Каскад реакторов различных типов

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]

Каскад реакторов различных типов. [c.45]

Рассмотрим вопросы математического моделирования процесса, протекающего в каскаде реакторов, для следующих случаев а) процесс в каскаде реакторов с перемешиванием в объеме б) процесс в каскаде реакторов без перемешивания в направлении потока в) процесс в каскаде реакторов различных типов. [c.100]

В теории моделирования принято классифицировать химические реакторы на периодические и непрерывные (по характеру изменения концентраций реагентов во времени). Каждый из этих типов можно свести в свою очередь к двум идеализированным с точки зрения гидродинамики моделям реактор полного смешения и реактор, в котором смешение реагентов отсутствует. При анализе непрерывных реакторов рассматривают также различные комбинации реакторов смешения и вытеснения, а кроме этого, каскады (цепочки) проточных реакторов различного типа. Ниже дается краткая характеристика основных моделей. [c.341]

Процесс в каскаде реакторов различных типов [c.103]

Пусть, например, первым реактором каскада служит аппарат с перемешиванием в объеме и в качестве второго реактора используется аппарат, в котором процесс протекает без перемешивания в направлении потока. В этом случае каскад реакторов различных типов можно с успехом применить при решении задачи по оптимизации аппаратурно-технологического оформления химических процессов (см. главу VII). [c.103]

Из рассмотрения вопроса о математическом моделировании каскада однотипных реакторов ясно, что математическая модель каскада реакторов различных типов может быть выполнена на основе приведенных ранее математических моделей применительно к тому или иному типу реактора либо тому или иному характеру протекающего в нем процесса. [c.103]

Исследование химических процессов, протекающих в каскаде реакторов, рассмотрим применительно к каскадам реакторов с перемешиванием в объеме, без перемешивания в направлении потока и к каскаду реакторов различных типов. [c.153]

Указания о технике исследования процесса, протекающего в каскаде реакторов различных типов, могут быть даны лишь в общей форме, так как решение здесь зависит от типов реакторов, которые включены в каскад. Из предыдущего изложения должно быть ясно, что нри комбинации математических моделей в зависимости от комбинации типов реакторов анализ можно выполнить путем независимого исследования процесса, протекающего в каждом реакторе каскада, начиная с первого. [c.159]

Все сказанное нужно учитывать при создании аппарата оптимальной конструкции. Например, лучшей конструкцией может оказаться каскад из двух последовательных реакторов различных типов. Так, при высокой степени превращения и сильно экзотермической реакции целесообразно исследовать возможность использования псевдоожиженного и неподвижного слоев. [c.443]

Каскады реакторов по своей структуре бывают самыми разнообразными. Они могут состоять из двух или нескольких последовательно включенных однотипных реакторов первой или второй групп, из двух или нескольких реакторов различного типа конструктивно их можно представить ц виде секционного аппарата. [c.64]

Инициированная полимеризация стирола явилась объектом наиболее интенсивных исследований по моделированию процесса полимеризации в реакторах различного типа. В работах группы канадских исследователей теоретически и экспериментально изучался процесс полимеризации стирола в растворе в реакторе периодического и непрерывного типа а также в каскаде реакторов с мешалками Во всех случаях использовали кинетическую схему радикальной полимеризации, рассмотренную впервые Лью и Амундсоном вводя в нее реакцию передачи цепи на растворитель. Кинетические константы, включая константу обрыва цепи как функцию концентрации растворителя, брали из литературных данных . Подобные исследования опубликованы в Японии 1- и ФРГ в8. [c.333]

Большое влияние выбор типа реактора оказывает на селективность процесса, качество получаемого продукта, что объясняется прежде всего разным характером распределения концентраций реагентов и продуктов в реакционном объеме аппарата. Это особенно важно учитывать при проведении последовательных и параллельных реакций разного порядка. Например, при реакции полимеризации от типа реактора может в большой степени зависеть распределение молекулярных масс образующихся полимеров. Объясняется это тем, что реакция имеет вероятностный многостадийный характер (активация, образование цепи, ее рост, обрыв) и, следовательно, на качество продукта (распределение по молекулярным массам) основное влияние оказывают время пребывания и изменение концентрации в реакционном объеме. Эти факторы изменяются по-разному в реакторах различного типа. Например, в реакторе вытеснения трудно обеспечить высокое качество продукта, так как большой диапазон изменения времени пребывания по сечению аппарата при наличии высокой вязкости среды создает резкую разницу в степени полимеризации у стенки аппарата и по его оси. Поэтому наиболее распространенным типом реактора для таких процессов является аппарат смешения или каскад из таких аппаратов. [c.497]

На основе этих кинетических данных выполнено математическое моделирование и сделан сопоставительный анализ различных типов реакторов димеризации этилена. С применением ЭВМ выполнены расчеты реактора смешения и каскада таких реакторов, а также трубчатых реакторов. Определено время пребывания т, необходимое для достижения заданной конверсии этилена в реакторах смешения и вытеснения при одних и тех же начальных условиях (табл. 10), и показано, что значение т Для реакторов смешения выше, чем для реакторов вытеснения [22, с. 44]. [c.57]

Реакторы для гетерогенных реакций в жидкой фазе, как правило, снабжены мешалками различных типов с теплообменными устройствами (обычно косвенного теплообмена). Эти реакторы с мешалками работают при режиме, близком к полному смешению, и подчиняются кинетическим закономерностям, характерным для реакций в гомогенной жидкости (см. гл. V). В промышленности применяют реакторы для несмешивающихся жидкостей периоди- ческого и непрерывного действия, единичные и объединенные в каскад (см. рис. 27, табл. 2 и табл. 6). Для жидкостного экстрагирования используют также насадочные и ситчатые колонны с противоточным движением жидкостей тяжелая — сверху вниз, а легкая — снизу вверх. [c.209]

При осуществлении реакций различных типов в К-РИС необходимо учитывать, что, меняя число реакторов в каскаде, можно изменять как степень превращения Ха, так и селективность процесса и выход целевого продукта (для сложной реакции). При этом необходимо учитывать, что при увеличении числа реакторов в каскаде характер зависимости между степенью превращения, селективностью и выходом целевого продукта в К-РИС будет приближаться к зависимости, существующей для РИВ. [c.133]

Наиболее освоенными схемами непрерывных процессов с суспендированным катализатором являются либо последовательность пустотелых колонн, либо каскад аппаратов с мешалкой. Обе эти схемы включают устройства для сепарации катализатора и насос для его возврата. В предельном случае, при большой скорости реакции или допустимости низких степеней превращения, последовательность аппаратов может быть заменена единственным реактором. Сепарация катализатора осуществляется или на различного типа фильтрах, или в отстойниках. Еще одно обстоятельство, кроме обычных затруднений, связанных с непрерывным фильтрованием катализатора, усложняет эту операцию катализатор трудно уберечь от соприкосновения с воздухом, что часто нежелательно, а иногда совершенно недопустимо. Выпуск жидкости с катализатором из аппаратов под давлением создает трудности для эксплуатации дроссель- [c.180]

Это может привести к необходимости проводить окисление в каскаде аппаратов, поддерживая различные температурные режимы в каждом из них, и иногда используя и разные по составу катализаторы, Вместо каскада реакторов может быть использован противоточный (по жидкой и газовой фазам) реактор колонного типа. [c.209]

В схемах, гд требуется применение каскада последовательно работающих реакторов смешения, не исключается возможность применения реакционных аппаратов различного типа. Такое решение целесообразно в том случае, когда реакция протекает в несколько стадий и на одной или нескольких из них образуются твердые продукты реакции, склонные к осаждению, часто нарушая этим технологический режим процесса. [c.210]

Константы элементарных стадий были выбраны по литературным сведениям как аррениусовские функции температуры эффективность инициирования / была принята равной 0,6 влияние растворителя на константу обрыва было учтено введением корректирующего фактора Фр, найденного эмпирически из условия минимизации отклонения экспериментальных и расчетных данных. Точно также для корректирования модели при высокой вязкости среды Т1 оказалось необходимым ввести эмпирические соотношения типа вязкость — конверсия и константа обрыва — вязкость. В работе приводятся обширные экспериментальные сведения по корректированию и проверке модели в широком диапазоне изменений условий полимеризации. При переходе к непрерывному процессу экспериментально обоснована модель идеального смешения на модельных жидкостях в широком диапазоне вязкостей (обратим еще раз внимание на то, что при этом не может быть различена степень сегрегации) в опытном реакторе. При переходе к промышленному реактору гидродинамика его была представлена комбинированной моделью из трех объемов идеального смешения, вытеснения и застойного. Соотношения объемов подобраны экспериментально из условий совпадения степени конверсии, вычисленной теоретически и измеренной экспериментально. Подробно исследован каскад реакторов и различные способы его реализации (число ступеней, влияние рецикла на ММР) [124]. Таким образом, в анализируемом цикле исследований дано подробное моделирование процесса полимеризации на кинетическом и гидродинамическом уровнях применительно к промышленному процессу. Собственно математическая модель приводится только для кинетического уровня при периодическом процессе, а экспериментальные данные и сопоставление с моделями — как для периодического, так и для непрерывного процесса в установившемся состоянии. [c.242]

Объектом исследования была пилотная установка это непрерывно действующий каскад из двух реакторов смешения с рабочим объемом 800 и 500—600 л соответственно. Реакторы оборудованы перемешивающими устройствами различного типа. Первый реактор каскада работает в изотермическом режиме с теплоотводом через стенку и через теплообменную поверхность дисковой мешалки второй — работает в режиме с теплоотводом за счет испарения части мономера нод вакуумом. Третий аппарат представляет собой вакуум-камеру, работающую при определенной температуре стенки. [c.320]

Аппаратурное оформление процесса. В лабораторной практике П. в р. проводят в дилатометрах, ампулах, колбах и т. д. При использовании вещественных возбудителей полимеризации необходимо тщательно перемешивать реакционную смесь. В пром-сти П. в р. проводят в вертикальных и горизонтальных емкостных аппаратах, оборудованных перемешивающими устройствами различного типа (мешалками, насосами, шнеками и др.). Реже используют аппараты трубчатого или колонного типа, работающие по принципу вытеснения. Периодич. процессы осуществляют обычно в единичных реакторах объемом до нескольких л , часто в неизотермич. (переменных) темп-рных режимах. Для ведения непрерывных процессов используют каскады последовательно соединенных аппаратов, работающих при одинаковых или различных темп-рах. Такая технологич. схема обусловлена малыми степенями превращения реагентов в одном реакторе смешения непрерывного действия. [c.450]

При решении вопроса о подходяш,ем типе реактора должны учитываться различные соображения номенклатура и объем производства характер реакции (гомогенная, гетерогенная) периодичность или непрерывность процесса степень превращения тип аппарата — реактор идеального смешения (одиночный или каскад), реактор идеального вытеснения наличие или отсутствие рециркуляции и т. п. [c.223]

При изучении реакторов широко применяется моделирование процесса и расчет необходимых параметров по полученной модели. В связи с этим предлагаемая работа посвящена изучению химического превращения в различных типах реакторов и сравнительному анализу моделей реакторов для выбора наиболее целесообразной. Количество выполняемых работ соответствует числу моделей реакторов. Первая часть работы посвящена изучению химических превращений в проточном трубчатом реакторе, вторая — в реакторе смешения периодического действия и третья — в реакторе смешения непрерывного действия и каскаде таких реакторов. [c.283]

На основе кинетических исследований было выполнено математическое моделирование и проанализированы различные типы реакторов для димеризации пропилена реактор смешения, каскад реакторов смешения (соединенных последовательно или параллельно), трубчатый реактор с ламинарным и турбулентным режимами потока реакционной смеси [128]. Математическая модель трубчатого реактора с турбулентным режимом при начальных условиях т=0, Сп=СЙ и Тр—То включает уравнения [c.28]

Пример У1-9. На рис. У1-15 нанесены пути периодической реакции типа А В + С при полном смешении реагентов. Исходя из различных начальных концентраций исходного материала, в завпсимости от длительности протекания реакции вычерчены линии с учетом соответствующего времени пребывания. Состав питания с а = 100 мол.% А Сво = = Ссо = 0. Определить конечные концентрации продукта С в каждом из четырех реакторов каскада. [c.132]

Реакторы смешения, или каскад проточных реакторов смешения. К этому типу реакторов относятся разнообразные по конструкции вертикальные и горизонтальные емкостные аппараты, оборудованные различными перемешивающими устройствами лопастными, турбинными, ленточными, дисковыми, шнековыми мешалками, рассчитанными на перемешива ние высоковязких сред. [c.263]

С ростом числа реакторов в каскаде реакционный объем для достижения одной и той же степени превращения должен уменьшиться (рис. 35). В каждом из рассмотренных типов реакторов реализуются различные температурные режимы работы. [c.85]

В серии публикаций канадских исследователей рассмотрен процесс полимеризации стирола в растворе бензола под действием азо-бис-изобутиронитрила (АИБН). Процесс рассчитывали теоретически и затем экспериментально проверяли в реакторах различного типа периодически действующем реакторе смешения (РИСПД), одноступенчатом реакторе смешения (РИСНД) и каскаде реакторов РИСНД. [c.313]

Константы скоростей зависят от температуры и концентрации НС1. Из уравнения видно, что желательно снижать величину в реакционной фазе, чтобы подавить побочные реакции образования X т Y. Этого можно достигнуть экстракцией фурфурола из реакционной смеси. Шоенеман и Гофман детально исследовали эту реакцию и рассчитали на основании экспериментальных данных но скорости и коэффициенту распределения Кр выход фурфурола для различных типов реакторов и условий процесса (таких, как концентрация ксилозы в сырье, концентрация НС1, температура реакции). Они подтвердили экспериментально, что выход т р = 0,63 можно получить в каскаде из трех кубовых реакторов непрерывного действия с применением тетралина в качестве растворителя g и при величине = Ю. В случае периодического процесса при тех [c.160]

Стадии в рассма,триваемом процессе могут быть однородными или неоднородными. Процесс с однородными стадиями представляет собой последо-вательное изменение состояния объекта во времени либо состоит из последовательности однотипных аппаратов (напри.мер, каскада реакторов), в которой соответствующий поток сырья проходит последовательную переработку. Примером процесса с неоднородными стадиями является технологический участок химического производства, на котором исходное сырье последовательно перерабатывается в аппаратах различных типов (например, реактор абсорбер - ректификационная ко.лонна). [c.63]

Реакторы 25, 2в, 27 для приготовления композиции представляют собой вертикальные цилиндрические аппараты с рубашкой обогрева и мешалкой. Каждьш из реакторов каскада имеет мешалку собственного типа реактор 27 - пропеллерную, реакторы 26 - сдвоенную (внизу -турбинную, вверху - рамную) реактор 25 - рамную. Различные конструкции и скорости вращения мешалок позволяют обеспечивать хорошее растворение сыпучих компонентов в жидких, а также тщательное перемешивание содержимого реакторов. [c.147]

Секционированные Р. х. конструктивно оформляются как аппараты трубчатого (многотрубные) или промежуточного типа (с перегородками, полками, тарелкамп) или в виде серии (каскада) из отдельных аппаратов емкостного типа. Применение метода рециркуляции непрореагировавшего сырья или реагевда связано с усложнением технологич. установки, т. к. вызывает необходимость сооружения аппаратуры п оборудования для отделения непревращенных компонентов от продуктов реакции и возврата на смешение со свежим сырьем. Теплообменные реакторы конструктивно оформляются в виде змеевиковых, многотрубных, кожухотрубчатых и пластинчатых аппаратов с большими поверхностями теплообмена на единицу объема зоны реагирования, а также как аппараты большого диаметра с размещенными внутри них (пли выносными) теплообменными поверхностями умеренного уд. размера, или как комбинированные спстемы, состоящие из отдельных аппаратов емкостного типа с промежуточными теплообменниками различной поверхности. [c.278]

Термоинициированная полимеризация стирола в массе является основным технологическим процессом синтеза полистирола общего назначения и ударопрочного сополимера стирола с каучуком. Известны различные варианты аппаратурного оформления процесса, включая каскады последовательно соединенных реакторов смешения, аппараты колонного типа, одноступенчатые реакторы смешения и т. д. [c.134]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология