Время пребывания, распределение времени пребывания, перемешивание в химических реакторах

В реакторах с механическим перемещиванием газ (как правило, воздух) подают в культуральную среду под давлением через разбрызгиватель — кольцо с множеством маленьких отверстий либо трубку с одним отверстием. В первом случае образуются мелкие пузырьки воздуха и обеспечивается их более равномерное распределение, однако разбрызгиватели в виде трубок используются чаще, поскольку они реже закупориваются. Для равномерного распределения газа по всему объему биореактора используются мешалки — одна или несколько. Они разбивают крупные пузырьки воздуха, разносят их по всему реактору и увеличивают время пребывания в культуральной среде. При сильном перемешивании средний размер пузырьков в больших биореакторах практически не зависит от размера отверстий в разбрызгивателе. Эффективность распределения газа зависит прежде всего от типа мешалки, числа оборотов и физико-химических свойств среды. Если размер биореактора слишком велик, а газ, поступающий из разбрызгивателя, распределяется по объему неравномерно, то даже при энергичном перемешивании гомогенизировать среду не удается. [c.358]

Прежде всего ясно, что не все молекулы, входящие в реактор с временем контакта 0 = Vlq, проведут в нем одинаковое время 0. Вследствие интенсивного перемешивания некоторые из них пройдут реактор почти мгновенно. Именно нз-за того, что такие молекулы вносят очень малый вклад в химическое превращение, объем реактора идеального смешения приходится делать большим. Чтобы найти функцию распределения времени пребывания в реакторе, можно поставить следующий эксперимепт. В момент i = О в реактор впрыскивается короткий импульс нейтрального трассирующего вещества и измеряется концентрация этого вещества в выходящем из реактора потоке. Если концентрация в момент t равна с (г), то количество молекул, выходящих пз реактора в течение малого промежутка времени от i до i - - dt, будет пропорциональное (i) dt. Общее число молекул, вышедших из реактора, пропорционально [c.198]

Распределение времени пребывания реакционной смеси всегда имеет место в реакторах с перемешиванием (рис. 2.58,а). Какая-то часть входящего потока быстро достигает выхода. Время для превращения веществ будет небольшим. Другая часть потока долго находится в реакционной зоне. На выходе все части потока перемешиваются. Если за время пребывания каждой порции реакционной смеси акт химического превращения (т. е. превращения молекулы исходного вещества в продукт) заканчивается, то распределение времени пребывания не скажется на общем превращении. Но возможны длительные, многоэтапные преврашения. Полимеризация - последовательное присоединение молекул мономера к растущей цепочке образующегося продукта. Длина полимерной цепи зависит от времени проведения реакции. В проточном реакторе с перемешиванием из-за различного времени пребывания отдельных частей потока в нем на выходе будем иметь смесь полимерных молекул с различной длиной цепи, или с различной молекулярной массой. Неоднородность молекулярно-массового состава продукта сказывается на его качестве. [c.130]

Глава 4. Время пребывания, распределение времени пребывания, перемешивание в химических реакторах [c.255]

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]

В химических реакторах изменение концентрации взаимодействующих веществ связано с продолжительностью химического процесса и временем пребывания реагирующих веществ в зоне реакции. Оно зависит от гидродинамического типа реактора и определяется в значительной степени его конструкцией. Поэтому в большинстве химических реакторов время пребывания отдельных элементов потока в реакционном объеме неодинаково. В связи с этим для расчета реактора не достаточно знания истинного времени химической реакции, полученного из ее кинетического уравнения. Для нахождения степени превращения при осуществлении химического процесса в реакторе требуется определение распределения времени пребывания реагирующих веществ в реакционном объеме и условий перемешивания в нем. [c.480]

Известно [Ч, что время, необходимое для достижения заданной степени превращения химических реакций выше пулевого порядка, зависит от гидравлической обстановки процесса. В аппаратах непрерывного действия продольное перемешивание вещества замедляет скорость химического превращения. При продольном перемешивании время пребывания отдельных молей жидкости в объеме реактора может значительно отклоняться от средней величины т. Знание истинного закона распределения времени пребывания частиц жидкости в реакционной зоне аппарата С(В) имеет большое значение для выбора его оптимальных размеров и правильного технологического режима эксплуатации. [c.406]

Под перемешиванием обычно понимают процесс распределения сырья в потоке плазмы, осуществляемый с целью достижения заданной степени однородности концентрации, скорости и температуры среды в поперечном сечении реактора за время, меньшее времени пребывания среды в реакторе. Скорости плазмохимических реакций столь высоки, что характерная продолжительность химических превращений становится сравнимой с характерной продолжи- [c.109]

Распределение времени пребывания реакционной смеси имеет место в реакторах с перемешиванием (рис. 4.51, а). Какая-то часть вхо-дяшего потока быстро достигает выхода, другая часть потока долго находится в реакционной зоне, соответственно разным будет время для превращения веществ. На выходе все части потока перемешиваются, и если за время пребывания каждой порции реакционной смеси акт химического превращения молекулы исходного вещества в продукт заканчивается, то после смешения всех потоков на выходе усредненное [c.182]