим, осуществляемый указанными выше способами для слоев, ожижаемых капельной жидкостью, имеет свои особенности. Конструктивное оформление экспериментальной установки при непрерывной подаче в поток жидкости и выгрузке материала связано с решением особых уплотняющих узлов. Поскольку для капельной жидкости характерны ббльшие теплоемкость и плотность, введение в слой различных нагревательных или охладительных устройств связано с необходимостью использования больших источников энергии. Чтобы с достаточной точностью изучить теплообмен между частицами и капельной жидкостью (а также газом), оптимальным является вариант, обеспечивающий постоянно действующие источники или отводы тепла, равномерно распределенные по объему кипящего слоя. Это возможно путем индукционного на>рева, позволяющего свободно, в широком диапазоне, регулировать тепловыделения в слое, имитировать аппараты, работающие в действительно стационарном режиме с высокими значениями объемного удельного потока тепла, направленного от частиц к среде. [c.46]

Одинаковое время пребывания частиц адсорбента и их интенсивное перемешивание в аппарате с кипящим слоем периодического действия приводит к равномерной отработке всех зерен адсорбента в течение процесса адсорбции. Так как в общем случае величина коэффициента Ро и движущая сила процесса снижаются по мере отработки адсорбента в кипящем слое периодического действия, то очевидно, что скорость процесса поглощения вещества из газового потока также будет непрерывно уменьшаться. При постоянной скорости подвода вещества в слой это приводит к изменению профиля кривой распределения концентрации в газовом потоке по высоте слоя и к непрерывному нарастанию выходной концентрации во времени. Если в начале процесса выходная концентрация практически будет равновесной с твердой фазой в слое, то при некоторой степени насыщения слоя равновесие на выходе может уже не достигаться. Дальнейшее нарастание выходной концентрации будет определяться кинетическими закономерностями. [c.53]

Одной из особенностей процесса адсорбции является то обстоятельство, что скорость процесса на отдельном зерне зависит от величины адсорбции. Поэтому при рассмотрении аппаратов с непрерывным вводом частиц сорбента в псевдоожиженный слой и выводом частиц сорбента из слоя (аппараты непрерывного действия по твердой фазе), в которых имеет место заметное распределение частиц сорбента по. величинам адсорбции, необходимо вводить в рассмотрение функцию распределения твердых частиц по величинам адсорбции [172]. Ограничимся рассмотрением стационарного процесса. В частности, будем считать, что число твердых частиц, поступающих в слой, равно числу твердых частиц, покидаюЩ их слой. Предполагается, что весь газ, поступающий в псевдоожиженный слой, распределяется между двумя фазами, одна из которых образована газовыми пузырями, а другая (плотная фаза) представляет собой остальную часть псевдоожиженного слоя. Обозначим через Сь и концентрации сорбтива в газовых пузырях и плотной фазе слоя соответственно. Предполагается, что массообмен между частицей сорбента и омывающим ее потоком газа описывается при помощи уравнения вида [c.240]

СТРУКТУРА ПОТОКОВ в аппаратах непрерывного действия, существенно влияет на хим. процессы, тепло- и массообмен. Для процессов в многофазных потоках важно взаимное направление движения фаз (противоток, прямоток я др.) и геом. формы движущихся объемов (пленки, струи, капли, пузыри). При рассмотрении переноса процессов существенны режим течения (ламинарный, турбулентный) и связанная с ним проблема пограничного слоя. Большое значение имеют различия во времени пребывания частиц потока в рабочем объеме и их взаимное перемешивание в результате нестационарности поля скоростей, неравномерности распределения скоростей и их разнонаправленности. В частицах потока, покидающих рабочий объем быстрее других, процесс оказывается незавершенным, в частицах же, задерживающихся в зтом объеме, он проходит глубже. Поскольку скорость процесса обычно падает во времени, его незавершенность определяется долей частиц с малым временем пребывания.. Отрицат. влияние неравномерности распределения времени пребывания тем сильнее, чем выше требуемая степень завершенности процесса. [c.548]

При описании работы реакторов непрерывного действия мы предполагали, что реагенты поступают в реакционную систему в одной входной точке, а продукт выходпт пз нее в одной выходной точке. Однако, вполне возможны распределенная загрузка и распределенный отбор по длине системы реакторов (рис. П-9). Назовем такую систему реактором с поперечным потоком. Такой аппарат [c.57]

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]

Для транспортировки кристаллов в колоннах непрерывного действия обычно используют вращающиеся одно- и многозаход-ные шнеки с различными профилем витков и глубиной нарезки [102, 261, 262]. Иногда устанавливают два [228] или несколько параллельных шнеков, а в ряде случаев витки шнека выполняют из перфорированной пластины с целью более равномерного распределения потока жидкой фазы по сечению аппарата [228]. [c.205]

П. а. бывают колонные, баковые, трубчатые и др. Наиб, распространены колонны непрерывного действия для про ведения экстракции, сорбции, растворения н др. Равномерность распределения потоков по сечению аппарата а снижение продольного перемешивания обеспечивается спец. насадкой — провальными тарелками со множеством отверстий, снабженных направляющими лопатками. Тарелки с лопатками, направленными вправо и влево, устанавливаются попеременно, в результате чего создается центробежное движение по сечению колонны и общее по спирали по всей высоте аппарата. Для обеспечения интенсивного теплообмена внутри колонн помещают теплообменные трубы или др. устр-ва, т. к. они не препятствуют контакту фаз. Пульсац. камера может находиться внутри ила вне аппарата. [c.486]

Способы выпрямления потока. Как вытекает из предыдущих заключений, по величине объемного коэффициента полезного действия наиболее выгодны цилиндрические сосуды, в которых при перемешивании не образуется воронки. Для всех операций химической промышленности необходимо интенсивное перемешивание, позволяющее сократить время перемешивания в аппаратуре как периодического, так и непрерывного действия. Преимуществом интенсивно работающих мешалок является бол] -шое число оборотов, при котором уменьшаются потери. аые.пгии в передаче.. Все эти условия, однако, способствуют образованию центральной воронки. При использовании обычных быстроходных мешалок, которые наиболее распространены в настоящее время, нужно принимать специальные меры, препятствующие образованию воронки, например на пути спирального кругового движения жидкости в аппарате устанавливать отражательные перегородки. Согласно теории турбулентности, за каждой такой перегородкой образуются местные вихри, которые поддерживают общую турбулентность системы и неравномерное распределение скорости в жидкости. Другими мерами, препятствующими образованию [c.322]