Основные типы химических реакторов

Основным агрегатом технологической схемы производства любого химического продукта обычно является химический реактор. Химический реактор — это аппарат, в котором осуществляются взаимосвязанные процессы химического превращения, массопередачи и теплообмена. Существует большое количество различных типов и конструкций химических реакторов, которые можно классифицировать по ряду признаков. Мы ограничимся приведением некоторых сведений о классификации реакторов по типу массопередачи, характеру движения реагирующей смеси в реакторе и условиям теплообмена. [c.14]

Химическим реактором называют аппарат, в котором осуществляются химико-технологические процессы, сочетающие химические реакции с тепло- и массопереносом. От правильности вы-бора типа реактора и от его совершенства во многих случаях зависит эффективность всего процесса. К промышленным реакто-рам предъявляют различные требования, основными из которых являются [c.88]

Химический реактор — основной элемент любой технологической схемы. Естественно, что многообразие химических процессов определяет применение самых различных видов реакторов. Не всегда возможно установить прямую связь между типом химической реакции и типом химического реактора, в котором проводится эта реакция. [c.13]

Вслед за кратким обзором основных понятий и терминологии кинетики химических реакций рассмотрены реакции в гомогенных средах, неизотермические процессы, проточные реакторы, гетерогенные каталитические процессы, реакции в слое зернистого материала и методы моделирования. В конце дано очень краткое описание типов химических реакторов, применяемых в промышленности. [c.10]

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТОРОВ [c.21]

При расчете химических реакторов проектировщик должен в первую очередь определить производительность, количество и тип устанавливаемых аппаратов. Остальное оборудование, входящее в схему,, должно обеспечить бесперебойную работу основного аппарата — химического реактора. В этом расчете, как и во всем процессе проектирования, используется обратная связь , сигнализирующая проектировщику о конструктивных или экономических затруднениях при выборе того или иного вспомогательного оборудования для принятой производительности основного реактора. Поэтому иногда приходится вводить коррективы в расчет самого химического реактора, соответствующие полученной информации. [c.120]

Основные типы химических реакторов [c.139]

В некоторых случаях высказывают мнение о том, что применение метода математического моделирования полностью исключает испытания новых процессов в укрупненных установках. На наш взгляд, это неправильное утверждение. Опытная установка может понадобиться для производства небольших партий продукта, проверки стабильности катализатора и прочности материалов аппаратуры, уточнения отдельных коэффициентов модели. Однако все принципиальные решения об оптимальных режиме и типе химического реактора, основных размерах зерен и количестве катализатора можно найти математическим моделированием на основе правильно поставленных и проведенных лабораторных исследований. Если для решения какой-либо специальной задачи необходима укрупненная установка, то и ее нужно создавать на базе метода математического моделирования в соответствии с перечисленными выше этапами, которые тесно связаны между собой. В зависимости от результатов анализа иногда приходится возвращаться к предыдущим этапам и снова уточнять выбранные условия и параметры. Последовательное приближение обеспечивает разработку аппарата, наилучшим образом удовлетворяющего всем требованиям. [c.521]

Почти во всех отраслях техники применяют сооружения и аппараты, основной технологический процесс в которых связан с перемещением жидкости или газа. Примерами такого оборудования могут служить теплообменные установки и аппараты (градирни, скрубберы, калориферы, радиаторы, экономайзеры и рекуператоры), газоочистные аппараты (электрофильтры, тканевые, волокнистые, сетчатые, слоевые и другие фильтры, батарейные и групповые циклоны), котлы, различные химические аппараты (абсорберы, адсорберы, каталитические реакторы, ректификаторы, выпарные аппараты и др.), промышленные печи (доменные, термические и др.), сушильные установки различных типов, атомные реакторы, вентиляционные и аспирационные устройства, системы форсунок. [c.3]

Реакторы для гомогенных процессов. Гомогенные реакторы в большинстве случаев являются типовой химической аппаратурой, т. е. серийно выпускаются машиностроительными заводами и выбираются по соответствующим каталогам, нормалям и справочникам. Основные типы гомогенных реакторов приведены на рис. 45. [c.105]

Любой из этих процессов может проводиться как в жидкой, так и в газовой фазах с использованием твердого, жидкого, газообразного катализатора или без него, при низких и высоких температурах и давлениях. Различные условия ведения процесса дают различный выход и качество продукта при сохранении той же схемы основной химической реакции. Поэтому тип химического реактора будет определяться не столько химической реакцией, сколько в основном условиями ее проведения (давлением, температурой, фазовым состоянием реагентов, наличием катализатора и т. д.). [c.7]

В производствах ООС и СК широко используются такие химические процессы, как окисление, гидратация и дегидратация, гидрирование и дегидрирование, галогенирование и дегалогенирование, алкилирование, изомеризация, олигомеризация и полимеризация. Любой из этих процессов может проводиться в жидкой или газовой фазах с использованием твердого, жидкого, газообразного катализатора либо без него, при низких и высоких температурах и давлениях. Различные параметры процесса приводят к неодинаковым выходу и качеству продукта при сохранении той же схемы основной химической реакции. Поэтому тип химического реактора будет определяться не только химической реакцией, а в основном условиями ее проведения (давлением, температурой, фазовым состоянием реагентов, наличием катализатора и т. д.). [c.5]

С точки зрения математического описания и общности расчетов все многообразие химических реакторов удобно разделить на три основных типа [69] [c.14]

Несомненно, большинство систем характеризуется кривой 1 . Химические реакторы с несбалансированным приходом и расходом тепла, как отмечалось в главе VI, составляют в основном группу, соответствующую кривой 2. Однако при введении в систему автоматических регуляторов она перестает быть непременно монотонной. В зависимости от свойств системы можно получить переходные характеристики различных типов (рис. УП1-3). [c.99]

Вводя понятие инвариантных соотношений для факторов эффективности, можно показать, что факторы эффективности независимых компонентов вычисляются по факторам эффективности ключевых веш еств и элементам матрицы итоговых уравнений [57]. Кроме того, нетрудно осуществить вывод уравнений физико-хими-ческих (реакторных) инвариантов для основных типов моделей химических реакторов, что позволяет сокращать размерность систем дифференциальных уравнений, используемых для описания реакторов [57]. [c.247]

Данная книга посвящена жидкостным реакторам, но основное ее содержание связано с гетерогенными двухфазными реакторами жидкость — жидкость илп жидкость — газ. Точнее, рассматривается еще более узкий класс реакторов, а именно реакторы колонного тина для проведения гетерогенных химических реакций в двухфазных системах при протекании реакций в объеме сплошной жидкой фазы. Применительно к другим типам жидкостных реакторов в книге освещены лишь некоторые частные вопросы. [c.11]

Основные положения. В любое из расчетных уравнений химического процесса входит ряд переменных время контакта, температура потока на входе в реактор и температура теплоносителя, скорость потока, диаметр зерна катализатора и т. д., значения которых можно изменять в более или менее широких пределах. Приступая к проектированию химического реактора, необходимо выбрать значения этих переменных так, чтобы добиться наилучшего результата процесса. Число и номенклатура варьируемых пере менных определяются принятым типом реактора и его схемой. Последняя также должна быть выбрана оптимальной, а этого в большинстве случаев можно добиться только путем сравнения наилучших результатов процесса, достижимых в реакторах различных типов. [c.365]

Прн получении ответов на эти вопросы осуществляют расчет реактора и разработку стратегии управления, при которой целевые продукты производятся с заданной скоростью и наименьшими затратами. Основные соображения, положенные в основу настоящей книги, заключаются в том, что такие вопросы можно решать не частными, а общими методами поэтому содержание монографии ограничено рассмотрением общих вопросов, относящихся к химическим реакторам. Сначала исследуется изотермический процесс в модельных реакторах нескольких типов. Затем рассматриваются различные более сложные процессы, в которых учитывается движение потока в промышленных реакторах, тепловые эффекты реакции, условия перемешивания реакционной смеси и экономические требования. [c.11]

В конце главы приведены некоторые рассуждения о многообразии химических реакторов, на основе которых выделены три основных типа [c.20]

Производство этилена и пропилена — одно из основных в химической промышленности. Наиболее распространенным типом реактора для пиролиза углеводородного сырья па этилен и пропилен является трубчатая печь. Поэтому оптимальное проектирование пиролизной печп следует считать актуальной инженерной задачей. Рассмотрим процесс пиролиза этана, приняв для расчета следующую систему стехиометрических уравнений [c.197]

Основным недостатком как ящичных, так и фильтр-прессных электролизеров является их малая производительность по сравнению с химическими реакторами. В последнее время большое внимание уделяют конструированию и освоению новых типов электролизеров с объемными электродами, производительность которых приближается к производительности химических реакторов. Однако эти электролизеры не получили пока распространения в промышленности. [c.37]

Основным инструментом для проектирования является математическое описание физико-химических закономерностей химического процесса, т. е. уравнения кинетики, гидродинамики, фазовых равновесий,тепло-и массопереноса, на базе которых формируются вычислительные блоки или модули, обеспечивающие расчет отдельных характеристик или параметров процесса в соответствии с конкретной постановкой задачи. При этом можно выделить некоторые модули, являющиеся обязательными элементами комплексной программы проектирования любого химического реактора программу расчета выходных потоков и параметров их состояния для различных типов реакторов программу расчета конструктивных размеров аппаратов при заданных параметрах входных и выходных потоков программу расчета стационарных состояний и тепловой устойчивости программу расчета динамики реакторных блоков. [c.176]

Однако число химических производств неуклонно возрастает. Ныне химическая промышленность выпускает десятки тысяч продуктов, изложение производства которых в одном учебном курсе невозможно. С другой стороны, успехи науки и техники уже позволяют установить общие закономерности для многих производств, так как типичные химические методы и аппараты применяются во многих отраслях химической промышленности. Следовательно, для выпуска специалистов с широким технологическим кругозором нет надобности в изучении многих химических производств. Важно, чтобы будущий специалист знал основные закономерности химической технологии, наиболее типовые химические процессы и соответствующие им реакторы умел выбирать тип химико-технологи- [c.5]

Основными факторами сравнения химических реакторов, определяющими выбор типа аппарата, являются кинетика химической реакции, отношение порядков основной и побочных реакций, а также распределение времени пребывания реагентов, концентраций и температур в реакционном объеме. Эти факторы в различных типах реакторов могут по-разному влиять на степень превращения реагентов, избирательность их химического превращения, себестоимость получаемого продукта. Одной из важнейших характеристик реактора является его удельная производительность, непосредственно связанная с кинетикой химического процесса и типом аппарата. [c.178]

Характеристические уравнения основных типов химических реакторов связывают между собою степень превращения х, скорость г и время процесса т (е = О, или V — onst). [c.57]

Работа химических реакторов и описание методов их расчета являются содержанием многочисленных учебников и монографий [8—15]. Тем не менее, еслп взять за основу классификацию химических реакторов, приведенную выше, нетрудно убедиться, что во всех без исключения учебниках и монографиях рассматривается лишь несколько типов химических реакторов. Основное внимание обычно уделяется гомогенным и двухфазным гетерогенно-каталитическим реакторам. Следует также отметить, что, хотя некоторые авторы [И] и делают различие между газофазными и жидкостными реакторами, особенности гомогенных и гетерогенно-каталитических жпдкофазных реакторов до сих пор специально не оговаривались. [c.11]

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]

Первая задача, возникающая при создании химического реактора, заключается в нахождении наиболее предпочтительного решения из дшогих возможных. Поэтому в книге дана характеристика всех основных типов реакторов. Это способствует развитию интуиции, помогающей получить достаточно хорошее решение, которое затем можно улучшить применением формальных методов оптимизации. [c.12]

Реакторы объемного типа являются основным обо рудованием в ряде отраслей промышленности химической, фармацевтической, пищевой и др. Это объясняет ся возможностью широкого варьирования теплообменных характеристик реакторов в зависимости от задан ных температурно-временных режимов синтеза и темпе ратурных изменений физико-химических свойств реак ционной массы в аппарате (см. гл. 1). Однако точное поддержание температурно-временного режима в реак торе объемного типа требует априорного или оператив ного расчета основных динамических характеристик реактора как объекта управления. Так как реактор по принятой нами модели процесса теплообмена (см. гл. 3. раздел Основные уравнения процесса теплообмена ) с позиций теории автоматического управления представ ляет собой одноемкостное статическое звено [см. урав нения (73) и (74), (76)], то его основными динамиче скими характеристиками будут постоянная времени Т и коэффициент самовыравнивания (саморегулирования) К, [25]. [c.101]

Элементы расчета абсорбционных и хемосорбциониых процессов и типы применяемых реакторов рассмотрены в ч. I, гл. VI. Основные технологические показатели абсорбционной очистки степень очистки (КПД) г) и коэффициент массопередачи А определяются растворимостью газа, гидродинамическим режимом в реакторе Т, Р,ю) и другими факторами, в частности равновесием и скоростью реакции при хемосорбции. При протекании реакции в жидкой фазе величина к выше, чем при физической абсорбции. При хемосорбции резко меняются равновесные соотношения, в частности влияние равновесия на движущую силу абсорбции. В предельном случае для необратимых реакций в жидкой фазе (нейтрализация) образующееся соединение и еет практически нулевое давление паров над раствором. Однако такие хемосорбционные процессы нецикличны (поглотительный раствор не может быть вновь возвращен на очистку) и целесообразны лишь при возможности использования полученных растворов иным путем. Большинство хемосорбциониых процессов, применяемых в промышленности, обратимы и экзотермичны, поэтому при повышении температуры раствора новое соединение разлагается с выделением исходных компонентов. Этот прием положен в основу регенерации хемосорбентов в циклической схеме, тем более, что их химическая емкость мало зависит от давления. Хемосорбционные процессы особенно целесообразны таким образом для тонкой очистки газов, содержащих сравнительно малые концентрации примесей. [c.234]

Эффективность химических превращений в системах газ—жидкость зависит не только от скорости химической реакции, но и от условий тепло-массообмена, определяемых в первую очередь гидродинамическим состоянием системы. Поэтому прежде, чем переходить к детальному анализу различных типов барботажных реакторов, рассмотрим основные закономерности гидродинамики, теп-ло-массопереноса и кинетики химических превращений при барбо-таже газа через жидкость. [c.17]

Н. Н. Семенов рассмотрел основные вехи из истории учения о химическом процессе и обратил внимание на то резкое различие, которое существовало между первым периодом развития формальной. оимичеокой кинетики, когда химики искусственно ограничивали поле своих исследований изучением реакций, подчиняющихся простым закономерностям , и последующими периодами, которые характеризовались включением в орбиту исследований все новых термодинамических, гидродинаМ1ических и кинетических факторов, таких, как влияние стенки реактора, примесей, теплоты от экзотермических реа кций, — словом всего того, что отличает реальные процессы от их приближенных идеальных моделей. Нобелевскую лекцию Н. Н. Семенов закончил выводами, подчеркивающими значение исследований в области учения о химическом процессе для развития химической технологии, в частности, для совершенствования способов химической переработки неф пи — окисления и крекинга углеводородов, дегидрогенизации, получения полимеров. Я убежден, — заявил он в заключение, — что необходимо развивать и ускорять работу по изучению механизма различных типов химических реакций. Вряд ли без этого можно существенно обогатить Х1имиче0кую технологию, а также добиться решающих успехов в биологии. Естественно, что на этом пути стоят огромные трудности. Химический процесс есть то основное явление, которое отличает химию от физики, делает первую более сложной наукой. Создание [c.147]

Проблеме устойчивости режима протекания химической реакции в различных системах посвящено много работ [4, 5, 29, 34, 38, 57]. Вопросы устойчивости (стабильности) установившегося состояния режима работы химических реакторов с применением рециркуляции наиболее полно исследовали Дан Лус и Нил Р. Амундсон [59]. В настоящей главе мы ставим в качестве основной задачи рассмотрение этих вопросов с позиции выдвинутого нами в теории рециркуляции принципа суперонтимальности [И, 12, 23, 61]. С этой точки зрения будут исследованы только устойчивые установившиеся состояния процесса, осуществляемого с суммарной рециркуляцией, когда возвращаемый в систему продукт по своему составу совершенно одинаков с продуктами, выходящими из реактора, и процесса с фракционной рециркуляцией, где в систему возвращаются только строго определенные компоненты. Решение этой задачи требует развития теории вопроса, так как принцип супероптимальности не рассматривает общую загрузку реактора величиной постоянной, как это сделано во всех работах, выполненных в этой области, а требует разработки такой системы расчета, когда общая загрузка реактора является функцией степени превращения сырья в реакторе. Решив эту задачу, мы далее рассмотрим достижение устойчивого состояния с помощью двух различных типов рециркуляции, выявим характерные для каждого из них особенности и установим преимущества применения каждого из них в различных условиях. [c.208]

Основным типом реактора на битумных установках длительное время являлись барботажные кубы периодического действия. В настоящее время в проекты реконструкщ1Т1 действующих и стрпительства новых установок закладивлются два типа реакторов непрерывного действия пустотелые колонны и трубчатые реакторы со змеевиками диаметром 150 и 200 мм. Такие реакторы уже действуют на ряде предприятий страны, однако до сего времени было неясно, какого типа реактор необходим для получения битумов пз определенного сырья. Причина этого в том,что проведенные ранее работы по изучению влияния типа реактора на физико-химические свойства битумов осветили некоторые вопросы не полностью [1]. [c.37]

Реакторы этого типа можно разделить на две большие группы реакторы, в которых химический процесс идет в одной из фаз и сопровождается тепломассообменом с другой фазой, и реакторы, в которых химическая реакция идет на поверхности раздела фаз. К первой группе относятся, в основном, газо-жидкостные реакторы, ко второй — реакторы с участием твердой фазы реакторы с твердым катализатором и реакторы, в которых газ иди жидкость реагирзтот непосредственно с твердым телом. К этой же группе относятся и топохи-мические реакторы. [c.58]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология