Модель идеального вытеснения (трубчатые реакторы)

Расчет реактора вытеснения непрерывного действия (трубчатого или колонного типа) также основан на интегрировании по времени (или по длине реактора, что то же самое) ур-ний скорости реакции, средней степени полимеризации совместно с ур-ниями теплового баланса (ур-ниями скорости выделения и отвода тепла). Модель идеального вытеснения предполагает в первом приближении допущение, что среда в трубе движется подобно поршню. Перемешивание различных элементов среды в направлении движения потока отсутствует. Реальные аппараты описываются с помощью более сложных моделей, учитывающих радиальную и осевую диффузию и т. д. (см. Полимеризация в массе). [c.451]

Модель идеального вытеснения (трубчатые реакторы) [c.285]

При >г=0 получим однопараметрическую диффузионную модель. Поскольку для большинства полимеризационных систем значения Д/. и Ог не измерены, часто их полагают равными нулю одновременно и рассматривают случай поршневого потока (возможность такого рассмотрения требует в каждом случае специального обоснования). Тогда гидродинамическая модель полимеризационного процесса в реакторе идеального вытеснения (трубчатый реактор с /с тр>20 при турбулентном режиме течения) имеет вид [c.49]

Однопараметрическая диффузионная модель значительно лучше, чем модель идеального вытеснения, соответствует условиям в реальных аппаратах химической технологии, в которых перемещение веществ проводится по принципу вытеснения, например, в трубчатых реакторах, противоточных аппаратах и т. д. Недостатками этой модели являются сложность постановки граничных условий и необходимость предварительной оценки коэффициента продольного смешения. [c.58]

Эффективность использования рециклов в значительной степени, помимо кинетических характеристик реакций, определяется типом химического реактора. Из теории химических реакторов известно, что для простых реакций, скорость которых пропорциональна концентрации исходного реагента — где п — порядок реакции, реактор трубчатого типа (модель идеального вытеснения) всегда эффективнее реактора с перемешиванием (модель идеального перемешивания), введение рецикла приводит к изменению структуры потоков в реакторе, приближая ее к режиму перемешивания. Таким образом, для простых реакций охват рециклом трубчатого реактора не приводит к увеличению эффективности реактора. Эффективность реактора с перемешиванием не зависит от того, имеется ли рецикл или нет. [c.127]

П. Область оптимального использования трубчатого реактора (модель идеального вытеснения) с рециклом, при этом в реакторе с мешалкой максимальный выход Св max выше, чем в трубчатом реакторе. [c.129]

Для подавления этой побочной реакции необходим избыток этилена, в связи с чем процесс ведут при 15—28 МПа, а степень конверсии этилена ограничивают в пределах 60—75%. Другим фактором, способствующим снижению выхода разветвленных олефи-иов, является проведение высокотемпературной олигомеризации в аппарате, близком к модели идеального вытеснения, чему лучше всего удовлетворяют трубчатые реакторы, охлаждаемые кипящим водным конденсатом. [c.314]

Необходимо различать тип реактора и характер модели, поскольку для одного и того же аппарата в зависимости от цели исследования могут быть использованы неодинаковые математические модели. Так, например, чтобы определить конечную степень превращения реагирующих веществ при экзотермическом процессе в трубчатом реакторе, часто можно применять модель идеального вытеснения для нахождения же максимальных температур в слое катализатора этого аппарата нужно использовать более сложную модель неполного смешения по радиусу и длине трубок. [c.482]

Кубовые реакторы близки по своим характеристикам к модели идеального смешения. Реальные трубчатые реакторы, наоборот, обладают существенными отклонениями от теоретической модели. Известно, например, что поршневое течение жидкости в трубе практически невозможно как при ламинарном, так и при турбулентном течении скорость жидкости в различных точках сечения потока неодинакова. Частицы жидкости в центре трубы движутся значительно быстрее, чем частицы, находящиеся вблизи стенки. Это нарушает условие равенства времени пребывания различных частиц в аппарате и влияет на поле концентраций в нем. Кроме того, модель идеального вытеснения не учитывает молекулярную и конвективную диффузию веществ в направлении потока (продольное перемешивание), уменьшающие средние концентрации реагирующих веществ и среднюю скорость реакции. Вследствие этого время реакции и необходимый объем реактора увеличиваются. Несмотря на эти отклонения, модель идеального вытеснения весьма полезна для расчета и анализа работы реакторов. [c.244]

Рассмотрим бесконечно малое сечение толщиной трубчатого реактора, имеющего постоянную площадь поперечного сечения (рис. 21). Согласно модели идеального вытеснения, газ течет через выбранный элемент с постоянной объемной скоростью и (соответствующей линейной скорости 7, = /Мс). Если диаметр частиц катализатора ничтожно мал по сравнению с радиусом (примерно в 15 раз) и длиной (примерно в 100 раз) реактора, то отсутствуют поперечная и продольная диффузия и наблюдается поршневой режим течения газового потока в реакторе (его отличает плоский профиль скоростей, когда не зависит от радиуса реактора) [6, с. 390]. [c.109]

Модель идеального вытеснения широко используют в химической технологии при описании аппаратов, работающих по принципу вытеснения, например трубчатых реакторов и теплообменников. Ее достоинством является относительная простота решения уравнений математического описания, построенного с применением данной модели, и вместе с тем приемлемая во многих случаях точность воспроизведения реальных гидродинамических условий. [c.59]

Модели идеального вытеснения следуют проточные трубчатые реакторы при L d, > 100, где d — диаметр трубы при турбулентном режиме течения, так как развитая турбулентность создает выравненный профиль скоростей и концентраций. [c.286]

Ввиду высокой экзотермичности окисления адиабатические реакторы не нашли применения в этом процессе. Гораздо больше распространен трубчатый реактор со стационарным слоем катализатора, находящимся в трубах и охлаждаемым через межтрубное пространство хладоагентом (рис. 107,а). Трубы имеют диаметр 10—25 мм, что способствует лучшему отводу тепла и установлению более равномерной температуры по диаметру. С целью луч-щего использования катализаторного объёма реагенты подают в аппарат предварительно подогретыми. Наилучшим способом отвода выделяющегося тепла является испарение" в межтрубном пространстве водного конденсата, генерирующего водяной пар того или иного давления в зависимости от температуры реакции. Иногда используют охлаждение посторонним теплоносителем (расплавы солей, даутерм), который, в свою очередь, охлаждается кипящим водным конденсатом, дающим технологический пар. Преимуществами трубчатых контактных аппаратов является простота их устройства и обслуживания, а также близость к модели идеального вытеснения, способствующая повышению селективности недостатки таких аппаратов — неравномерность температуры по слою катализатора, малая доля полезного объема и, как следствие, большой расход металла. [c.502]

В трубчатом реакторе движение по трубке неоднородно (рис. 4.51, 6). Различное время пребывания в центральной части слоя и на периферии приводит к различному превращению компонентов, двигающихся у стенки или в середине потока, что вызывает фадиент концентраций по сечению слоя, в свою очередь, приводящий к диффузионному перемешиванию. Если последнее интенсивно, то концентрация в сечении выровняется, и процесс можно будет описать моделью идеального вытеснения. [c.183]

В трубчатом реакторе поток движется с различной скоростью по оси трубки и у стенки (рис. 2.58,6). В реакторе с зернистой насадкой (например, катализатором) последняя выравнивает скорость по сечению. Тем не менее у стенки, где плотность упаковки частиц меньше, газа будет проходить больше (рис. 2.58,в). Различное время пребывания в центральной части слоя и на периферии будет приводить к различному превращению в этих частях слоя. Возникнет градиент концентраций в сечении слоя. Он же вызовет поперечное диффузионное перемешивание. Если оно интенсивно, то концентрация в сечении будет выравниваться, процесс можно описать моделью идеального вытеснения. [c.131]

Реальные процессы, близкие к модели идеального вытеснения. Модель идеального вытеснения широко используется в химической технологии при описании аппаратов, работающих по принципу вытеснения (например, трубчатых реакторов, теплообменников). [c.105]

Для подавления этой побочной реакции необходим избыток этилена, в связи с чем процесс ведут под давлением 20—30 МПа, а степень конверсии этилена ограничивают в пределах 60—70 подругой путь, способствующий снижению выхода разветвленных олефинов, — проведение высокотемпературной олигомеризации в аппарате, гидродинамический режим которого близок к модели идеального вытеснения, чему лучше всего удовлетворяют трубчатые реакторы, охлаждаемые кипящим водным конденсатом. При таких условиях содержание во фракциях разветвленных олефинов составляет 2—6 % и олефинов с внутренней двойной связью 2—3 %. [c.301]

Модели идеального вытеснения с достаточной для большинства прикладных задач точностью соответствуют реакторы с насадкой, барботажные реакторы (по газовой фазе), трубчатые реакторы с отношением длины к диаметру более 20 для турбулентного режима течения реакционной массы. [c.549]

Физической (гидродинамической) обстановке в трубчатом реакторе наиболее близко соответствует диффузионная модель, согласно которой концентрации взаимодействующих веществ в потоке плавно изменяются по длине аппарата, при этом поток движется в режиме идеального вытеснения, но в нем происходит продольное перемешивание, подчиняющееся закону Фика. Однако в промышленных аппаратах (реакторах), как показывает практика их эксплуатации, наблюдается отклонение от модели идеального вытеснения. Поэтому реальные системы описываются диффузионной или ячеечной моделями, исходя из чего очевидна необходимость оценки возможности их применения на практике. [c.64]

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ РЕАКТОРОВ ИДЕАЛЬНОГО ВЫТЕСНЕНИЯ ТРУБЧАТЫЙ ПРОТОЧНЫЙ РЕАКТОР [c.157]

Ввиду последовательно-параллельного типа протекающих реакций для повышения селективности выгоден реактор, близкий к модели идеального вытеснения, при отсутствии циркуляции смеси. Вместе с высокой линейной скоростью потока это предопределяет выбор трубчатого реактора с большой длиной труб малого диаметра (змеевик, трубчатка). Первая его секция служит для подогрева смеси, что для высокотемпературных реакций осуществляют в трубчатой печи топочными газами, а для других — в пароподогревателях типа, например, труба в трубе . Основная часть реакции может осуществляться в адиабатических условиях. [c.221]

Математические модели нестационарных процессов в реакторе. Легко подсчитать, что количество возможных моделей процессов в неподвижном слое катализатора равно нескольким сотням. Однако используя приведенные выше неравенства, выделяющие основные факторы и определяющие поведение темперйтурных и концентрационных полей в реакторе, легко построить узкую существенную модель процесса в целом. Так, для процесса окисления SO2 в SO3 в реакторе с адиабатическими слоями катализатора нестационарный процесс в первом слое должен описываться моделью, учитывающей градиенты температур и концентраций внутри зерна катализатора, в последующих слоях процесс в зерне достаточно представить моделью идеального перемешивания по теплу стационарные режимы во всех слоях удовлетворительно описываются моделью идеального вытеснения стационарный режим для процесса синтеза винилхлорида в трубчатом реакторе описывается квазиго-могенной моделью, учитывающей перепады температур по радиусу трубки, а для описания нестационарных процессов в реакторе не обходимо учитывать и перепады температур внутри зерна. [c.73]

Проточные трубчатые реакторы (рис. 1-24). Уравнение модели идеального вытеснения с учетом химической реакции, согласно выражению (1,46), будет [c.68]

Модели идеального вытеснения следуют проточные трубчатые реакторы при > 20, где диаметр трубы для турбулент- [c.68]

В трубчатых реакторах с неподвижным слоем газовый поток приближается к модели идеального вытеснения. В псевдоожиженных слоях режим движения еще точно неизвестен, но он занимает промежуточное положение между идеальным вытеснением и идеальным смешением с частичным байпасированием. Следовательно, при высокой степени превращения реагента псевдоожиженные слои должны ф51ть значительно больше, чем неподвижные слои при той же скорости реакционной смеси. К тому же, если происходят сложные реак-, ции, то количество промежуточных соединений в псевдоожиженных слоях снижается, как указано в главе VII. [c.441]

С целью приближения аппарата к модели идеального вытеснения по жидкой фазе теми же авторами [46] был предложен многоступенчатый вариант трубчатого газлифтного реактора. В этом аппарате каждая ступень состоит из одной циркуляционной трубы и двух барботажных. Внизу эти трубы соединены коллектором, и в каждую трубу введен барботер. Вверху все трубы соединены с емкостью, разделенной вертикальными полуперегородками на отсеки — ступени. Переток жидкости из одной ступени в другую осуществляется по патрубкам, соединяющим циркуляционные трубы, причем патрубок выхода жидкости из ступени расположен выше патрубка ввода ее в циркуляционную трубу данной ступени. Этим обеспечивается хотя бы однократный проход реакционной массы через ступень. [c.80]

Реальные реакторы обычно работают при режимах неполного перемешивання, но в некоторых производственных реакторах степень перемешивания столь незначительна, что для технологических расчетов можно применять модель идеального вытеснения. К таким реакторам относят прежде всего трубчатые контактные аппараты с катализаторами в трубах (рис. 23) или в межтрубном пространстве, служащие для гетерогенных газофазных реакций. Трубчатые реакторы типа кожухотрубного теплообменника применяются и для гомогенных газовых реакций. [c.85]

Химические процессы в реакторах представляют собой существенно нелинейные объекты с сосредоточенными и распределенными параметрами. Эти процессы могут протекать как при отсутствии, так и при наличии переноса тепла. В последнем случае модели реакционных процессов дополняются моделями тепловых процессов. Нелинейность и распределенность параметров таких объектов значительно ограничивает возможности аналитического исследования их математических моделей. Тем не менее, иногда указанных трудностей можно избен ать использованием математических методов преобразования нелинейных операторов к квазилинейным путем замены переменных. Как показано нинче, подобный прием применим, например, при исследовании нестационарных режимов процессов в по-литропических реакторах (для реакции второго порядка — объект с сосредоточенными параметрами — и для реакции п-го порядка — модель идеального вытеснения), а также нестационарного процесса, протекающего в адиабатическом трубчатом реакторе (диффузионная модель). [c.65]

Модель идеального вытеснения для трубчатого реактора. Уравнение модели идеального вытеснения при установивщемся (стационарном) режиме имеет вид [c.246]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология