Математическое описание процесса в трубчатых реакторах

Для составления математического описания пиролизного реактора кроме уравнений кинетики необходимо иметь математические модели протекающих в нем физических процессов — тепловых, гидродинамических, массопередачи и т. д. Задачи статической оптимизации пиролиза углеводородов, рассматриваемые в данной работе и направленные на достижение максимального выхода целевых продуктов, связаны с определением оптимальной совокупности режимных параметров, относящихся непосредственно к змеевику трубчатой печи. Поэтому при моделировании реакторов основное внимание уделяется процессам, протекающим в реакционной зоне пирозмеевика. [c.54]

Ввиду высокой турбулентности потока реакционной смеси (Ке 0,5-10 ) примем, что все параметры потока (температура, давление, состав) в любом поперечном сечении змеевика постоянны. Как показывают экспериментальные работы [77, 80], при моделировании промышленных змеевиков можно считать, что пограничный слой смеси у внутренней стенки трубы существенного влияния на кинетику процесса не оказывает. Таким образом, при разработке математического описания процесса в промышленной трубчатой печи пирозмеевик рассматривается как реактор идеального вытеснения с распределенными параметрами [25]. В качестве основной независимой переменной процесса выберем длину реактора. [c.54]

Математические модели нестационарных процессов в реакторе. Легко подсчитать, что количество возможных моделей процессов в неподвижном слое катализатора равно нескольким сотням. Однако используя приведенные выше неравенства, выделяющие основные факторы и определяющие поведение темперйтурных и концентрационных полей в реакторе, легко построить узкую существенную модель процесса в целом. Так, для процесса окисления SO2 в SO3 в реакторе с адиабатическими слоями катализатора нестационарный процесс в первом слое должен описываться моделью, учитывающей градиенты температур и концентраций внутри зерна катализатора, в последующих слоях процесс в зерне достаточно представить моделью идеального перемешивания по теплу стационарные режимы во всех слоях удовлетворительно описываются моделью идеального вытеснения стационарный режим для процесса синтеза винилхлорида в трубчатом реакторе описывается квазиго-могенной моделью, учитывающей перепады температур по радиусу трубки, а для описания нестационарных процессов в реакторе не обходимо учитывать и перепады температур внутри зерна. [c.73]

Настоящая модель легко допускает обобщение на случай одновременного протекания в зерне катализатора нескольких реакций, сопровождающихся изменением объема исходной смеси. Математическим описанием в размерной форме всегда удобно пользоваться для расчета конкретных химических процессов, для которых количественно определены все параметры. Для исследований общих свойств системы, связанных, например, со статическими и динамическими характеристиками множественностью стационарных режимов и их устойчивостью, целесообразно использовать математическую модель, записанную в безразмерной форме. С учетом приведенных ранее допущений, определяющих область использования модели (3.22а) —(3.22к), для трубчатого реактора, в котором протекает одна реакция первого порядка, и температура хладоагента к межтрубном пространстве одинаковая по всей длине, можно записать такую систему [c.75]

Ячеечная модель. Простую двухфазную ячеечную модель можно использовать для описания изотермических процессов в трубчатых реакторах в стационарном и нестационарном режимах, когда обратным переносом можно пренебречь [258-260]. Каждое зерно - одна фаза ячейки с объемом Vp , поток вокруг зерна - другая фаза. Такая ячейка представляет собой реактор идеального перемешивания. Существенным преимуществом при математическом решении уравнений балансов является возможность последовательного решения по ячейкам. Исходя из известных входной концентрации и температуры, их значения на выходе из ячейки получаем аналитически либо численным итеративным методом. [c.177]

При изотермической работе реактора изменение скорости или состава загрузки приводит к постепенному изменению превращения от одной величины к другой. Временной интервал, в течение которого произойдет этот переход, имеет существенное значение. При нестационарных условиях процесс, например в кубовом реакторе, описывается обычными дифференциальными уравнениями вследств-ие введения новой переменной — времени (при стационарном режиме он описывался алгебраическими уравнениями). Мэйсон и Пирет провели математический анализ пуска изотермического каскада кубовых реакторов на основании исследования были рекомендованы способы быстрого достижения эксплуатационных условий. Для описания нестационарного режима изотермических трубчатых реакторов приходится решать дифференциальные уравнения в частных производных, в то время как стационарный режим в таких реакторах описывается обычными дифференциальными уравнениями. Решение в каждом отдельном случае, даже когда скорость превращения не является линейной функцией концентраций, можно получить при помощи современных счетных устройств. [c.240]

Процесс полимеризации этилена при высоком давлении может быть представлен как совокупность трех различных по физической природе и взаимосвязанных процессов химические реакции, тепловые процессы, процессы сжатия газа и массообмена (рис. 5.1). Этой схеме реактора при математическом описании соответствует система дифференциальных уравнений балансов материальных, теплового и баланса импульса. Материальные балансы реактора составляются на основе кинетической модели процесса, приведенной в гл. 4, с учетом принятых допущений по гидродинамическому режиму процесса. Тепловой баланс реактора определяется скоростью высокоэкзотермичной реакции полимеризации и условиями теплообмена в реакторе. Баланс импульса позволяет определить изменение давления по длине при проведении процесса полимеризации в трубчатом реакторе. [c.79]

Продуктом поиска компромисса в случае математического описания процесса полимеризавдш этилена в трубчатом реакторе стала система дифференциальных уравнений в частных производных 1-го порядка гиперболического типа [c.187]

Подчеркнем, что мы вовсе не отрицаем познаваемости процесса полимеризации этилена в трубчатом реакторе как такового, мало того -участвуем в его познании. Но с сожалением констатируем, что из-за сложнейших кинетических, тепловых и массообменных процессов, протекающих в реакторе при температурах до 320°С и давлениях до 250 МПа, их математическое описание продвигается гораздо медленнее, чем это ожидалось. [c.186]

Процесс химического превращения нитробензола до анилина протекает в трубчатом реакторе на катализаторе (порозность слоя катализатора е = 0.424) при температуре 450 К и атмосферном давлении. Уравнения математического описания имеют следующий вид [c.232]

Дпя термохимического процесса, протвкащего в охлаждаемом трубчатом реакторе, математическое описание модели включает в себя уравнения материального (5.1) и теплового (4.6) балансов. [c.59]

В работе проводится анализ ММР промышленных образцов полиэтилена (ПЭ), вычисляются константы передачи цепи на ншомер, модификатор и полимер, а также анализируется влияние режима полимеризации этилена в трубчатой реакторе на ММР с помощью математической модели процесса, описанной в работе [I]. [c.68]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология