Химические реакторы периодического действия

Аналогичные временные и концентрационные характеристики получаются в химических реакторах периодического действия. [c.101]

Наиболее простой вид имеет математическая модель химического реактора периодического действия. Будем считать, что в реакторе идет единственная реакция превращения вещества X в вещество У ио схеме аХ->У, где а — стехиометрический коэффициент. Предположим, что порядок реакции равен п (часто полагают а = п, см. раздел 1.4.). При периодическом проведении процесса исходный материал с заданной концентрацией с о вещества X загружается в момент времени / = О и находится в реакторе в течение определенного времени до достижения некоторой конечной концентрации вещества X. Уравнение, описывающее процесс изменения концентрации в объеме реактора имеет вид [c.244]

Подставляя соотношение (15.55) в уравнение (15.53), получим обыкновенное дифференциальное уравнение, описывающее изменение состава в ходе обратимой реакции в нестационарном режиме в химическом реакторе периодического действия [c.536]

ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКТОРЫ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ [c.122]

В работе рассмотрены основные вопросы математического моделирования химических реакторов периодического действия с постоянным объемом реакционной смеси. Примеры иллюстрируют наиболее распространенные режимы работы периодических аппаратов при проведении изотермических реакций, а также реакций с большим тепловым эффектом. В последнем случае характерны программное управление реактором и наличие технологических ограничений на параметры процесса. [c.213]

Реактор идеального смешения периодического действия. Уравнения, описывающие изотермический процесс в химическом реакторе периодического действия, совпадают с уравнениями (3.10) и (3.11), если в них условное время контакта реагентов заменить на время процесса . [c.103]

Пример 11. Пусть основной технологической операцией в реакторе периодического действия является химическая реакция [c.146]

Недостатки реакторов периодического действия большие затраты труда на вспомогательные операции и процесс, значительные затраты времени на заполнение, опорожнение и очистку, трудность управления качеством целевых продуктов. Следовательно,, с одной стороны, периодически действующие реакторы особенно пригодны для производства небольших количеств продукта или для получения различных продуктов на одном и том же технологическом оборудовании. С другой стороны, для химической переработки больших количеств продуктов почти всегда экономичнее использование реакторов непрерывного действия. [c.131]

В реакторы периодического действия реагенты загружаются одновременно в начале операции. После определенного времени, необходимого для достижения заданной степени превращения, выгружается продукт реакции. Основные параметры химического процесса (состав, температура или давление) изменяются во времени. Продолжительность реакции можно измерить непосредственно, например, хронометром. [c.27]

Для реактора периодического действия, когда д = О, стационарное состояние является также состоянием химического равновесия, поскольку скорость реакции равна нулю. Однако для реакторов рассматриваемого типа в общем случае это не так. [c.15]

Возможно ли, что трубчатый реактор идеального вытеснения имеет более чем один профиль стационарного состояния для данных параметров и условий подачи Так как изменение содержимого реактора периодического действия во времени точно соответствует изменению содержимого трубчатого реактора идеального вытеснения по расстоянию, то этот вопрос может быть сформулирован следующим образом возможно ли, что в реакторе периодического типа имеется более чем один путь реакции при данных условиях Повседневный опыт дает отрицательный ответ на поставленный вопрос, иначе воспроизводимость химических экспериментов вызывала бы серьезные сомнения. Для более строгого доказательства можно сослаться на теорему (гл. III), утверждающую, что решение дифференциальных уравнений первого порядка [c.123]

По организационно-технической структуре операций химические реакторы делятся на реакторы периодического действия и реакторы непрерывного действия. [c.120]

Коксование — это сложный двухфазный эндотермический процесс, в котором протекают термофизические превращения коксуемого сырья и химические реакции с участием компонентов его органической части. Коксование проводят в коксовых печах, являющихся реакторами периодического действия с косвенным нагревом, в которых теплота передается к коксуемой угольной шихте через стенку реактора. Поэтому термофизические процессы при коксовании включает [c.165]

W—скорость химической реакции в реакторе периодического действия, моль/(мЗ с) [c.13]

Выше было показано, что простые реакторы с мешалками периодического действия с относительно высоким значением коэффициента теплоотдачи пленки конденсирующегося пара можно масштабировать только внутри очень узкой области, чтобы сохранить скорость теплопередачи в единице массы. Добиться этого невозможно, когда поддерживают гидродинамическое подобие, но возможно при включении рециркуляционного контура и выносного теплообменника в систему с реактором периодического действия. Это позволит выполнить условия равенства скоростей теплопередачи на единицу массы и гидродинамического подобия между установками небольших и значительных размеров. Последнее условие не является, конечно, необходимым для процессов, определяемых скоростью химической реакции Наоборот, гидродинамическое подобие целесообразно сохранить при масштабировании процессов, определяемых скоростью диффузии. [c.157]

Реактор периодического действия представляет собой простей-щий тип реактора, и задача исследования динамики для него решается сравнительно просто. Для более сложных моделей исчерпывающей информации о динамических свойствах объекта получить уже не удается. Это связано в первую очередь с тем, что дифференциальные уравнения математических моделей химических реакторов являются нелинейными в общем случае. [c.246]

Математическое описание процессов, протекающих в реакторах о перемешиванием в объеме, уравнениями локальной кинетики можно составить даже на основании данных пассивного эксперимента (не говоря уже о случаях, когда мы располагаем данными активного эксперимента). Для процессов, протекающих в реакторах без перемешивания в направлении потока, а также в реакторах периодического действия выявление локальной кинетики по сравнению с изучением химической кинетики в ее обычном понимании значительно упрощается. [c.43]

В современных крупнотоннажных производствах реакторные химические процессы осуществляют преимущественно в аппаратах непрерывного действия. В малотоннажных и многоассортиментных производствах по технико-экономическим соображениям часто выгодно применять реакторы периодического действия. Математические модели таких реакторов, как показано ниже, принципиально отличны друг от друга. Поэтому в основу предлагаемой классификации кладется в первую очередь принцип непрерывности и периодичности процесса (табл. 1). [c.45]

Согласно представленной классификации, примеры промышленного оформления химических реакторов будут даны применительно к трем указанным группам реакторов непрерывного действия, имея в виду, что реакторы периодического действия применяют преимущественно для процессов, протекающих при наличии жидкой фазы и в большинстве случаев оформляют но типу реакторов первой группы. [c.46]

Методику исследования химических процессов, протекающих в реакторах периодического действия, изложим применительно к двум наиболее характерным случаям единовременной загрузке [c.159]

Пример XI-1. Моделирование системы автоматического регулирования температурного режима реактора. Рассмотрим пример построения математической модели типичного химико-технологического объекта — реактора периодического действия (рис. Х1-15). Реактор выполнен в виде толстостенного резервуара, в котором проводится химическая реакция [c.256]

При точном анализе динамики трубчатых реакторов необходимо учитывать одновременно влияние как химических, так и физических и физико-химических процессов на динамику состава. При движении определенного конечного элементарного объема по трубке реактора в этом объеме происходит изменение состава прежде всего вследствие химической реакции. Этот процесс в основе своей сходен с процессами в реакторах периодического действия, когда интервал между заполнением и освобождением реактора равен времени, за которое частица реакционной смеси проходит через реактор. Но, кроме этого, на динамику состава влияют процессы, протекающие в жидкости при ее течении и связанные с механическим перемешиванием и диффузией. Влияние этих процессов на динамику состава в предположении ламинарного течения жидкости описано в гл. 11 и 12. Таким образом, точное решение динамики трубчатых реакторов очень сложно и до сих пор не было получено. [c.538]

Кроме того, производительность реактора периодического действия ниже, чем реактора идеального вытеснения, работающего непрерывно, потому что при использовании периодически действующего реактора затрачивается некоторое время на загрузку реагентов, после чего в нем происходит химическое превращение. По окончании реакции производят опорожнение реактора, на что также требуется определенное время (рис. 30). Следовательно, работа такого реактора складывается из чередующихся циклов загрузка— химическое превращение — разгрузка. При этом полезным периодом работы реактора является стадия химических превращений, время которой определяется по уравнению (П1.57). Производительность периодического реактора зависит от продолжительности операций в целом . [c.96]

Эффективность работы реактора периодического действия может характеризоваться степенью или коэффициентом использования времени работы реактора, который равен отношению продолжительности этапа химических превращений к продолжительности всего цикла [c.96]

Эти работы вызвали большой интерес в научном мире, и многие химики стали использовать бытовые микроволновые печи для проведения химического синтеза с целью его ускорения. Однако многие исследователи убедились, что использование бытовой печи в химической лаборатории небезопасно. В настояш,ее время уже созданы лабораторные микроволновые установки. Наиболее совершенные из них разработаны австралийскими учеными совместно с СЕМ Соф. (США). Это СМЯ - микроволновый реактор непрерывного действия (рис. 2) и МВЯ - микроволновый реактор периодического действия (рис. 3). [c.10]

Отметим также, что скорость химического процесса не зависит от того, проводится ли реакция в реакторе периодического действия или в непрерывном режиме (в реакторе идеального вытеснения или смешения). При этом необходимо иметь в виду, что при проведении химического процесса в реакторе идеального смешения производная от концентрации вещества по времени не является скоростью акции и изменение концентрации какого-либо -реагента описывается дифференциальным уравнением [c.179]

Таким образом, в случае параллельных реакций первого порядка (в общем случае для реакций одинакового порядка) по исходному веществу дифференциальная и интегральная селективность для реактора идеального смешения не зависят ни от времени, ни от конверсии (Хд), оставаясь постоянными на протяжении всего химического процесса при заданных условиях, и определяются стехиометрией и константами скоростей реакций. Это относится также к реакторам периодического действия и вытеснения. [c.189]

На основе этой модели выведены уравнения для реактора периодического действия, противоточной колонны и прямоточного непрерывного реактора. Теоретические данные подтверждены экспериментально при исследовании массопередачи с химической реакцией в системе уксусный ангидрид — бензол — вода. Коэффициенты массопередачи были оценены предварительно в системе бензол — вода — уксусная кислота. Затем раствор уксусного ангидрида концентрации 0,5—1 М контактировался с водой в пульсирующей колонне и учитывалось влияние химической реакции. В качестве измеряемого показателя выбрали концентрацию уксусного ангидрида в выводимом бензольном потоке. Расхождение между экспериментальными и теоретическими данными составляло 5%. [c.361]

Уравнения типа (3.25.19) и (3.25.20), (3.25.32) и (3.25.33) широко применяются в инженерной химии для расчета химических реакторов периодического действия [63—65]. Отсутствие сведений о зависимостях Ср (или Су), дН д1 )т,р (или dUldlr)r,v) от температуры и состава системы вынуждает прибегать к разного рода приближениям. Предположим, что исследуемая система близка к совершенному раствору. Тогда [c.215]

Большинство химических реакторов периодического действия в отличие от непрерывнодействующих являются типовыми аппаратами. Изготовители типовых реакторов стремятся снизить до минимума степень риска при их масштабировании путем оснащения аппаратов деталями, смена которых возможна без демонтажа реактора, а иногда и без подъема крышки. [c.147]

Проблема устойчивости реактора периодического действия была сформулирована и решена итальянским ученым Ф. Форабо-ски в 1960 годуНасколько нам известно, в этой работе впервые нснользовался прямой метод Ляпунова для анализа устойчивости. химических систем. [c.171]

Отсюда следует, что любой элемент жидкости или газа, движущийся в одном из кольцевых каналов, ведет себя совершенно так же, как в реакторе периодического действия. Степень превращения, достигаемая внутри такого элемента, может быть, следовательно, получена интегрированием обычных уравнений химической кинетики. Однако для нахождения средней степени превращения на выходе из реактора необохдимо осуществить [c.66]

Выбор между реактором периодического действия и реактором смешения зависит, разумеется, от большого числа факторов, из которых одним из самых важных является объем производства. При массовом производстве всегда предпочтителен непрерывный процесс, однако при этом необходимо учитывать влияние самого реактора на качество целевого продукта. Пластмассы никогда не являются химически однородными веществами они представляют собой смеси веществ, имеющих сходную общую структуру и различные молекулярные веса. Это является естественным следствием вероятностного характера самой реакции не каждая молекула активируется или претерпевает соответствующее соударение в один и тот же момент времени, и поэтому молекулы полимера имеют совершенно различную длину цепи. Действнтельно, если М. "оиомер и Р,- — полимер с чис/юм звеньев г, то мы имеем последовательность реакций тина [c.114]

Признаком операции считается сохранение определенной закономерности ее протекания. Выделение того или иного элементарного процесса в качестве самостоятельной операции зависит как от его физико-химической природы, так и от целей исследования. Например, при расчете объема реактора периодического действия по материальному балансу и длительности техиологическо1"[ стадии процесса в качестве операции можно п )пнять элементарный технологический процесс при исследовании же аннарата периодического действия как объекта автоматического или автоматизированного управления необходима более глубокая детализация технологического процесса, Та1с, в качестве отдельной операции следует выделить включение перемешивающего устройства, хотя для составления материального баланса в такой детализации нет необходимости. [c.20]

Кинетика химических реакций. В реакторах емкостного типа обеспечивается интенсивное перемешивание, поэтому при сравните,чьио небольших объемах реакционной массы эти реакторы адекватно описываются моделями идеального вытеснения во времени. Если реакция идет без изменения объема реакционной массы или его изменением можно пренебречь ввиду малости, то продолжительность основной технологической онерации в реакторе периодического действия можно определить из законов формальной химической кинетики. [c.94]

Последнее соотношение явилось причиной того, что в современной физико-химической литературе скорость химических реакций и скорость превращений выражают через йс16,1. При расчетах реакторов, однако, это может вызвать путаницу, особенно для непрерывного процесса в установившемся режиме, где концентрации не зависят от времени пребывания в реакторе. Выражение d /iii в уравнении (П,3) — по сути дела не скорость реакции и пе скорость превращения это скорость изменения концентрации в реакторе периодического действия вследствие химической реакции. [c.41]

Реакторы периодического действия часто используют, еслп скорость производства мала или время реакции велико. Они могут быть прпспособлены для широкого диапазона условий реакции, поэтому их используют в тех случаях, когда на одной установке производят различные химические продукты (например, в фармацевтической промышленности). Периодическое производство обладает некоторыми преимуществами по сравнению с непрерывным, если с заметной скоростью протекают побочные процессы или существует опасность загрязнения сырья (например, прп биологической ферментации). Капитальные вложения на создание периодического реактора (включая вспомогательное оборудование) обычно относительно низки. [c.72]

Реакторы периодического действия просты по конструкции, тре буют мало вспомогательного оборудования и поэтому особенно приспособлены для проведения опытных работ по изучению химической [c.103]

Пусть периодически действующий реактор заполнен жидкостью, содержащей реагент А и находящейся в макросостоянии. Поскольку химический процесс в каждой глобуле протекает как бы в миниатюрном реакторе периодического действия, степень превращения вещества А во всех глобулах одинакова и аналогична величине Х , достигаемой в этом реакторе при нахождении жидкости в микросостоянии. Таким образом, для процессов, проводимых в периодически действующих реакторах, степень сегрегирования молекул не оказывает влияния ни на степень превращения исходных веществ, ни на состав полученных продуктов. Это положение справедливо, разумеется, только тогда, когда в каждой глобуле содержится достаточно большое количество молекул. [c.302]

Анализ, который проведен ниже, применим также к из енпю химических реакторов непрерывного действия с мешалкамп. Обычно производительность таких систем ниже, чем реакторов периодического действия или трубчатых, но управлять ими проще. [c.86]

Помимо термодинамических и кинетических факторов, определяющих характер химических процессов, давно было отмечено некоторое влияние на ход и исход реакций, главным образом на полноту конверсии реагентов, также еще и гидродинамических факторов. Даже в лабораторных условиях классического препаративного синтеза, равно как и в условиях эксплуатации старых промышленных реакторов периодического действия, например в производстве анилиновых красителей, большое значение придавалось механическому перемешиванию массы реагентов и процессам конвекции. Но так как в подавляющем большинстве случаев такие процессы происходили в гомогенных жидких средах и скорость потока масс при этом была прастическн несопоставима со скоростью реакций, гидродинамические факторы оказывали все-таки незначительное влияние на кинетику химических процессов. [c.143]

Качественно новым этапом описания процессов, протекающих в ферментационной среде бнореактора, явилось развитие представлений о существовании в аппарате отдельных зон, характеризующихся различным уровнем смешения. В основу моделирования возможных ситуаций в бпореакторе положены модели микросмещения и сегрегации. С физико-химической точки зрения ферментационная среда представляет собой многофазную систему, качественно описываемую двухуровневой иерархической схемой, где на нижнем уровне находятся отдельные составляющие среды — клетки, диспергированные капельки субстрата, а на верхнем— крупномасштабные скопления в виде клеточных агломератов, глобул из клеток, субстрата и пузырьков газа. Размер и количество этих скоплений зависит от степени турбулизацин среды. При этом ферментационную среду, соответствующую смешению уровня агрегатов, можно рассматривать как сегрегированную систему, поведение которой соответствует множеству реакторов периодического действия, в которых происходит рост и развитие микроорганизмов в течение времени ферментации. Размер клеточных агломератов и глобул зависит как от сил, сцепленных между элементами их составляющими, так и от интенсивности перемешивания в биореакторе, количественной характеристикой которой может служить величина диссипации энергии в данной области аппарата и связанная с ней величина внутреннего масштаба турбулентных пульсаций [c.147]

Совиадение уравнений происходит, но есть и различия уравнение только формально напоминает уравнение для реактора периодического действия. Когда мы говорим о реакторе периодического действия, то нмем ввиду время кинетики процесса химического превращения, например, среднее время мо явмолекулярноя нлв бямолекулярно реакции. [c.30]

Так, если продолжительность реакции велика, то используют реакторы периодического действия. Оии могут быть приспособлены для широкого диапазона условий реакции, позроляют проводить в одном аппарате несколько последовательных операций (отстаивание, экстракция, промывка, разделение слоев и т. д.) и достигнуть максимальной конверсии исходного сырья. Кроме того, в малотоннажных производствах иа одном и том же оборудовании можно получать различные химические продукты. [c.232]

Некоторые важные работы выполнены Ритема [9—12] и посвящены исследованию реакций в системе жидкость — жидкость. Основная мысль исследователя заключается в том, что коалесценция п диспергирование оказывают определяющее влияние на массоперенос, сопровождающийся химической реакцией, в системе жидкость — жидкость. Поэтому все реакции, кроме самых медленных, контролируются массопередачей. Ритема [9] рассматривает степень дисперсности и влияние поверхностно-активных веществ (ПАВ). Результаты исследования в реакторе периодического действия представлены для системы бензол — вода перемешиваемой со скоростью 1300 об/мин. Степень дисперсности контролировали по интенсивности проходящего света. Показано, что равновесный размер капель не был достигнут в течение 6 ч. Это, очевидно, выдвигает серьезные сомнения в возможности проектирования непрерывных реакторов на основе данных, полученных в реакторе периодического действия. [c.362]