Кинетика процесса в неподвижном слое

Для расчета показателей процесса по любой двухфазной модели необходимо на основе литературных данных или исследований в лабораторном реакторе задаться кинетическими уравнениями основной и побочных реакций. Если в процессе работы катализатор теряет активность, то кинетика дезактивации и регенерации также должна быть известна. Теплоты реакций и равновесный состав реакционной смеси рассчитывают из термодинамических данных. Предварительные эксперименты в лабораторном изотермическом реакторе с неподвижным слоем необходимы для получения зависимостей констант скоростей процессов от размера зерен и пор катализатора, температуры, давления, состава реакционной среды и других условий. [c.282]

Одной из задач, возникающих при математическом 01П са-нии процесса адсорбции в неподвижном слое цеолита, является нахождение уравнения кинетики процесса. [c.111]

Кинетика десорбции в аппаратах с неподвижным слоем адсорбента. Рассмотрим основные закономерности процесса нэ примере десорбции различных веществ из активных углей острым водяным паром. [c.90]

Поэтому для вычисления т используют различные модели кипящего слоя, учитывающие особенности массопередачи, главным образом перемешивание и прохождение газа через взвешенный слой в виде пузырей. Многие модели очень сложны и при этом не гарантируют правильность. Простейшим, хотя и не самым надежным, является метод, основанный на введении в кинетические уравнения для неподвижного слоя коэффициента снижения скорости т). Для расчета коэффициента снижения движущей силы процесса предложены различные уравнения, прямо или косвенно учитывающие кинетику процесса в кипящем слое. Этот метод нагляден, относительно несложен и, поэтому, сравнительно часто используется. [c.259]

Основные уравнения химической кинетики, а также закономерности тепло- и массообмена не имеют существенных различий для реакторов с фильтрующим, кипящим (КС) или движущимся слоем катализатора. В кинетических уравнениях, характеризующих реакторы кипящего слоя, изменяются лишь абсолютные величины составляющих этих уравнений по сравнению с неподвижным слоем. Так, значения к во взвешенном слое могут увеличиться в 3—10 раз за счет изотермического режима в реакторе КС, по сравнению с адиабатическим в реакторе фильтрующего слоя, с одновременным увеличением эффективной (используемой) поверхности катализатора. Движущая сила процесса ДС в результате перемешивания в реакторе КС может значительно понизиться, по сравнению с реактором фильтрующего слоя, работающим в режиме, [c.113]

Анализ большого экспериментального материала позволил сформулировать физическую модель кинетики адсорбции в неподвижном слое — модель фронтальной отработки адсорбента. При непрерывном подводе адсорбируемого вещества с газом его концентрация в первых слоях адсорбента со временем возрастает и достигает практически состояния насыщения, интенсивность процесса адсорбции в них снижается вследствие отработки зерен адсорбента и газ с достаточно высокой концентрацией целевого компонента достигает следующих слоев. Таким образом, концентрация целевого компонента при прохождении участка работающего слоя — зоны массопередачи — резко понижается. Эта зона перемещается вдоль всего слоя адсорбента во времени, оставляя за собой отработанные, практически не сорбирующие участки слоя. Зона массопередачи имеет конечную длину Ям- [c.190]

Кинетика ионного обмена в неподвижном слое адсорбента, как и в случае адсорбции, может быть описана основным уравнением массопередачи (20.20). Отличительной особенностью кинетики ионного обмена является наличие стадии гетерогенной химической реакции, скорость которой обычно выше скорости диффузионных стадий процесса. Кроме того, следует учесть, что при ионном обмене скорость массопередачи часто лимитируется внутренним массопереносом. [c.212]

КИНЕТИКА ПРОЦЕССА В НЕПОДВИЖНОМ СЛОЕ [c.88]

Процесс экстрагирования в неподвижном слое. Экстрагирование в слое — нестационарный процесс, поскольку составы жидкой и твердой фаз меняются во времени. Математическое описание этого процесса включает уравнения, определяющие поля концентраций в твердой (V. 104) и жидкой (V. 106) фазах, уравнение (V.105), определяющее граничные условия (на границе твердой и жидкой фаз), и начальные условия. Решение этой системы уравнений получено в предположении, что слой состоит из одинаковых по размеру и структуре частиц правильной формы (плоских, сферических или цилиндрических), коэффициент массоотдачи р одинаков по всей поверхности каждой частицы, коэффициент диффузии ие изменяется во времени и продольным перемешиванием можно пренебречь, Следует отметить, что даже для слоя, состоящего из одинаковых частиц, допущение о постоянстве 3 является весьма грубым, Вблизи мест соприкосновения частиц в слое образуются застойные зоны, что вызывает различие условий обтекания отдельных участков поверхности частиц и, как следствие, ее кинетическую неоднородность. Роль этого фактора еще больше возрастает, если частицы имеют неправильную форму и различаются размерами. В связи с этим расчет процессов экстракции в с. ое основывается на экспериментальном исследовании кинетики процесса. [c.493]

В тех случаях, когда кинетика адсорбции индивидуальной частицей может быть удовлетворительно описана уравнением нестационарной внутренней диффузии в одинаковых зернах классических форм (шар, цилиндр, пластина) с постоянным коэффициентом внутренней эффективной диффузии ( >э), описание процесса адсорбции в неподвижном слое представляется системой уравнений, аналогичной (1.73), дополненной уравнением изотермы адсорбции. Аналитические решения здесь дах<е при отсутствии продольного перемешивания в газе (й = 0) оказываются возможными лишь в некоторых частных, упрощенных случаях [2, 28]. [c.223]

Макрокинетический метод анализа процессов сушки дисперсных материалов в неподвижном слое в большинстве случаев приводит к появлению отдельных зон слоя с различной кинетикой сушки частиц и с подвижными границами между зонами. Во всех случаях общим является предположение о квазистационарности процесса сушки индивидуальных частиц относительно сравнительно медленно изменяющихся внеш- [c.301]

В процессах с движущимся катализатором (типа термофор), а особенно в кипящем слое, влияние гидродинамических факторов еще сильнее, чем в процессах с неподвижным слоем катализатора. Поэтому при их разработке целесообразно исследовать различные стороны процесса отдельно. Активность и стабильность катализатора и кинетику химических превращений наиболее удобно исследовать на проточно-циркуляционных или других безградиентных установках. Такие вопросы, как истираемость катализатора, скорость падения активности, условия регенерации, также следует изучать в специальных условиях. [c.375]

Количественно выразить скорость каталитического крекинга трудно из-за большого количества реакций и постепенного снижения активности катализатора в результате коксообразования. Данные о скоростях всех реакций (включая коксообразование) и их зависимости от состава исходного сырья, температуры, давления п количества кокса на катализаторе в каждый отдельный момент могут быть получены при изучении кинетики. На основании таких данных можно подсчитать средние превращения сырья известного состава при пропускании его через реактор с неподвижным слоем катализатора при данных значениях объемной скорости и длительности процесса. Подобным же образом можно подсчитать среднее превращение для реактора с псевдоожиженным слоем катализатора нри условии, что степень смешения в реакторе известна. Можно было бы сделать поправки яа температурные градиенты и скорость проникновения газа ко внутренней поверхности частичек катализатора. Данных такого рода еще нет, но уже накоплено значительное количество ценной информации. [c.439]

С феноменологической точки зрения процесс адсорбции в одиночном аппарате с неподвижным слоем и в каскаде последовательно соединенных адсорберов протекает идентично. Специфика работы многоступенчатых адсорбционных установок заключается в цикличности отключения колонны, стоящей первой по ходу движения потока и содержащей насыщенный поглощаемым веществом активный уголь, и подсоединения вместо нее новой колонны со свежим углем к стоявшему ранее последним аппарату. Поэтому динамика сорбции в каскаде аппаратов, как и в случае одиночного адсорбера, описывается уравнениями баланса массы и кинетики адсорбции с соответствующими начальными и краевыми условиями. Основываясь на этом, мы провели теоретический и экспериментальный анализ работы каскада аппаратов. Было доказано, что при выпуклых изотермах адсорбции стационарный режим наступает уже на втором цикле работы каскада, причем степень отработки слоя адсорбента в первой по ходу движения потока колонне на всех циклах практически одинакова. Полученные выводы о закономерностях работы каскада аппаратов в случае выпуклых изотерм позволили перейти к рассмотрению асимптотически стационарного режима процесса сорбции с целью получения аналитических зависимостей для расчета многоступенчатых установок. Решение поставленной задачи было найдено в виде распространяющейся волны по аналогии с тем, как это было сделано в известных работах А. А. Жуховицкого, Я. Л. Забежинского, А. Н. Тихонова. Для частного случая, когда выпуклая изотерма сорбции описывается уравнением Ленгмюра, для внешне- и внутридиффузионного механизма массопереноса получены соотношения, позволяющие производить расчет каскада аппаратов с плотным слоем без применения ЭВМ. [c.179]

Изотермические представления о процессах при коксообразовании в реакторах с неподвижным слоем могут дать информацию об общих характеристиках коксообразования во многих системах, представляющих практический интерес. Это в особенности верно, если тепловой эффект реакции имеет небольшую среднюю величину или мал, как в большинстве реакций изомеризации, которые рассматривались в литературе и к которым эти модели применялись. Однако определенные явления, включая динамику неподвижных слоев, подверженных дезактивации,, могут быть полностью проанализированы только при использовании неизотермических представлений. Неизотермический анализ неизбежно осложняет систему вследствие необходимости введения дополнительных параметров. Наиболее важные из них — энергии активации для основной реакции и реакции дезактивации, поскольку их относительная величина определяет,, увеличивается или уменьшается отравление с изменением температуры в реакторе. Другие параметры (такие как теплоты адсорбции для различных веществ) могут стать существенными,, если данной системе соответствует кинетика Ленгмюра — Хиншельвуда. Необходимость введения различных дополнительных параметров будет отмечаться в соответствующих местах текста. [c.159]

Кинетика сушки мелкоизмельченных или гранулированных материалов удовлетворительно изучена применительно к периодическим процессам. Опытным путем установлено, что при сушке во взвешенном слое, в зависимости от физических свойств высушиваемого материала, также как и при сушке неподвижного слоя материала, можно наблюдать во времени два периода первый — с постоянной, а второй — с падающей скоростью сушки. В период постоянной скорости сушки температура поверхности высушиваемого материала приближенно равна температуре мокрого термометра. От этой температуры практически не отличается и температура сушильного агента уже на небольшой высоте над газораспределительной решеткой. [c.28]

Для расчета на ЭВМ трубчатого каталитического реактора с неподвижным слоем катализатора в число входных данных входят кинетика реакции, условия ведения процесса, состав исходных продуктов и т. д. В результате расчета на ЭВМ могут быть определены продольные профили скоростей реакции, скоростей потока, составы потоков, продольные профили температур, материальный и тепловой балансы. Если процесс катали- [c.188]

Излагаемые в настоящей главе макрокинетические методы анализа процесса сушки дисперсных материалов в неподвижном слое имеют общую методологию и одинаково приводят к появлению зон слоя с различной кинетикой процесса сушки частиц и подвижными границами между зонами. Общим неявным допущением является предположение о квазистационарности процесса сушки отдельных частиц относительно медленно изменяющихся внешних локальных условий температуры и влагосодержания сушильного агента. [c.76]

Аналогично могут быть получены расчетные уравнения для сушки дисперсного материала, когда кинетика сушки соответствует последовательным периодам постоянной и убывающей скорости согласно уравнениям (2.1) и (2.20). Как и при расчете неподвижного слоя, для упрощения здесь вновь полагается, что в периоде постоянной скорости сушки температура частиц неизменна и равна температуре мокрого термометра i . В отличие от процесса сушки в неподвижном слое, при стационарном режиме сушки в противоточном движущемся слое граница между зонами сушки в периодах постоянной и убывающей скорости, где влагосодержание материала равно критическому значению Мкр, неподвижна, но также подлежит определению в процессе решения задачи. [c.101]

Кинетические закономерности процесса можно определить, иотользуя экспериментальные данные по динамике адсорбции в неподвижном слое адсорбента. В качестве уравнения кинетики адсорбции вьибираем уравнение массообмена [c.111]

В процессах с движущимся катализатором, а особенно в кипящем слое, влияние гидродинамических факторов еще сильнее, чем в процессах с неподвижным слоем катализатора. Поэтому при их разработке целесообразнее всего исследовать различные стороны процесса отдельно. Активность и стабильность катализатора и кинетику химических превращений наиболее удобно исследовать на проточно-циркуляционных или других кинетических установках. Истираемость катализатора, скорость падения активности, условия регенерации следует изучать в специальных условиях. Целесообразно отдельно исследовать гидродинамические характеристики аппарата. Однако практически последнее редко удается осуществить полностью и с достаточной надежностью и поэтому пока часто нельзя обойтись без предварительного моделирования процесса в целом в лабораторных условиях. Поскольку при этом целью является фактически исследование не катализатора, а аппарата, то лабораторную аппаратуру грелательно выполнять в наибольших возможных размерах, чтобы устранить влияние стенок и других особенностей малых аппаратов. [c.418]

Расчет адсорбционных процессов в неподвижном слое адсорбентов предлагается осуществлять с учетом двух основных факторов, влияющих на характер развития процесса нелинейности изотермы адсорбции и кинетики, определяемой внутренней и продольной диффузией. Представлены аналитические решения вну-тридиффузионных процессов адсорбции на зернах различной геометрии для произвольной нелинейной изотермы с постоянным и переменным эффективными коэффициентами диффузии, функционально зависимыми от степени заполнения адсорбционного пространства адсорбатом. Установлена связь между кинетическими и равновесными характеристиками процесса. [c.5]

Основная задача изотермической динамики адсорбции в неподвижном слое адсорбента была сформулирована академиком М. М. Дубининым [6] и заключается в предвычисленин основных функций процесса динамики адсорбции (L, t) и a(L, t) на основе знания уравнения изотермы адсорбции и основных коэффициентов уравнения кинетики. Задача определения параметров изотермы ТОЗМ и эффективных коэффициентов внутренней диффузии на основе минимального экспериментального материала решена нами в предыдущих разделах. Здесь рассмотрим математическую модель однокомпонентной изотермической динамики адсорбции в неподвижном слое зерен адсорбента для реальных сорбционных процессов. Вообще, как и при моделировании любых физических процессов, в динамике адсорбции принято использовать модели различной сложности в зависимости от поставленной цели. Цель нашей работы — получение аналитических решений системы уравнений, описывающих реальный динамический процесс в системе адсорбируемое вещество — адсорбент как в линейной, так и нелинейной области изотермы с учетом различных размывающих эффектов. Аналитические решения позволят сравнительно легко проанализировать зависимость процесса от основных физико-химических параметров, определяющих равновесные и кинетические свойства системы, а также переходные функции процесса. Математическая модель однокомпонентной динамики адсорбции в неподвижном слое зерен адсорбента включает следующие основные уравнения. [c.58]

В случае же нелинейных изотерм адсорбции рассматриваемые задачи неизмеримо усложняются. Этим объясняется и то обстоятельство, что вплоть до последнего времени такие задачи были исследованы лишь для случая одного размывающего эффекта и отдельных типов нелинейных изотерм [24]. Видимов, в дальнейшем для получения аналитических решений надо идти по пути упрощения некоторых уравнений исходной системы с сохранением нелинейных эффектов таким образом, чтобы адекватность математической модели реальному процессу сохранялась. Здесь встают сложные проблемы математического моделирования процессов адсорбции вообще и динамики адсорбции в неподвижном слое в частности, связанные с выбором простых интерполяционных уравнений кинетики адсорбции, нахождения пределов применимости уравнений и связи кинетических констант этих уравнений с параметрами структуры реальных зернистых адсорбентов. [c.60]

Кинетика ионного обмена. В результате химической реакции в растворе ионы перемещаются по направлению к ионообменной смоле или от нее. В этом случае общая скорость ионообмена будет зависеть от скоростей этапов диффузии через неподвижный слой зерен ионообменной смолы, а также скорости химической реакции на поверхности обмена. Так как ионные реакции протекают с очень большой скоростью, этапом, который определяет скорость процесса, является диффузия ионов через неподвижный спой. На межфазной поверхности системы жидкость — твердое тело практически мгновенно устанавливается равновесие. [c.339]

Можно полагать, что методы совместного кинетико-термодинамического анализа неравновесных процессов окажутся достаточно продуктивными и для описания еще одного важного физико-химического явления, относящегося к возникновению пространствен-но-временных диссипативных структур, — возникновения упорядоченных тепловых волн, движущихся в неподвижном слое зерен катализатора или инертного материала при фильтрации через него реакционноспособной химической смеси. [c.393]

Кинетика ионного обмена. Приведенный ранее анализ кинетики адсорбции в неподвижном слое сорбента применим и для ионного обмена. Как и в случае адсорбции, задача нахождения профиля концентраций в контактирующих фазах, длины слоя или времени процесса заключается в решении системы уравнений материального баланса (20.19), кинетики (20.20) и изотермы (20.56). В случае равнозарядных ионов решение задачи кинетики ионного обмена и ленгмюровской адсорбции в отсутствие продольного перемешивания представляется едиными уравнениями (20.46) и (20.47), различающимися лишь выражением фактора разделения г. В случае более сложных изотерм решение системы уравнений кинетики обычно находят численным методом с помощью ЭВМ. [c.212]

Процесс реагирования углерода с паро-воздушньш дутьем более сложный, чем реагирование нри воздушном дутье. В настоящее время еще недостаточно исследованы механизм, кинетика реакций и динамика газообразования этого ироцесса. Типичная картина динамикигазообразования в неподвижном слое ири паро-воздушном дутье показана па рис. 105. Протяженность кислородной зоны оказывается примерно одинаковой при воздушном и паро-воздушном дутье. [c.199]

В реакторе с псевдоожиженным или подвижным катализатором продолжительность процесса непосредственно не измеряется. При изучении кинетики этих систем используется такая величина, как отношение (весовое) скорости подачи катализатора к скорости подачи нефтяного сырья. Эта тема рассмотрена очень кратко, главным образом по статье Шенкленда и Шмитконса [97], которые в основу своих рассуждений положили предложенное ими эмпирическое уравнение, подобное уравнению (1) для случая неподвижного слоя катализатора. Средняя интенсивность протекания каталитических превращений углеводородов при данной продолжительности процесса выражается формулой [c.449]

Все катализаторы крекинга подвержены деактивации, происходящей тем быстрее, чем выше активность катализатора. Потеря активности сопровождается превращениями, которые не рассматриваются в классической кинетике и катализе. Эти превращения хорошо описываются теорией ВПП с ее помощью удалось объяснить особенности каталитического крекинга, за исключением различий в селективности, при использовании экспериментальных реакторов с неподвижным слоем катализатора и промышленных аппаратов с движущимся или псевдоожиженным слоем. Теория ВПП позволяет установить схему первичных реакций при крекинге индивидуальных углеводородов, а также оцепить поведение свежего незакоксованного катализатора в начальной стадии процесса. Это открывает возможность дл изучения природы активных центров кинетическими методами. [c.116]

Для этого сложный процесс разбивается на ряд этапов, или уровней закономерности процессов в каждом уровне не зависят от масштаба этого уровня. Влияние масштаба учитывается взаимодействием между составными частями. Так, для моделирования реакторов с неподвижным слоем М. Г. Слинько предлагает в качестве первого этапа создание кинетической модели, включающей количественные зависимости скорости всех возможных реакций в данной системе от концентраций, температуры, давлений в достаточно широком диапазоне изменения этих условий, т. е. тщательно изученную кинетику процесса, не осложненную влиянием макрофакторов. [c.175]

На уравнениях для режима идеального вытеснения можно основывать тепловые расчеты промышленных проточных адиабатических реакторов с неподвижным слоем катализатора, хотя режим перемешивания в них может и отличаться от режима идеального вытеснения. Это объясняется близостью величин D d Idl ) и X d TfdP), что делает справедливым последующие расчеты и для аппаратов с продольным перемешиванием (режим 2 в табл, ЛАП.1), Заметим, что, как показано ниже, для расчета ДГад не нужны данные о кинетике процесса, т. е. нет необходимости в определении вида зависимости гц — Гц(С1, Г). [c.282]

Исследования кинетики горения серного колчедана проводились главным образом в Советсксм Союзе [2, 17, 66]. Горение колчедана в неподвижном слое (применительно к условиям обжига в механических печах) изучалось К. М. Малиным [2] и Б. Д. Мельниксм Г67 . Применительно к процессу обжига колчедана во взвешенном состоянии (печи пылевидного обжига) скорость горения изучалась в Уральском научно-исследовательском химическом институте [68, 69], а также в Ивановском химико-технологическом институте [70] и других [71]. [c.57]

Основные уравнения химической кинетики, а также закономерности тепло- и массообмена не имеют существенных различий для реакторов с фильтрующим, кипящим (КС) или движущимся слоем катализатора. В кинетических уравнениях, характеризующих реакторы кипящего слоя, изменяются лищь абсолютные величины составляющих этих уравнений по сравнению с неподвижным слоем. Так, значения k во взвешенном слое могут увеличиться в 3—10 раз за счет изотермического режима в реакторе КС по сравнению с адиабатическим в реакторе фильтрующего слоя, с одновременным увеличением эффективной (используемой) поверхности катализатора. Величина движущей силы процесса АС за счет перемешивания в реакторе КС может значительно понижаться по сравнению с реактором фильтрующего слоя, работающем при режиме, близком к идеальному вытеснению. Понижение АС тем больше, чем больше заданная степень превращения и чем выше порядок каталитической реакции. При малых степенях превращения и первом или псевдомолекулярном порядке реакции (частом для каталитических реакций) величины АС мало отличаются. [c.151]

Во втором случае гидратация проводится на мелкодисперсных скелетных катализаторах, которые хранят под водой и подают в реактор в виде суспензии в воде. Наиболее простым является синтез в периодическом реакторе с мешалкой. При этом АН добавляется к суспензии меди Ренея в воде со скоростью, обеспечивающей регулирование температуры в реакторе. В данном процессе конверсия нитрила находится в пределах 65 - 80%, содержание АА в конечном растворе -до 45%, кратность использования катализатора (до регенерации) - 15 [39]. Имеются также данные о непрерывном синтезе в двух или трех последовательных реакторах с циркуляцией катализатора в каждом из них при противоточном движении реакционной смеси и катализатора [40]. Очевидно, что аппаратурное оформление процессов с суспендированным катализатором более сложно, чем процессов с неподвижным слоем катализатора. Закономерности гидратации на скелетной меди в проточно-циркуляционной системе, в том числе эмпирическое уравнение кинетики процесса, описаны в работе [41]. [c.14]

С помощью таблиц Оплера и Хистера [31] также можно определить данные для неподвижного слоя, когда кинетика процесса позволяет применять общий коэффициент переноса массы. [c.93]

Изучали кинетику процесса обжига пирротинового концентрата в условиях неподвижного и взвешенного слоев сернокислотного производства. [c.143]

Приведенная выще диффузионная кинетика использовалась для расчета промыщленного процесса в сларри-реакторе на мелком зерне катализатора и в реакторе с неподвижным слоем крупного зерна. [c.111]

Коэффициент р, отражающий влияние кинетики процесса на ширину сорбционного фронта, в общем случае является функцией толщины неподвижного слоя жидкости около частицы А, удельной поверхности 8 на границе сорбент — раствор, через которую происходит диффузия ионов внутрь частиц, и коэффициента диффузии сорбируемого иона в растворе [c.87]