Выбор идеального реактора

Выбор идеального реактора [c.131]

Однако этот профиль не дает оптимальной системы, поскольку, очевидно, лучшие условия достигались бы при выборе большего реактора идеального смешения и меньшего реактора идеального вытеснения. Аналогично, при соответствии режима работы реактора идеального смешения условиям точки С и построении профиля для комбинированной системы лучшие условия достигались бй в системе с использованием меньшего реактора идеального смешения. Для условий в точке Н (точке равного наклона двух кривых) система реакторов идеального смешения будет оптимальной. [c.341]

Далее рассмотрим выбор схемы реактора, режим его работы, оптимизацию и особенности процесса. Поскольку теплообменные элементы, смесители и распределители потока должны обеспечить необходимые условия протекания процесса, то требования к этим элементам получаем на основе анализа (моделирования) процесса в слое (определении допустимой неоднородности потоков, тех или иных отклонений от идеального режима и т. д.). При разработке и анализе элементов реакторов часто используют методы аэрогидродинамического моделирования. [c.181]

Переход от периодического к непрерывному режиму окисления парафина в производстве синтетических жирных кисло/(СЖК) связан, прежде всего, с выяснением вопроса, о выборе типа реактора для непрерывного процесса. Известно, что применение реактора идеального вытеснения сохраняет все характеристики периодического процесса, однако, создание такого реактора для системы — газ—жидкость (воздух—парафин) принципиально невозможно из-за необходимости смешения фаз для транспорта кислорода в зону реакции. Реактор полного смешения, как интегральный реактор, обладает рядом особенностей, в результате этого окисление парафина в нем может протекать не так, как это было в периодическом режиме. , [c.103]

Если какое-то время контакта является оптимальным, то, очевидно, всякое отклонение от него (хотя бы для части реагирующей смеси) снижает эффективность процесса. С этой точки зрения чаще всего наиболее благоприятен гидродинамический режим идеального вытеснения. Приближение к нему обычно достигается при проведении процесса в узких длинных трубках. Гидродинамический режим, однако, тесно связан с тепловым режимом реактора, поэтому один только характер функции распределения времени контакта не дает еще оснований для выбора типа реактора. [c.154]

Выбор типа реактора или реакционного узла, состоящего из нескольких реакторов, разработка оптимальной его. конструкции, а также решение задач по масштабному переходу являются основными вопросами при проектировании промышленных производств. Их решение — сложный процесс исследования, обработки экспериментальных данных, математического описания процесса и моделирования реактора. Установление кинетических закономерностей реакции является необходимым этапом для решения этих задач, однако их недостаточно для выбора промышленного варианта реакционного узла и процесса в целом. Это обусловлено тем, что реакция окисления в промышленном реакторе объемом 5—150 м осложняется процессами массо- и теплообмена. Кроме того, реальная гидродинамическая ситуация в реакторах больших объемов не всегда может быть воспроизведена на базе моделей идеального смеше- [c.186]

Кинетические уравнения, полученные при исследовании реакции, используются для математического описания процесса в реакторе, для выбора оптимальных условий реакции и расчета реакторов. Для идеальных реакторов эти задачи решаются проще, причем полученные результаты имеют общее значение и для реальных аппаратов. [c.308]

Ввиду последовательно-параллельного типа протекающих реакций для повышения селективности выгоден реактор, близкий к модели идеального вытеснения, при отсутствии циркуляции смеси. Вместе с высокой линейной скоростью потока это предопределяет выбор трубчатого реактора с большой длиной труб малого диаметра (змеевик, трубчатка). Первая его секция служит для подогрева смеси, что для высокотемпературных реакций осуществляют в трубчатой печи топочными газами, а для других — в пароподогревателях типа, например, труба в трубе . Основная часть реакции может осуществляться в адиабатических условиях. [c.221]

Реакторы идеального смешения используются в научно-исследовательских работах и в промышленности. Например, в [63] для исследования механизма образования оксидов азота при сжигании метана использовался реактор идеального смешения, в котором необходимая степень перемешивания газа достигалась за счет специального струйного ввода реагентов в реакционную камеру. Основная причина выбора такого реактора для проведения экспериментов заключалась в необходимости исключения влияния диффузионных процессов на кинетику химических реакций. [c.211]

О ячеистая модель переходит в идеальную модель полного смешения, а при оо — модель полного вытеснения. В этом смысле число N является мерой перемешивания в реакторе, и, следовательно, его роль в ячеистой модели аналогична критерию Пекле в диффузионной модели. Очевидно, что адекватность ячеистой модели процессу в реальном реакторе в значительной степени будет определяться выбором величины числа N. [c.82]

Цепочка реакторов идеального смешения. При расчете оптимального режима процесса, протекающего в цепочке реакторов идеального смешения, оптимальному выбору подлежат температуры и времена контакта в каждом из реакторов. Рассмотрим задачу оптимизации процесса, включающего произвольное число реакций. Как и выше, примем обратную нумерацию реакторов (см. рис. IX.3). Очевидно, состав потока в (п 1)-м реакторе есть одновременно состав на входе /г-го реактора. Материальный баланс и-го реактора но каждому из ключевых веществ записывается в виде (см. раздел УИ.З) [c.384]

Если для какого-либо и-го реактора вычисленная оптимальная температура превышает предельно допустимое значение Г, то принимается = Г и определяется решением уравнения (IX.81). Как и нри выборе ОТП в реакторе идеального вытеснения, температурный оптимум не достигается, если рост температуры, ускоряя процесс, не уменьшает его избирательности. Для таких [c.387]

При выводе расчетных уравнений воспользуемся математическим аппаратом решения задачи об ОТП в реакторе идеального вытеснения, осуществляя, однако, выбор оптимальной температуры не повсюду, а лишь в конечном числе точек. Исходя из (IX.63), (IX.94), (IX.95) и применяя принцип оптимальности, путем той же процедуры, что была использована в разделе IX.1 при выводе уравнения (IX.21), приходим к уравнению первого порядка в частных [c.391]

Изменение плотности реакционной массы по мере ее протекания через реактор, выраженное изменением объема смеси, также влияет на выбор расчетного объема аппарата. Однако это влияние мало по сравнению с тем, которое оказывает характер движения жидкости в реакторе. Увеличение объема реакционной массы (или уменьшение ее плотности) во время реакции приводит к возрастанию соотношения объемов указанных реакторов, т. е. вызывает снижение эффективности проточного реактора идеального смешения в отличие от реактора идеального вытеснения. Уменьшение объема реакционной массы при протекании реакции приводит к обратному результату — повышению эффективности проточного реактора идеального смешения в сравнении с реактором идеального вытеснения. [c.134]

Рис. 1Х-23. К выбору реактора идеального смешения.

Математическая модель реактора будет иметь различный вид в зависимости от выбора модели структуры потоков. Используем две напболее употребительные модели структуры потоков в аппарате модель идеального перемешивания и модель идеального вытеснения. [c.244]

Для обеспечения низкой концентрации компонентов А и В оптимальным решением является выбор реактора идеального смешения. Можно также поддерживать концентрацию одного компонента высокой, а концентрацию другого — низкой, т. е. подавать А непрерывно, а В — порциями. [c.305]

Таким образом, в промышленных аппаратах диффузионный тепловой поток практически не искажает картины процесса и его можно вообще не учитывать. Для расчета всего реактора после выбора диаметра трубок можно использовать математическую модель слоя идеального вытеснения. [c.66]

Оптимальный температурный режим, рассчитанный таким способом, может быть использован для выбора целесообразного числа слоев в реакторе идеального перемешивания. В результате расчета оптимального многослойного реактора идеального перемешивания и сравнения полученных данных с оптимальным режимом в реакторе идеального вытеснения было установлено, что в интервале изменения степени превращения 0,3—0,6 при избирательности от 0,65 до 0,7 установка аппаратов с числом слоев больше трех нерациональна. [c.93]

Поэтому для вычисления оптимальной температурной кривой при условии ограничений (I—III) полезно пользоваться методом многоходового выбора вариантов [8], который позволяет без внесения в методику расчета существенных дополнений исключать не только неоптимальные траектории, но и траектории, не удовлетворяющие ограничениям указанного типа. Метод многоходового выбора вариантов является одним из численных методов динамического программирования [9]. Рассмотрим его подробно на примере расчета пиролизного реактора идеального вытеснения при постоянном давлении. [c.204]

МОДЕЛИРОВАНИЕ КИНЕТИКИ БИОХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ, МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ РЕАКТОРОВ БИОСИНТЕЗА С РАЗЛИЧНОЙ ГИДРОДИНАМИКОЙ -ПРОТОЧНЫЕ РЕАКТОРЫ ИДЕАЛЬНОГО СМЕШЕНИЯ И ВЫТЕСНЕНИЯ, КАСКАД РЕАКТОРОВ ИДЕАЛЬНОГО СМЕШЕНИЯ, РЕАКТОР ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ, ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОЦЕССА) [c.64]

В книге рассмотрены важнейшие понятия химической кинетики. Изложены основы теории реакторов различных типов (периодического и непрерывного действия, колонных каскадов). Описаны реакторы с твердой фазой (неподвижным и псевдоожиженным слоем катализатора). Рассмотрены случаи протекания в аппаратах реакций, сопровождаемых абсорбцией и экстракцией. Приведены методы расчета реакторов с мешалками (аппараты идеального смешения) и трубчатых реакторов (аппараты идеального вытеснения). Даны сравнение реакторных установок и рекомендации по выбору реакторов. Во втором издании книги (первое издание вышло в 1968 г.) более подробно рассмотрены вопросы моделирования и оптимизации реакторов. [c.4]

Задача об ОТП, как мы видим, несколько идеализирована, так как точное осуществление выбранной оптимальной функции Т (т) достижимо, в общем случае, лишь при бесконечно большом числе степеней свободы проектирования. Вал<но отметить, однако, что эта задача математически легче выбора опти.маль-ных значений конечного числа варьируемых переменных. При ее решении мы получаем относительно простые расчетные уравнения, которые можно анализировать обычными математическими методами, выявляя характер ОТП для конкретной схемы реакций. Выход продукта, или в общем случае значение критерия оптимальности для реактора идеального вытеснения, температура по длине которого изменяется оптимально, в большинстве случаев дает теоретический максимум того, что можно получить в данном процессе на данном катализаторе . Мы получаем, таким образом, научно обоснованную меру, во-первых, для оценки эффективности реального процесса и, во-вторых, для сравнения разных катализаторов. [c.242]

Вычисле шая ОТП может служить основой выбора оптимального режима реальных реакторов идеального вытеснения, как описано в гл. V, п. 5. [c.242]

При расчете оптимального режима процесса, протекающего в последовательности реакторов идеального смешения (ПРС), оптимальному выбору подлежат температуры Г и средние времена контакта Зп в каждом из реакторов. Здесь рассматривается процедура оптимального решения для процесса, включающего произвольное число реакций. Как и в п. 1, примем обратную нумерацию реакторов, включенных в ПРС, — от выхода ко входу (см. схему на стр. 238). Очевидно, действующий (он же выходной) состав потока в ( +1)-ом реакторе есть одновременно состав на входе я-го реактора. Материальный баланс п-го реактора по каждому из ключевых веществ записывается в виде (см. гл. V, п. 3) [c.261]

Так как при любом Т подлежит свободному выбору, то почти очевидно, что температура должна быть выбрана так, чтобы подынтеграль пое выражение было максимальным ири всех значениях мы говорим почти очевидно , так как мы видели в главе IX, что это положение нельзя обобш,ать на случай более, чем одной реакции. Точное доказательство этого можно получить либо рассматривая периодический реактор как последовательность бесконечно большого чпсла бесконечно малых реакторов идеального смешения, либо приняв доказательство, полученное для трубчатого реактора в разделе IX.5. Разумеется, что если Т не ограничено технологическими пределами, то 7 ( ) лежит на кривой в плоскости Т (рис. Х.З) и Т )) = г ( ). При малом I величины Г (I), / , ( ) и —(1ТУ(11 становятся очень большими, так что в начале процесса поддерживать температуру на кривой невозможно. Предположим, что верхний предел температуры настолько высок, что это ограничение пе чувствуется, но величина д достигает максимального возможного значения д в точке Ь на кривой Это означает, что мы можем поддерживать оптимальный режим только выше точки Ь, но не ниже ее, и надо показать, каково будет оптимальное решение нри малых степенях полноты реакции с учетом этого ограничения. Если А — точка, в которой выполняется соотношение [c.312]

В книге изложены математические и физико-химические основы моделей химических реакторов. Рассмотрены модели идеального смешения и идеального вытеснения, диффузионная и ячеистая модели, комбинированные модели, двухфазная модель реактора с псевдоожиженным слоем катализатора, статистические модели. Знач>1тельное внимание уделено физической интерпретации процессов в реакторах, составлению основных уравнений, выбору граничных и начальных условий, качественному и количественному анализу типов моделей. [c.4]

Основой для составления математического описания реакторного процесса являются уравнения, описывающие гидродинамику потоков перерабатываемых и получаемых продуктов. В зависимости от этого и классифицируются реакторы по типам. По двум основным моделям потоков различают два типа реакторовг реактор идеального перемешивания и реактор идеального вытеснения. При выборе модели потока учитываются следующие факторы [5] модель должна отражать физическую сущность реального потока при относительной простоте математической формулировки должен существовать метод либо экспериментального определения параметров модели, либо аналитического их расчета структура потоков должна быть удобна для расчета конкретного процесса. [c.21]

Таким образом, основным условием оптимального проведения сложных реакций является правильный выбор аппаратурного оформления процесса с учетом характера движения жидкости в реакторе. Это условие определяется стехиометрическими соотношениями и наблюдаемой кинетикой реакций. Для обеспечения высокого выхода целевого продукта можно осуществлять процесс при высоких и низких концентрациях (параллельные реакции) или при постоянно соотношении концентраций (последовательные реакции) различных компонентов. В соответствии с. указанным требованием выбирают подходящую гидродинамическую модель, которая может быть реализована в реакторах периодического и пол упер иодического действия идеального вытеснения или в проточном реакторе идеального, смешения при медленном или быстром введении исходных реагентов. [c.199]

Модель (И, 1) относительно выходных переменных записана в неявном виде, поскольку для ряда аппаратов (реактор идеального смешения, абсорбер и др.) выходные переменные действительно являются неявными функциями входных переменных. Выражение (И, 1) представляет собой систему из т уравнений с 2т неизвестными. Еслн задать любые т чисел или или часть переменных к ) и часть то, вообш,е говоря, система (И, 1) позволяет найти остальные т чисел. В дальнейшем, в отличие от физических входных и выходных переменных блока введем расчетные переменные входные (при расчете блока считаются известными) и выходные (получаются в результате расчета блока). Это связано с тем, что при расчете схемы направление расчета блока не всегда совпадает с направлением физических потоков, входящих и выходящих из блока. Иногда выбор того или иного направления расчета блока может существенно упростить его расчет [3, с. 24]. [c.26]

Надо иметь в виду, что при решении задач на ЭЦВМ с использованием языка MIDAS интегрирование производится с переменным шагом, величина которого выбирается автоматически в соответствии с определенным критерием ошибки. Согласно этой схеме предусматривается увеличение шага для того, чтобы уменьшить время счета, когда это позволяет выбранный критерий ошибки. Различные способы введения критерия ошибки, которыми пользуются при программировании, и технические требования к выбору шага интегрирования детально рассматриваются в литературе (см. например, работу Пример III-1. Примеры составления программ решения задач на MIDAS. Последовательность программирования на языке программного моделирования MIDAS продемонстрируем- на примере типичной математической модели, которая была получена при исследовании одного из объектов химической технологии. Уравнения, описываюш,ие процесс, проводимый в реакторе идеального смешения, могут быть записаны следующим образом [c.50]

В качестве второго примера рассмотрим задачу выбора оптимального температурного профиля в реакторе идеального вытеснения для реакции произвольной слон<ностп. Уравнения, описывающие изменение концентраций реагирующих веществ по длине реактора, для этого случая могут быть представлены в виде [c.164]

Рассмотрим методику использования принципа максимума для выбора оптимального температурного профиля в реакторе идеального вытеснения максимизирующего функцию F, заданную уравнением (Н,115). Общая процедура решения состоит в том, что вводится система вспомогательных функций -ф,-, которые являются решениями системы линейных дифференциальных уравнений [c.165]

В представленных ферментерах обеспечивается интенсивное перемешивание жидкости, и процесс описывается моделью идеального смешения. Соответственно, методы химической технологии (расчет и конструирование химических реакторов и других аппаратов, принципы синтеза ХТС, балансовые расчеты и т.д.) используются и при создании биохимических производств, но, конечно, с учетом специфики протекающих процессов. В заключении отметим, что на выбор схемы и аппаратурного решения в малотоннажных производствах (витаминов, специальных биопрепаратов) наиболее сильно будет сказываться рецептурная составляюшая процессов (например, условия подачи компонентов, стерильность условий и др.). [c.432]

РЕАКТОР - расчет процесса в химическом реакторе. Предусмотрена возможность выбора режима потока (идеальное смешение или идеальное вытеснение), теплового режима (изотермический, адиабатический или попитропический), типа протекающей реакции (простая или сложная реакция с параллельной, последовательной или последовательнопараллельной схемой превращений), вида кинетической зависимости. [c.469]

Как уже отмечалось, недостатком реакторов идеального смешения является размытость дифференциальной функции распределения времени контакта и, как следствие этого, невозможность добиться высоких степеней преврашения, а их главным преимушеством — хорошие условия теплообмена. Избавиться от недостатков процесса можно при последовательном соединении реакторов. Последовательность реакторов обладает euie одним важным преимуществом — широкими возможностями регулирования в каждом из реакторов можно поддерл<ивать опгималь-ную температуру, соответствующую составу смеси на данной стадии, а значения действующих концентрац.чй регулировать выбором надлежащего времени контакта. Вопрос об оптимальном проектировании последовательностей реакторов идеального смешения будет подробно рассмотрен в гл. VI. [c.202]

Выбор оптимальных условий процесса (скорости потока, размеров частиц в кипящем слое, диаметра аппарата) должен осу-пдествляться с учетом влияния этих переменных на скорость всех видов диффузионных процессов (межфазной, внешней и внутренней диффузии и перемешивания потока), а также процессов теплопередачи. Решение этой задачи в настоящее время затруднено главным образом из-за недостатка надежных экспериментальных данных, что довольно парадоксальпо, так как число работ, посвященных свойствам кипящего слоя, весьма внушительно. Можно, однако, с уверенностью сказать, что взаимосвязь всех элементарных процессов ведет к тому, что в подавляющем большинстве случаев невозможно полностью избавиться от недостатков кипящего слоя, связанных с межфазно-диффузионным торможением процесса и перемешиванием потока по длине реактора. Так, увеличение скорости потока, хотя и ведет к росту коэффициента т], влечет за собой увеличение доли газа, проходящего в пассивной фазе, что делает систему более неоднородной. Одновременно с ростом скорости интенсифицируется движение частиц, а значит, и продольное перемешивание потока в активной фазе. Снижение же величины Ор, хотя и приближает гидродинамический режим потока в активной фазе к режиму идеального вытеснения, ведет к ухудшению теплопроводности слоя, т. е. потере едва ли не главного технологического преимущества кипящего слоя — удобства теплоотвода. [c.227]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология