Локальная реакторе без перемешивани

Так, при жидкофазном окислении циклогексана в производстве капролактама воздух является не только окислителем, но и средством перемешивания жидкости с катализаторным раствором, а также средством снижения концентрационных и температурных градиентов в объеме аппаратов и повышения интенсификации теплопередачи. Регулиоование подачи воздуха в реактор регламентируется в соответствии с заданной концентрацией кислорода в отходящей парогазовой фазе (абгазах) в верхней части окислителя. Уменьшение подачи воздуха в окислителе для. снижения концентрации кислорода в отходящей парогазовой фазе неизбежно приводит к нарушениям режима перемешивания реакционной массы в аппарате, локальным перегревам, воспламенению продуктов и т. д. [c.161]

И вертикальные реакторы с пневматическим перемешиванием типа пачук диаметром до 4,5 м. Они имеют ряд недостатков, в частности, малую скорость массообмена, особенно в аппаратах больших габаритов, где трудно осушествить интенсивное и равномерное перемешивание по всему объему без образования застойных зон. Контакт газообразного окислителя с пульпой в процессе цианирования осуществляется барботажем или локальным эрлифтным перемешиванием, что приводит к необходимости подачи избытка воздуха и к отдувке цианида в атмосферу. Пачук чувствителен к гранулометрическому составу пульпы, поэтому часто руду измельчают до размера частиц, не требуюшегося для вскрытия золота. Для нормальной работы пачука размер частиц руды не должен превышать 0,08 мм. Отклонение от этого размера приводит к накоплению песков в пачуках, уменьшению их рабочего объема, а иногда н к аварийным остановкам, после которых пачук трудно ввести в эксплуатацию. [c.153]

Реактор полного вытеснения (идеальный трубчатый реактор). В длинных трубчатых реакторах локальное перемешивание жидкости имеет большее значение для распределения концентраций и температур в направлении, перпендикулярном оси, ч м в осевом направлении, ввиду того, что поперечный размер аппарата, как правило, в несколько раз (или даже в несколько десятков раз) меньше длины. В результате появляется довольно значительная однородность состава и температуры смеси реагентов в поперечном сечении аппарата при относительно малом влиянии перемешивания на осевое распределение этих величин. Таким образом, для упрощения математического описания трубчатого реактора можно принять модель движения потока, называемую поршневым течением (полным вытеснением). Такое течение характеризуется плоским профилем скорости, отсутствием перемешивания, массо- и теплообмена в направлении оси реактора, а также полным перемешиванием в направлении, перпендикулярном оси. При этих предположениях в реакторе с поршневым течением мы имеем дело также [c.295]

Равенство (11.14) по форме аналогично равенству (П.9) для реактора непрерывного действия полного вытеснения. Здесь т — расчетное время, которое при полном перемешивании можно считать фактическим временем пребывания компонентов в реакторе. Изменение концентраций во времени и локально для [c.20]

Гидродинамическое перемешивание. Разброс значений истинных локальных скоростей потока приводит к тому, что время пребывания в реакторе с зернистым слоем является случайной величиной. Если на вход аппарата подать импульс трассирующего вещества, то на выходе получим более или менее размытую кривую изменения концентрации во времени, совпадающую с дифференциальной функцией распределения времени пребывания в слое. Аналогично, струя трассирующего вещества, введенная в какую-либо точку зернистого слоя, постепенно размывается по всему его сечению. Оба эти явления определяются гидродинамическим перемешиванием потока, или переносом вещества в продольном и поперечном направлениях. [c.218]

Математическое описание процессов, протекающих в реакторах о перемешиванием в объеме, уравнениями локальной кинетики можно составить даже на основании данных пассивного эксперимента (не говоря уже о случаях, когда мы располагаем данными активного эксперимента). Для процессов, протекающих в реакторах без перемешивания в направлении потока, а также в реакторах периодического действия выявление локальной кинетики по сравнению с изучением химической кинетики в ее обычном понимании значительно упрощается. [c.43]

Удобной рабочей моделью реактора с неполным перемешиванием является многосекционный аппарат, представленный на рис. УШ-ЗЗ. Разделение реакционного пространства перегородками на большое число секций становится причиной того, что перемешивание приобретает локальный характер. Для упрощения математического описания примем, что внутри каждой секции перемешивание полное и никакого переноса массы между секциями, кроме обусловленного основным потоком реагентов, не происходит. Такой многосекционный реактор будет эквивалентен рассмотренному выше каскаду реакторов полного перемешивания. [c.322]

На установке проверялось также влияние перемешивания реакционной массы. Остановка мешалки нитратора при одновременном прекращении подачи азотной кислоты не приводит к опасным режимам. Подача кислоты при остановленной мешалке вызывает резкий подъем давления за счет возникновения точечного-эффекта , т. е. локального накопления избыточной азотной кислоты при плохом теплоотводе. Включение мешалки после прили-вания кислоты вновь вызывает резкий подъем давления в реакторе. [c.187]

Анализ аварий, происшедших за 10 последних лет, показал, что наибольшее число взрывов (28%) приходится на агрегаты, в которых происходят размол и перемешивание измельченных продуктов в мельницах, вальцах, реакторах значительное число аварий (22%) связано со взрывами в сушильных установках, в которых для сушки продуктов применяют нагрев 25% взрывов приходится на агрегаты, в которых всегда имеется пылевоздушная смесь. Остальное число взрывов приходится на электрофильтры, пылепроводы, а также локальные объемы отдельных помещений. [c.284]

По виду перемешивания реакторы можно подразделить на две группы емкостные реакторы с перемешиванием механической мешалкой или циркуляционным насосом (реакторы типа сборника с мешалкой, а также трубчатые реакторы, имеющие вид удлиненного канала с постоянным поперечным сечением. В трубчатых реакторах перемешивание имеет локальный характер и вызывается неравномерностью распределения скорости потока и ее флуктуациями, а также завихрениями. [c.290]

Термостойкость в значительном диапазоне температур также имеет большее значение для реакторов с неподвижным катализатором. В кипящем слое режим близок к изотермическому перемешивание катализатора в слое и применение мелких зерен приводит к снятию локальных температурных градиентов как во всем слое, так и по радиусу зерна столь характерных для фильтрующего слоя. Однако требование термостойкости в течение длительного временя при эксплуатационных температурах остается и для катализаторов кипящего слоя. Рекристаллизация катализатора с образованием неактивных кристаллов, огрубение структуры зерен, уменьшение удельной поверхности их и даже спекание вследствие повышения температуры, все это типичные причины понижения активности катализаторов в производстве. [c.125]

Когда перемешивание в реакторе умеренное или имеет локальный характер, достигаемая степень превращения будет имет значение, среднее между значениями а для реактора полного перемешивания и реактора полного вытеснения. [c.321]

Смешение потоков, казалось бы, более простая задача. Но два потока, направленные в одну трубу, перемешаются при турбулентном течении на расстоянии 12, а то и 20 калибров (диаметров) трубы. Это, во-первых, связано с большими затратами. Представьте себе, что между слоями катализатора реактора окисления 502 реакционная смесь охлаждается вводом холодного газа. Диаметр реактора 12 м. Можно оценить, что для смешения потоков потребуется расстояние более 150 м. Во-вторых, смешиваемые вещества могут образовывать взрывоопасную смесь (аммиак с воздухом в производстве азотной кислоты, углеводороды с воздухом во многих процессах органического синтеза). В каких-то частях потока до полного перемешивания могут локально образовываться взрывоопасные концентрации, что, естественно, недопустимо. В-третьих, до полного смешения потоков локально могут создаваться условия для нежелательных реакций. Например, при смешении горячего пара с углеводородами в процессах их дегидрирования локальные перегревы, пока вещества не перемешаются и температура потока не выровняется, приведут к крекингу углеводородов. [c.160]

Выявление локальной кинетики на модели реактора нужно проводить с учетом того аппаратурного оформления, которое принято или предполагается принять для промышленного реактора. Последнее обстоятельство особенно важно, поскольку, как следует из рассмотрения математических моделей для процессов, протекающих с перемешиванием в объеме и без перемешивания в направлении потока, они различны по характеру изменения концентраций в реакционной зоне. [c.165]

Распределение твердых частиц. Для эффективной работы прямоточных реакторов требуется возможно более равномерное распределение твердой фазы в потоке, т. е. наибольшая степень равномерности местных концентраций катализатора и минимальное продольное перемешивание фаз. В,то же время данные экспериментов [55, 80] указывают на значительную дисперсию локальных концентраций твердой фазы по поперечному сечению реактора. Это обусловлено тем, что- при движении двухфазного потока отдельные частицы сталкиваются как между собой, так и со стенкой трубы. [c.185]

При рассмотрении реакторов идеального смешения предполагается, что в аппарате имеет место равномерное распределение молекул всех реагирующих веществ. При реальных же условиях перемешивания [32] могут возникать такие ситуации, когда равномерно распределены не молекулы реагирующих веществ, а элементы объема различного состава. Размер этих элементов может быть ничтожно мал по сравнению с размерами аппарата, но велик по сравнению с размерами молекул. При таких условиях обычные методы измерения зафиксируют равенство локальных концентраций во всех точках объема, и экспериментальные кривые распределения времени пребывания будут соответствовать уравнениям идеального смешения. В то же время распределение концентраций на молекулярном уровне, определяющее протекание и выход реакций, может быть существенно неравномерным. Таким образом, степень [c.52]

Результаты анализа, выполненного в работах [38,39], позволили выявить определенные закономерности, связанные с влиянием условий перемешивания на степень сегрегации в реакторе. Установлено, в частности, что высокая степень сегрегации в аппарате с мешалкой может иметь место даже при высоких значениях кратности циркуляции, если объем зоны микросмешения мал. С другой стороны, при достаточно больших значениях (что соответствует малым отношениям радиусов аппарата и мешалки) условия в аппарате приближаются к микросмешению. В ряде работ [40,41,42] рассматривается взаимосвязь между интенсивностью смешения и локальными характеристиками турбулентности. [c.56]

Для действующего производства экспериментальное изучение локальной кинетики процессов в реакторах с перемешиванием Зв объеме, как правило, широко доступно. Его можно выполнить по данным пассивного или активного эксперимента и вне зависимости от того, в какой среде (гомогенной или гетерогенной) протекает процесс в промышленном реакторе. [c.166]

Уравнение локальной кинетики, выведенное для процесса в каскаде реакторов, в общем случае наиболее полно отражает кинетику процесса, так как при этом информация о нем увеличивается с возрастанием числа аппаратов в каскаде. Как уже указывалось, для сбора исчерпывающей информации о процессе в реакторе без перемешивания в направлении потока рекомендуется модель аппарата представлять в виде каскада, получая таким образом информацию о процессе по длине реакционной зоны. [c.189]

В основу всех двухфазных моделей заложено раздельное рассмотрение влияния гидродинамики и кинетики на показатели каталитического процесса. Такой подход оправдан далеко не всегда. Процесс, сопровождающийся существенным изменением объема, протекая в плотной части КС, должен привести к локальному изменению скорости газа и, следовательно, к изменению гидродинамической обстановки в слое. Образование и подъем пузырей определяют интенсивность перемешивания твердых частиц и, как следствие, температурный режим работы реактора. Частицы катализа- [c.278]

Так, внутри реактора с перемешиванием вблизи от мешалки будет преобладать процесс дробления и турбулентность можно рассматривать как локально-изотропную. В областях реактора, удаленных от мешалки, будет преобладать коалесценция и эти области также можно рассматривать с позиций локальной турбулентности. [c.310]

Чтобы выявляемая локальная кинетика для процесса в реакторе без перемешивания в направлении потока отражала условия протекания процесса в промышленном реакторе, необходимо предъявлять известный минимум требований к модели реактора. Так, длина реакционной зоны (или слоя катализатора) для модели должна быть той же, что и для промышленного реактора. При этом линейные скорости по сечению зоны будут в обоих случаях одинаковы, что обусловит одинаковые гидродинамические условия протекания процесса. [c.183]

Сходство между уравнениями (VII, 75) для трубчатого реактора с продольным перемешиванием и уравнениями (VII, 60) модели частицы катализатора настолько явное, что не требует пояснения. Устойчивость определяется знаком собственного значения матрицы совершенно аналогично случаю (VII, 626). Детали такого вычисления были уточнены Макговином [1971 г. (а, Ь)]. Он показал, что этот метод дает наиболее быструю сходимость. При исследовании стационарного состояния для получения трех значащих цифр наибольшего собственного значения требовалось от 4 до 24 членов в приближенных решениях, однако, так как сходимость монотонна в направлении увеличения Я в любом случае, локально устойчивый характер не- [c.180]

Непосредственно у места ввода газа локальные значения коэффициента массопередачи, вероятно, повышены, что обусловлено большой относительной скоростью. Однако в реакторе, имеюш ем значительную высоту, на долю этой зоны приходится лишь незначительная часть обш ей межфазовой поверхности. В реакторах с механическим перемешиванием потребляемая мешалкой мощность влияет на средний размер пузырей, но относительно мало сказывается на величине коэффициента массопередачи. Небольшие добавки обычно применяемых поверхностно-активных веществ или растворов электролитов могут привести к значительному увеличению межфазовой поверхности. [c.119]

При иерархич построении квазигомогенного приближения производят операцию осреднения (сглаживания) флуктуаций порядка предыдущего (мелкомасштабного) структурного уровня Для этого необходимо, чтобы характерный масштаб / предыдущего уровня был много меньше харак терного масштаба L последующего уровня и система содержала на уровне L макроскопически большое число неоднородностей масштаба / Кроме того, должен существовать промежут размер X I X L) такой, чтобы параметры ф после осреднения по объему (или пов-сти Х ) прел ставлялись уже не флуктуирующими, а регулярными ф-ция ми пространств координат с характерным масштабом изменения L Масштаб X значительно превышает характерное расстояние, на к-ром взаимодействуют флуктуации масштаба/-т наз радиус корреляции Область осреднения размера X наз элементарным физ объемом (или макроточкой) Напр, для процесса хим абсорбции газа жидкостью в двухфазном реакторе барботажного типа / соответствует масштабу газового пузыря, а L-размеру реактора Осреднение концентрации компонентов в каждой фазе проводят по элементарному объему Х , содержащему достаточно большое число пузырей, но значительно уступающему объему реактора Линейный размер X выбирается с учетом интенсивности локального гидродинамич перемешивания Объем Х рассматривается как макроточка с эффективными (т е усредненными по времени наблюдения) значениями коэффициентов массоотдачи, уд тепловыделения, распределения в-в между фазами и т п, к-рые необходимы для составления кинетич ур-ний отдельньи стадий Ур-ния баланса массы и энергии затем составляют с учетом перемешивания в масштабе всего реактора [c.633]

Изотермичность КСК является результатом его чрезвычайно высокой теплопроводности, в тысячи раз превышающей теплопроводность неподвижного слоя (см. гл. 2), а теплопроводность обусловлена перемешиванием твердых частиц (см. гл. 1). Вследствие высокой теплопроводности КСК в него можно устанавливать трубы парового котла или водяные холодильники, что недопустимо в условиях неподвижного слоя, так как приводит к переохлаждению прилегающих к трубам зерен катализатора и последующему затуханию реактора. Коэффициенты теплоотдачи от КСК к теплообменной поверхности могут быть в 10—20 раз выше, чем от неподвижного слоя или от газового потока, в результате сильно уменьшаются поверхности теплообменников в КСК Вследствие высокой теплопроводности КСК и благодаря применению мелкозернистого катализатора снимаются локальные перегревы и переохлаждения зерен, свойственные неподвижному слою. В неподвижном слое нерационально применять катализатор с размером зерен (таблеток) менее 4—5 мм из-за резкого возрастания гидравлического сопротивления АРс. В результате наблюдается внутридиф-фузионное торможение в порах зерен катализатора, и степень использования внутренней поверхности зерен в ряде каталитических процессов составляет 0,5 и ниже. В КСК АРс не зависит от размера зерна, поэтому целесообразно применять зерна такого размера, при котором достигается максимальная степень превращения. [c.262]

Поскольку для реализации гетерогенно-гомогенного режима окисления примесей существенным фактором становится турбулизация потока газа между пластинами с катализаторным покрытием, была разработана конструкция пластинчато-каталитического реактора (A. . СССР JV 1516138 [127]), в которой пластины-подложки имели просечные ле-пгстки, отгибаемые навстречу набегающему потоку газа поочередно то Bijepx, то вниз по отношению к пластине-подложке (рис. 7.1, а). Такам конструкция обеспечивает интенсивное перемешивание локальных струй газа внутри свободного пространства реактора и обновление поверхности катализаторного покрытия. Спиральный изгиб просечных лепестков, создавая дополнительную подкрутку локальных струй, в большей мере способствует турбулизации потока, чем плоские лепестки. [c.192]

Однако на практике при проведении быстрых реакций с выделением большого количества теплоты применяют реакторы, близкие к модели идеального смешения, а не вытеснения. Причина заключается в том, что при значительной концентрации реагентов на входе в реактор вытеснения выделяется слишком много теплоты, а поэтому возможен сильный перегрев реакционной смеси и даже взрыв, например при хлорировании или ншровании органических соединений. В реакторе же смешения происходит быстрое разбавление реагентов в реакционной смеси, и процесс протекает при относительно низкой их концентрации, а следовательно, с меньшим экзотермическим эффектом в локальных точках реакционного объема. Интенсивное перемешивание также способствует эффективному съему теплоты химической реакции, например при окислении циклогексанола азотной кислотой в адипиновую кислоту. [c.185]

Попав в область с другой скоростью осевого переноса, вещество остается там некоторое время / >. Это время можно трактовать как время релаксации осевого диффузионного потока, в течение которого этот поток определяется не локальным осевым градиентом концентрации, а молярным адвективным переносом [8]. Связь между потоком и градиентом концентрации в этом случае не локальна и не мгновенна система обладает некоторой памятью [8,9]. Это свойство эредитарности (наследственности) становится существенным, когда время релаксации оказывается не малым в сравнении с другими характерными временами, в течение которых в системе происходят существенные изменения (химические превращения, пребывание в реакторе и т.п.). В этом слз чае можно говорить о новом (дисперсионном) механизме продольною перемешивания как о процессе слу чайного блуждания вдоль оси аппарата, и в этом слу тае возможен переход к дисперсионной (волновой) модели массопереноса [8]. [c.10]

Температура у решетки в опытном аппарате может оказаться технологически неприемлемой. Мы увидели в данном примере, что масштабный переход существенно улучшил условия проведения процесса. При осуществлении быстропроте-кающих высокоэкзотермических процессов в кипящем слое (сжигание твердых топлив, хлорирование газообразных и твердых реагентов) интенсификация перемешивания твердых частиц с увеличением диаметра реактора предотвращает локальные перегревы, образование спеков. [c.60]

В соответствии с изложенной обработкой иолучениых экспериментальных данных на модели реактора с перемешиванием в объеме прп 15° С и выбранной локальной областп математическое оиисание процесса можно представить следующей спстемой уравнений материальных балансов по веществу А [c.182]

Исходя из электрохимического механизма реакции гидрирования N0 на поверхности платины, был предложен оригинальный способ интенсификации этого процесса [18]. Задача увеличения скорости диффузионного процесса может быть решена снижением толщины диффузионного слоя Это возможно в результате применения реактора с мешалкой, а также увеличения давления или интенсивности перемешивания Инженерные решения представляются достаточно сложными, в связи с чем предлагается иной путь. При переходе от полностью погруженной к частично погруженной в реактор поверхности платины можно интенсифицировать процесс за счет образования выше мениока очень тонкой пленки жидкости Чтобы исключить явление высыхания пленки из-за накопления на ней солей, артор предложил использовать локальный подогрев частично погруженного электрода. [c.141]

Следует отметить, что промышленная установка имела ряд недостатков. Прежде всего, в реакторе осуществлялось очень слабое перемешивание реакционной смеси барботирующим циркуляционным водородом. Расчеты показывают, что в- реакторе линейная скорость жидкости составляет 1 мм/сек и водорода--2 см/сек, т. е. имеет место ламинарный режим потока. Некоторая локальная турбулизация реакционной смеси имеется на выходе водорода из погружной трубки 1 (рис. 1), где линейная скорость газа достигает 1 м/сек, но в целом, как это следует из приведенных цифр, перемешивание является неэф- [c.147]

Действие мешалок в осуществлении того или иного процесса, проводимого с перемешиванием, влияние их параметров на тот или ИНОЙ технологический результат, в том числе и при суспензионной полимеризации винилхлорида,в работе [IJ пытаются однозначно выразить с помощью среднеобъемной скорости диссипации энергии потока в реакторе или удельных затрат мощности на перемешивание.Однако исследования турбулентности в аппаратах с мешалками [2] показывают, что локальные значения скорости диссипации энергии в зоне стока потока с лопастей мешалки на один- два порядка могут превосходить среднеобъемную скорость диссипации энергии и и величина эта существенно зависит от геометрических параметров мешалок.С одной стороны,результаты работы [2] показывают,что об однородном режиме переиешивания во всех частях полезного объема реактора не монет быть речи,с другой,-предполагают значительное влияние геометрических дарамет-ров мешалок на результаты проведения некоторых процессов, например,диспергирование несмешивающихся жидкостей,что подтверядается в ряде работ. Поэтому выбор мешалки для реактора суспензионной полимеризации должен быть основан ттрекде всего на эффективности ее действия при диспергировании несмешивающихся жидкостей с оценкой эффективности по затратам энергии на перемешивание. [c.259]

Ряд аварий на агрегатах окисления циклогексана в Англии и других странах был вызван именно необоснованным совмещением операций подачи реакционного кислорода (воздуха), перемешивания реакционной массы и отвода реакционного тепла. При этом образование локальных зон интенсивного протекания процессов окисления было связано с повышением температуры подаваемого воздуха на окисление, что приводило к интенсивному смолообразованию на поверхностях барботеров и трубопроводов внутри реактора. В таких и других трудноуправляемых взрывоопасных процессах не следует совмещать подачу газообразных сырьевых материалов с перемешиванием реакционной массы. Перемешивание должно осуществляться механическими или другими независимыми способами, обеспечивающими постоянное эффективное распределение жидкой среды в аппарате. Потоки же газообразного сырья должны равномерно распределяться по сечению аппарата и соответственно по объе- [c.161]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология