Процессы в реакторах, протекающие без переноса тепла

Выбор оптимальной конструкции химического реакт м далеко не простое дело. Знать кинетику реакций, лежаЭ цх Ценове того или иного процесса,— хотя это само по себе важно ще не значит уметь осуществить промышленный вариант процст к , поскольку протекание химической реакции в промышленном реакторе всегда осложняется переносом тепла и массы. Помимо кинетических данных, необходимо располагать расчетным методом, позволяющим выбрать тип химического реактора определенного размера, в котором желаемая реакция могла бы протекать в оптимальных условиях. [c.3]

Другим источником неустойчивости процесса может быть перенос тепла вдоль оси реактора путем конвекции или теплопроводности. Опасность перехода в неустойчивый режим тем больше, чем дальше гидродинамический режим реактора от идеального вытеснения, и максимальна в режиме идеального смешения, когда теплообмен между всеми частями реагирующего потока протекает беспрепятственно. [c.298]

Доля объема слоя, занимаемого одной частицей, очень мала. Поэтому слой можно представить в виде гомогенного реактора, в котором протекает химическая реакция, описываемая формальным кинетическим уравнением. Процессы переноса тепла и вещества через слой могут быть охарактеризованы эффективными коэффициентами диффузии, теплопровод- [c.59]

Впервые моделирование было использовано в аэро- и гидромеханике [4-7]. С этой целью была развита теория подобия, основанная на физическом моделировании, в котором природа процесса и модели одинаковая. В химической технологии физическое моделирование широко используют для изучения тепловых и диффузионных процессов [8]. В химическом реакторе протекают химические реакции, и происходит перенос тепла и вещества. Их взаимное влияние и результаты процесса зависят от размера и типа реактора. Поэтому для изучения химических процессов и реакторов теорию подобия [9, 10] применяют весьма ограниченно [11-13]. Для изучения этих процессов используют преимущественно математическое моделирование [11-16], поскольку оно позволяет тождественными уравнениями описывать свойства процесса различной природы. Математическая модель может быть знаковой, представленной уравнениями, и реальной, представленной физическим объектом, как правило ЭВМ. В дальнейшем под моделью подразумевается знаковая или реальная математическая модель, адекватно отражающая физико-химические превращения и явления переноса тепла и вещества в изучаемом процессе и используемая для масштабного перехода. Статистические модели, описывающие процесс как черный ящик , для этой цели не пригодны. [c.5]

Естественно, что выделение существенных составляющих, т.е. вносящих значительный вклад в общую картину процесса, по разным признакам (характеристическое время и интенсивность) не всегда может привести к одинаковому результату. Так, в работе [208] был рассмотрен переходный режим в слое катализатора в парокислородном конверторе метана. В этом процессе реакция протекает в узкой зоне так, что в большей части слоя (более 90% всего объема) происходит фильтрация потока через зернистый слой. Естественно, в стационарном режиме в этой части слоя температуры потока и зерен катализатора одинаковы. В случае добавления инерционного члена при описании переходного режима его расчетное время составляет 20 мин. Экспериментально установлено, что переходный процесс длится более 1 ч. При этом необходимо учитывать такую составляющую, как перенос тепла между потоком и зернами катализатора, роль которой несущественна в стационарном режиме. Учет этой составляющей позволил достаточно точно предсказать переходный режим в реакторе. [c.154]

В промышленной практике используются аппараты, в которых процессы тепло- и массообмена проводятся в тонких слоях жидкости, взаимодействующих с теплообменной поверхностью, или в газо-жидкостных реакторах, где процессы переноса теплоты и массы происходят через подвижную границу раздела фаз. Как правило, в таких аппаратах время пребывания одной из фаз невелико, а тепло- и массообменные процессы протекают с высокой интенсивностью. [c.248]

В зависимости от того, какой фактор является решающим, основной размер реактора может определяться временем протекания процесса (если процесс протекает в кинетической области), скоростью переноса вещества из одной фазы в другую (если процесс протекает в диффузионной области) или скоростью подвода (отвода) тепла. В двух последних случаях расчет ведут как в случае расчета массообменной и теплообменной аппаратуры. [c.458]

Влияние внешних процессов переноса массы и тепла можпо исключить выбором подходящего реактора или разбавлением катализатора инертными частицами. Процессы переноса внутри зерна являются свойствами катализатора, но влияние этих процессов можно свести к минимуму, если уменьшить размер зерна. Указанных трудностей иногда можпо избе кать, изучая кинетику в условиях, когда реакция протекает медленно, или приготовляя специальные зерна катализатора нанесением тонкого слоя активного катализатора па инертные сферы или цилиндры [24]. Заметим, однако, что в первом случае кинетика и механизм реакции могут измениться, если, нанример, температура или давление существенно понижены, а во втором случае специально приготовленный катализатор может отличаться по свойствам от практически используемого даже при одинаковом способе приготовления. [c.8]

Предполагают, что перенос тепла и вещества в направлении газового потока осуществляется лишь при помощи вынужденной конвекции. Принимается также, что из-за высокой скорости тепломассопередачи между газом и зерном катализатора температурными и концентрационными перепадами между ними можно пренебречь. Другим обычным допущением является предположение о том, что градиенты по радиусу реактора для слоя катализатора, работающего даже в неадиабатических условиях, отсутствуют. Наконец, всегда предполагают, что процесс выжига протекает без изменения реакционного объема. Кроме того, рассматривается только одна химическая реакция, кинетическое уравнение для скорости которой (и, мольм с ) имеет вид (4.2). [c.83]

В настоящей монографии рассмотрены только гомогенные изотермические реакции, в то время как соответствующие про-мьпнленные процессы часто протекают в гетерофазных системах с неоднородными нолями концентраций и температур внутри реактора. Для математического моделирования таких систем прежде всего необходимо выбрать адекватную кинетическую модель процесса, правильно описывающую химические превращения компонентов. Изложенный в книге материал должен помочь сделать такой выбор научно обоснованным. После того как кинетическая модель выбрана, явления переноса вещества и тепла в реакторе могут быть учтены при построении общей математической модели процесса стандартными методами. Возникающие при этом задачи относятся уже к области макрокинетики и, следовательно, выходят за рамки настоящей монографии. Вместе с тем совершенно ясно, что развитие макрокинетики реакций образования и превращения полимеров, столь важной для математического моделирования промышленных процессов их синтеза и химической модификации, невозможно без хорошо разработанных методов описания истинной химической кинетики соответствующих реакций. Эти методы, подробно изложенные в данной книге, могут быть с успехом использованы и нри решении многих макрокине-тических задач химической технологии получения и модификации лолимеров. [c.362]

Химические процессы в реакторах представляют собой существенно нелинейные объекты с сосредоточенными и распределенными параметрами. Эти процессы могут протекать как при отсутствии, так и при наличии переноса тепла. В последнем случае модели реакционных процессов дополняются моделями тепловых процессов. Нелинейность и распределенность параметров таких объектов значительно ограничивает возможности аналитического исследования их математических моделей. Тем не менее, иногда указанных трудностей можно избен ать использованием математических методов преобразования нелинейных операторов к квазилинейным путем замены переменных. Как показано нинче, подобный прием применим, например, при исследовании нестационарных режимов процессов в по-литропических реакторах (для реакции второго порядка — объект с сосредоточенными параметрами — и для реакции п-го порядка — модель идеального вытеснения), а также нестационарного процесса, протекающего в адиабатическом трубчатом реакторе (диффузионная модель). [c.65]