Химический реактор (общее представление)

Создание математической модели химического реактора заканчивается составлением уравнений материального и теплового балансов. Однако мы совершили бы промах, приступив к исследованию этих уравнений до их преобразования к безразмерному виду. Это преобразование в значительной степени облегчает исследование и помогает составить общее представление о характерных чертах изучаемой системы. Такие вопросы, как, например, влияние параметров системы на ее поведение, взаимоотношения различных моделей одного и того же реактора, связь между моделями различных реакторов и пр., могут приобрести окончательную ясность только после преобразования к безразмерным переменным. [c.21]

Составление уравнений материального баланса и сохранения энергии является важнейшей стадией при создании математической модели химического реактора. При исследовании и решении этих уравнений целесообразно преобразовать их к безразмерному виду. Это преобразование в значительной степени облегчает исследование и помогает составить общее представление [c.58]

Учебное пособие Примеры и задачи по общей химической технологии является дополнением к учебнику Общая химическая технология . Пособие охватывает основные разделы учебной дисциплины Общая химическая технология — физико-химические основы химических процессов, химические процессы и реакторы, химико-техно-логические системы. В соответствии с общей направленностью курса основное внимание уделено расчетам процессов с химическими превращениями. Вначале предлагается расчет основных технологических показателей производства, используя данные по протекающим в нем химическим превращениям. Здесь же обращено внимание на культуру расчета - соблюдение размерностей и некоторые вопросы точности вычислений. Затем предлагается расчетный материал последовательно от частного к общему физико-химические закономерности химических процессов, расчет химического реактора и системы реакторов, материальный и тепловой балансы химико-технологической системы и химического производства. Каждый раздел содержит краткие сведения о процессе и основные расчетные формулы, примеры расчетов и задачи для самостоятельного решения, ответы на которые приведены в конце книги. Исключение составляет глава Материальный и тепловой балансы химико-технологической системы - в нем приведены только примеры технологического расчета конкретного производства, чтобы показать логику разных расчетов и форму их представления. [c.3]

Коэффициент полезного действия самого процесса газификации обычно определяется как отношение теплоты сгорания производимого газа к общей теплоте сгорания исходного сырья, слагающейся из теплоты сгорания технологического топлива, идущего на процесс, и энтальпии пара и окислителя, поступающего извне. Значение коэффициента полезного действия колеблется в весьма широких пределах и зависит от вида процесса, оно может быть разным даже для различных предприятий, использующих для газификации один и тот же процесс. Бессмысленно сравнивать процессы, использующие кислород, с теми, которые работают на воздухе, поскольку высокий уровень потребления электроэнергии может дать неверное представление о коэффициенте полезного действия из-за того, что получаемые побочные углеводородные продукты могут быть использованы (а могут и не быть) в качестве котельного топлива и что в весьма широких пределах могут колебаться выход и ассортимент утилизируемой химической продукции. Сера, находящаяся в сырье, влияет на теплоту сгорания, но она в процессе газификации выводится. Наконец, суммарная тепловая мощность реакторов-газификаторов, а поэтому и их стоимость, различна для различных заводов. В связи с этим, по нашему мнению, предпочтительнее и правильнее сравнивать теоретические значения коэффициентов полезного действия, а не те данные по их значениям, которые опубликованы в литературе и которые весьма часто определены недостаточно правильно. [c.218]

Метод подхода к основам химической технологии через рассмотрение работы отдельных установок в настоящее время в основном не практикуется в связи с переходом к более обобщенному направлению, в котором теория явлений переноса рассматривается в общем виде. В пределах этого направления могут быть рассмотрены многие классические теории химической технологии. Долгое время явления массопереноса в условиях протекания химической реакции, которые имеют огромное значение в широком многообразии химических процессов, практически не использовались. В последние пятнадцать лет в литературе появились важные работы по общему представлению одновременных процессов массопереноса и химической реакции. Сюда можно отнести теоретические и экспериментальные работы в таких промышленно важных областях, как химическая абсорбция, гетерогенный катализ, продольное перемешивание в химических реакторах и др. [c.7]

В вышедших в последнее время монографиях [16, 30, 44], затрагивающих проблемы расчета химических реакторов, вопрос об образовании гетерогенных жидких систем или не рассматривается вообще, или дается в недостаточно систематизированном виде. Поэтому прежде, чем переходить к конкретной задаче анализа диспергирования несмешивающихся жидкостей в барботажных колоннах, рассмотрим более подробно общие представления о физической сущности этого процесса. [c.58]

Создание математической модели химического реактора заканчивается составлением уравнений материального баланса и сохранения энергии. Однако, приступив к исследованию и решению этих уравнений, целесообразно преобразовать их к безразмерному виду. Это преобразование в значительной степени облегчает исследование и помогает составить общее представление об изучаемой системе. Такие вопросы, как, например, влияние параметров системы на ее поведение, взаимоотношения различных моделей одного реактора, связь между моделям различных реакторов и пр., могут приобрести окончательную ясность только после преобразования уравнений к безразмерным переменным. После перехода к безразмерным переменным множество параметров, обычно входящих в уравнения, сводится к небольшому числу их безразмерных комбинаций. Разумным выбором этих комбинаций можно сократить число параметров преобразованной системы до минимума. [c.553]

Сильный толчок развитию неорганической химии дали проникновение в недра атома п изучение ядерных процессов. Особое значение имело выяснение того факта, что расщепление урана-235, нлутония-239 и других радиоактивных изотопов ведет к получению изотопов многих элементов, расположенных в середине периодической системы. Поиски элементов, наиболее пригодных для расщепления в атомных реакторах, способствовали исследованию малоизученных и синтезу новых элементов с помощью ядерных реакций. Изучением их свойств, а также физико-химических основ и химических свойств радиоактивных изотопов, методикой их выделения и концентрации занялась радиохимия, возникшая во второй четверти XX в. В результате такого разветвления и специализации область неорганической химии чрезвычайно расширилась. В раздел общей химии вошли основные понятия и законы химии, теории и представления, являющиеся базисом всей химической науки, независимо от ее дифференциации. Не говоря о периодическом законе, к числу таких фундаментальных теорий относятся, например, ато.мно-молекулярное учение и теория химической связи. [c.79]

В связи с тем, что химические реакторы подробно рассматриваются в следующей главе, здесь отметим, что для общего понимания вопроса о скорости технологических процессов достаточно иметь представление о реакторах непрерывного и периодического действия, проточных реакторах, близких по свойствам к аппаратам вытеснения (т. е. без перемешивания веществ), и реакторах смешения (с энергичным перемешиванием реагентов). [c.53]

Производительность аппарата зависит от происходящих в нем физико-химических превращений и его конструкции, т. е. типа реакторов. Однако анализ законов формальной кинетики химического превращения дает лишь общие представления о скорости и не указывает пути реализации процесса в промышленных условиях, т. е. не характеризует тип реактора. Для выбора типа реактора и определения его производительности часто приходится прибегать к экспериментальным исследованиям и переносу результатов эксперимента на промышленные условия. Такой переход от лабораторных или опытно-промышленных условий реализации процесса к заводским осуществляется при помощи моделирования. [c.94]

Подобная простейшая постановка задачи соответствует определенному уровню представлений о взаимосвязи физических и химических процессов в реакторе, когда конструкция аппарата выбирается пз общих соображений, а параметры процесса определяются эмпирически. [c.21]

Таким образом, уровень смешения жидкости существенным образом влияет на протекание химических и биохимических реакций, что необходимо учитывать при моделировании и расчете процессов. В общем случае реактор с раздельным вводом реагирующих компонентов и промежуточным режимом смешения может быть представлен структурной схемой, изображенной на рис. 3.7. Уровень смешения реагентов в реакторе характеризуется в данной модели параметром микросмешения а, который определяет время, требуемое для смешения потоков на молекулярном уровне. Величины а могут различаться для различных поступающих в реактор потоков, если существенно различны их физические свойства. Величина г-го потока, поступающего в зону микросмешения, составляет [c.119]

В промышленности типов реакторов (даже по общему виду) еще больше. Чтобы иметь возможность исследовать все разнообразие реакторов, проведем систематизацию конструкций реакторов и процессов, протекающих в них. На рис. 2.2 представлен реактор, аналогичный 11-му на рис. 2.1. Выделим структурные элементы, характерные для всех реакторов. В реактор засыпано несколько слоев катализатора, где протекает химическая реакция. Это - реакционная зона I, имеющаяся во всех реакторах. Исходная реакционная смесь подается через верхний штуцер. Чтобы обеспечить однородное прохождение газа через реакционную зону, установлен распределитель потока. Это -устройство ввода 2. В реакторе 2 на рис. 2.1 распределителем газа является барботер. К смесителям предъявляются особые требования обеспечить однородный контакт реагентов. Между первым (сверху) и вторым слоями на рис. 2.2 в с м е с и -теле 3 смешиваются два потока - после первого слоя и добавляемый холодный газ, а после второго слоя помещен теплообменник 4. Продукты выводятся через выходное устройство 5. Возможны устройства разделения потоков. [c.27]

В общем случае проверка адекватности модели представляет собой сложную физическую задачу. Как было показано выше, при составленпп физико-химической модели реактора необходимо сделать допущение об определенном характере элементарных физических процессов, о факторе их усреднения, о влиянии на них конструкции аппарата и параметров процесса, о химизме процесса п, наконец, о хара1 тере взаимного влияния физических и химических процессов. В определенных условиях любое из этих допущений может явиться источником ошибок. При этом нельзя забывать, что только кинетическая модель процесса не зависит от конструкции аппарата и параметров процесса, а все физические процессы связаны с конкретными параметрами процесса и конкретной конструкцией аппарата. Поэтому необходимо четкое представление о том, корректность как их допущений может быть проверена прп постановке определенных 1 онкретных опытов и сопоставлении их результатов с результатами математического эксперимента. [c.24]

В конце концов работы по плазменному разделению изотопов урана в том виде, как они первоначально проводились, были прекращены, а на основе исследования поведения UFe в газоразрядной плазме были разработаны плазменные химико-металлургические процессы, представленные в остальных главах настоящей книги. На результатах исследования поведения гексафторида урана в неравновесной газоразрядной плазме я защитил в 1966 г. кандидатскую диссертацию по химическим наукам. С самого начала развитие этих работ проводилось под общим руководством проф. Н. П. Галкина, создавшего в своем отделе научно-исследовательскую группу, в которую, кроме меня, входили младший научный сотрудник Ю. П. Бутылкин и инженер Б. А. Киселев. С ними я прошел пожалуй самый интересный и счастливый отрезок жизни, с 1966 г. по 1974 г. За указанное время мы, не имея вначале базового образования в области физики и химии плазмы, восполнили этот недостаток регулярным посещением семинаров проф. Л. С. По лака по физике и химии низкотемпературной плазмы, самообразованием, контактами с коллегами из Института атомной энергии им. И. В. Курчатова и экспериментальной работой, направления которой в общей форме и очень благожелательно контролировались проф. П.П.Галкиным. В этот период мы исследовали процессы получения оксидов урана из различных солей, имея первоначальной целью заменить традиционные процессы плазменными на том основании, что при использовании плазмы в качестве теплоносителя возможно нагреть сырье до очень высоких температур (100 Ч- 2500 °С) при сравнительно холодной стенке реактора (100 -j- 500 °С). В конце концов мы поняли, что для достижения технического и коммерческого успеха в использовании плазменного состояния вещества в технологии далеко не достаточно замены обычных состояний вещества плазменным, а также высоких скоростей химических реакций в плазме и [c.18]