Конструктивные элементы химических реакторов

Биореактор. Аппараты для проведения процессов культивирования микроорганизмов — биореакторы — можно рассматривать как технические системы, предназначенные для преобразования необходимых материальных и энергетических потоков в процессе роста и размножения клеток. Биохимические реакторы представляют собой основное технологическое оборудование, элементы схемы производства в целом, а эффективность их функционирования определяет в основном технико-экономические показатели биотехнологической системы. Многообразие форм конструктивного оформления биореакторов определяется технологическими и микробиологическими требованиями осуществляемого процесса ферментации. Так, схема на рис. 1.4 иллюстрирует различные процессы микробиологического синтеза, осуществляемые в промышленных биореакторах, а также основные условия их проведения. В биореакторе необходимо поддержание заданной температуры культивирования 1, давления Р, pH среды, окислительно-восстановительного потенциала еН, уровня растворенного кислорода Со времени ферментации т и концентрации лимитирующего субстрата 5. Для обеспечения заданных физико-химических параметров протекания процесса в биореакторе должны быть выдержаны необходимые условия тепло- и массообмена, аэрации среды и режима гидродинамического перемешивания. Рассмотренные на схеме процессы осуществляются в результате глубинного культивирования микроорганизмов в условиях аэрации и перемешивания среды. Известны также биореакторы для осуществления процесса путем поверхностного культивирования клеток с использованием микробиологических пленок и флокул, а также биореакторы для процессов с иммобилизованными на носителях ферментами [22]. [c.12]

Радиационная химия воды. Радиолиз воды и водных растворов относится к наиболее обстоятельно изученным разделам радиационной химии, что можно понять, учитывая значение, которое имеют вода и водные растворы в химии и химической промышленности, а также ее широкое применение в конструктивных элементах ядерных реакторов. [c.201]

Единой классификации химического оборудования пока нет. Известны следующие принципы классификации по конструктивному признаку (полочные колонны, аппараты змеевикового типа, аппараты с мешалкой, трубчатые, цилиндрические и т. п.) по принципу организации процесса (периодического и непрерывного действия) по агрегатному состоянию реагирующих веществ (аппараты для системы газ + газ, газ + жидкость и т. д.) по основному процессу, протекающему в аппарате (отстойники, фильтры, теплообменники, реакторы и т. д.). Часто название аппаратов определяется смешанной классификацией, в которой присутствуют элементы вышеперечисленных классификаций. [c.9]

Конструктивные элементы химических реакторов [c.158]

Метод экстракции применяется также для очистки различных нерадиоактивных веществ, используемых в технологии переработки ядерного горючего. Цирконий, необходимый в качестве конструктивного материала для реакторов, очищают от гафния экстрагированием нитрата циркония эфирами [4]. Очистка циркония от гафния каким-либо другим химическим методом весьма затруднительна вследствие чрезвычайной близости свойств этих элементов. [c.433]

Задача исследований на установках мощностью 50 кет заключалась в выяснении влияния физико-химических факторов (состава плазмообразующего газа, температуры реакции, объемной скорости газа, послезакалочной температуры и состава исходной смеси), а также некоторых конструктивных элементов плазменных реакторов и [c.77]

При проектировании реакторов следует учитывать сложность химических процессов. В большинстве случаев кроме основного конструктивного элемента, в котором происходит превращение, [c.289]

Возможность получения больших объемов является основной причиной частого использования этих колонн как аппаратов периодического действия. Но крупногабаритные барботажные колонны (больших диаметров) нецелесообразно применять для проведения реакций с большим тепловым эффектом. При конвективном отводе тепла через стенки, заключенные в рубашки, удельная поверхность теплообмена (отнесенная к объему колонн) уменьшается с увеличением объема колонн, не обеспечивая необходимого съема тепла. Кроме того, по сечению такой колонны могут возникать градиенты температур, недопустимые по условиям реакции. Размещение же внутри колонны большого количества дополнительных теплообменных элементов усложняет конструкцию аппарата. Способ отвода тепла за счет испарения части жидкости упрощает конструкцию самой колонны, но требует установки выносных теплообменных устройств. В целом агрегат получается конструктивно сложным, поскольку нарушается один из основных принципов проектирования химических реакторов, требующий размещения теплообмен- [c.8]

Основным инструментом для проектирования является математическое описание физико-химических закономерностей химического процесса, т. е. уравнения кинетики, гидродинамики, фазовых равновесий,тепло-и массопереноса, на базе которых формируются вычислительные блоки или модули, обеспечивающие расчет отдельных характеристик или параметров процесса в соответствии с конкретной постановкой задачи. При этом можно выделить некоторые модули, являющиеся обязательными элементами комплексной программы проектирования любого химического реактора программу расчета выходных потоков и параметров их состояния для различных типов реакторов программу расчета конструктивных размеров аппаратов при заданных параметрах входных и выходных потоков программу расчета стационарных состояний и тепловой устойчивости программу расчета динамики реакторных блоков. [c.176]

В зависимости от физического процесса элемент реактора может быть теплообменником, конденсатором, мешалкой, смесителем и т. п. Поэтому все химические реакторы можно рассматривать как аппараты комплексные, состоящие из известных конструктивных элементов, большинство из которых отдельно используются для проведения технологических операций, не сопровождающихся химической реакцией. Количество таких конструктивных сочетаний, а значит и типов реакторов, весьма велико. [c.185]

Рассматривая все многообразие реакторных устройств, применяемых в настоящее время в химической промышленности, можно сделать следующий вывод. Во всех реакторах происходят определенные физические процессы (гидродинамические, тепловые и диффузионные), с помощью которых создаются оптимальные условия проведения собственно химического превращения вещества (химической реакции). Для осуществления этих процессов в структуре реакторов есть типовые конструктивные элементы, широко применяемые в аппаратах для проведения собственно физических процессов (мешалки, контактные устройства, теплообменники и т. д.). Поэтому все химические реакторы можно рассматривать как комплексные аппараты, состоящие из известных конструктивных элементов, большинство из которых отдельно используется для проведения технологических операций, не сопровождающихся химическим превращением перерабатываемых веществ. Число таких конструктивных сочетаний, а значит, и типов реакторов очень велико, что объясняется многообразием и сложностью протекающих в них процессов химического превращения веществ [12—14]. [c.475]

Существует большое многообразие реакторных устройств, применяемых в химической промышленности. Во многих реакторах возникают физические процессы (тепловые, диффузионные, гидродинамические), с помощью которых создаются оптимальные условия для проведения химического превращения веществ. Для осуществления физических процессов реакторы имеют типовые конструктивные элементы (мешалки, контактные устройства, теплообменные устройства и т. д.), поэтому их можно рассматривать как комплексные аппараты. [c.76]

Рассматривая все многообразие реакторных устройств, применяемых в настоящее время в химической промышленности, можно сделать вывод о том, что во всех реакторах имеют место определенные физические процессы (гидродинамические, тепловые и диффузионные), с помощью которых создаются оптимальные условия для проведения собственно химического превращения вещества (химической реакции). Для осуществления этих физических процессов реактор имеет в своем устройстве типовые конструктивные элементы, широко применяемые в аппаратах для проведения собственно физических процессов (мешалки, контактные устройства, теплообменники и т. д.). [c.21]

Поэтому, все химические реакторы можно рассматривать как аппараты комплексные, состоящие из известных конструктивных элементов, большинство из которых отдельно используется для [c.21]

Под оболочкой понимают тело, одно из измерений которого (толщина) значительно меньше двух других. К схеме оболочки сводятся такие конструктивные, элементы, как стенки сосудов, резервуаров, химических аппаратов, реакторов, ректификационных колонн, колонн синтеза различных продуктов, стенки кожухотрубчатых теплообменников и др. [c.18]

Теплообмен в промышленных условиях имеет настолько разнообразные формы, что трудно говорить о каком-либо стандартном типе конструкции теплообменника. Именно разнообразие практических задач вызывает необходимость в большом разнообразии конструкций. Часто теплообменник перестает быть самостоятельным аппаратом, предназначенным исключительно для теплообмена, и становится частью того или иного аппарата, служащего для проведения определенного технологического процесса. Так, например, многие химические реакции требуют либо отвода, либо подвода тепла, притом различным способом для разных участков реактора. В реакторе может находиться также и катализатор, и это выдвигает дополнительные требования к конструктивному решению. Характер реакции, ее тепловой эффект, пространственное распределение теплоты реакции часто ставят перед проектантом очень трудную задачу подбора поверхности теплообмена как по величине, так и по распределению, которая могла бы обеспечить оптимальные условия для реакции. Конструкция элементов теплообменника в таких случаях приспосабливается главным образом к основному назначению реактора и его технологическим функциям. Однако если речь идет только о теплообмене, то разнообразие условий проведения процесса и свойств веществ, нагреваемых или охлаждаемых, конденсируемых или испаряемых, требует соответствия как проектируемой конструкции, так и материала, из которого изготовляется теплообменник. [c.629]

Запрограммированные для вычислительных машин методы расчета существуют почти для всех типовых технологических процессов. Кроме того, имеются стандартные методы расчета технологических трубопроводов и конструктивных элементов аппаратуры. Как нетрудно заметить, из типовых процессов основное внимание уделяется ректификации. Описаны также методы расчета теплообменников химических реакторов - в систем трубопроводов - конструктивных элементов , а также сушилок . Комитет машинных расчетов Американского института инженеров-химиков (AI hE) опубликовал список программ, каждую из которых, проявив достаточную заинтересованность, можно получить . [c.174]

Кроме того, по сечению такой колонны могут возникать градиенты тевшератур, недопустимые по условиям реакции. Размещение же вн5гтри колонны большого количества дополнительных теплообменных элементов усложняет конструкцию аппарата. Способ отвода теплоты за счет испарения части жидкости упрощает конструкцию самой колонны, но требует установки выносных теплообменных устройств. В целом агрегат получается конструктивно сложным, так как нарушается один из основных принципов проектирования химических реакторов, требующий размещения теплообменных устройств там, где выделяется теплота, т. е. непосредственно в реакционном объеме. [c.52]

Трудности достоверной оценки констант скоростей химических реакций и коэффициентов массообменных процессов, лимитирующих скорость окисления углеводорода в условиях, приближенных к промышленным, в ряде случаях связаны с раз-личной степенью дезактивации катализатора по. мере измене-tiHH глубины реакции. В связи с этим выбор типа реактора, определение его оптимальных конструктивных элементов и размеров для осуществления жидкофазного окисления алкилароматических углеводородов молекулярным кислородом требует весьма значительного по объему числа данных, количественно учитывающих протекание физических и физико-хими-ческих процессов в реакционной системе. [c.187]

Разработка приемов математического моделирования химических реакторов (в развитии этих работ в СССР и в пропагандировании новых идей в этой области большая роль принадлежит М. Г. Слинь-ко [345]) и широкое развитие исследований по кинетике реакций промышленно важных процессов создали предпосылки для оптимального проектирования химических реакторов. Проектирование реактора для проведения какого-либо химического процесса в современном понимании слагается из выбора оптимальной конструкции, определения оптимальных условий ведения процесса и расчета конструктивных элементов (включая и расчет реакционного объема). [c.219]

В промышленности используют тысячи различных химических реакторов, характеризующихся конструктивными особенностями, режимами протекания процессов. Независимо от типа реактора можно выделить три основных конструктивных элемента устройства для ввода исходных реагентов и вывода продуктов реакции, устройства для смеп1ения или распределения потоков в реакционной зоне и теплообменные элементы. Учитывая, что конструкция реакторов должна обеспечивать заданный гидродинамический и температурный режим потока, именно характерные свойства потока должны быть положены в основу классификации реакторов. [c.120]

Режим движения реакционной среды. На рис. 1-4 представлены два типа реакторов непрерывного действия. В первом реакторе элемент объема движется, не смешиваясь с предыдущим или последующим элементами объема. Состав элемента объема будет изменяться последовательно по длине реактора вследствие химической реакции. Реактор не имеет ни одного механического конструктивного прпснособления для перемешивания и характеризуется большими значениями соотношений между длиной и диаметром. При движении через реактор элемент объема, вероятно, ведет себя так же, как поршень в цилиндре, вытесняя все, что находится перед ним, поэтому такой реакционный аппарат называют реактором с полным вытеснением (реактором идеального вытеснения). [c.28]

Автогенными принято называть технологические процессы, идущие преимущественно за счет тепла, выделяющегося при окислении сырьевых материалов. Традиционным является, например, использование химической энергии сырья на нагрев дутья и расплавление холодных присадок при конвертировании штейнов, а также при протекании процессов обжига сульфидов в кипящем слое. Работы по расширению области применения химической энергии сульфидных материалов в производстве меди привели в начале 50-х годов XX в. к созданию принципиально новых, работающих в автогенном режиме агрегатов для плавки на штейн, а также опытных полупромышленных и промышленных установок для непрерывного производства черновой меди. Преимущества, которыми они обладают по сравнению с топливными и электрическими печами аналогичного технологического назначения, заключаются в значительном (примерно в два раза) сокращении энергозатрат на весь технологический цикл получения черновой меди и практически полной ликвидации выбросов сернистого газа в атмосферу на стадии производства штейна [11.3, 11.5,11.6,11.99] (см. также п. 11.7.6). Вместе с тем увеличение количества реализуемых в агрегате технологических процессов привело к существенному усложнению режима его тепловой работы, так как будучи печью, в рабочем пространстве которой идут процессы нафева и растворения шихты, он одновременно выполняет функции высокотемпературного реактора для глубокого окисления сульфидов. Режимные параметры тепловой работы афегата и принципы компоновки его конструкгивных элементов во многом зависят от состава перерабатываемых в нем шихтовых материалов. Разнообразие применяемого при производстве тяжелых цветных металлов сульфидного сырья привело к созданию целой серии различных в конструктивном отношении печей для плавки на штейн, представляющих собой афегаты со смешанным режимом тепловой работы. [c.452]