Концентрация изменение вдоль реактора

Обычно на практике параметрами, с помощью которых управляют процессом в промышленных реакторах, являются конверсия на выходе и температурный профиль (отбор проб для анализа концентрации реагента вдоль реактора не всегда практически возможен). Поэтому температурный профиль служит для оценки остаточной активности реактора. Типичные температурные профили и их изменение со временем показаны на рисунках 7.5(а) и (б) эти рисунки иллюстрируют два варианта ухудшения работы реактора со временем. На рис. 7.5(а) температурный профиль движете вдоль слоя, сохраняя свою форму. По мере того как лобовая часть слоя отравляется, реакционная зона движется в следующую неотравленную область, [c.151]

Для обратимой реакции типа А В, протекающей в реакторе идеального вытеснения, изменение концентрации ключевого компонента А вдоль реактора также определяется уравнением (Х.1). Функция г (с, Т) в правой части уравнения является разностью скоростей прямой и обратной реакций. Оптимальные значения относительной пористости узких пор и размера зерна катализатора будут определяться условиями (Х.7) и (Х.7а). Если обратимая реакция эндотермическая, то повышение температуры будет увеличивать скорость реакции и сдвигать равновесие в сторону образования целевого продукта. Поэтому оптимальной температурой будет предельно допустимая температура Г. [c.193]

Так как эта концентрация к тому же невелика, то ее изменения практически не влияют на распределение остальных продуктов вдоль реактора. По этим причинам при рассмотрении кинетики реакции концентрацией кислорода в первом приближении можно пренебречь. [c.107]

Задача. Пусть поток вещества, в котором идет диффузия, поступает со скоростью V в реактор, где одновременно с диффузией протекает реакция первого порядка. Требуется установить профиль изменения концентрации с вдоль координаты х внутри реактора, если известны длина реактора Ь и концентрации с(0) = С и сЩ = С2- [c.184]

Первое условие означает, что все элементы среды (которые можно представить себе заключенными в небольшие проницаемые оболочки) проходят через реактор за одинаковое время и претерпевают ту же последовательность изменений давления, температуры и концентрации. Второе условие означает, что молекулы реагентов и продуктов не диффундируют из одного такого элемента среды в другой при прохождении их через реактор. Отсюда следует, что в каждом элементе степень превращения является одной и той же, и поэтому эти элементы можно рассматривать как миниатюрные реакторы периодического действия, перемещающиеся вдоль системы. Таким образом, реактор вытеснения в целом можно характеризовать теми же параметрами, что и систему периодического действия с длительностью реакции, равной времени прохождения элемента через реактор вытеснения, и аналогичными последовательностями изменения [c.47]

В результате периодических переключений направления подачи газовой смеси концентрация [Вз ] значительно выше стационарной почти по всей длине реактора, за исключением участка, прилегающего к выходу. Исходная смесь поступает на катализатор с повышенным содержанием B2Z, в результате чего в нестационарном режиме с большей скоростью образуется целевой продукт В. В течение полуцикла значительных изменений в распределении [B2Z] вдоль слоя не происходит, а для менее инерционного промежуточного соединения наблюдаются быстрый рост концентрации [А2] на участке, прилегающем ко входу в реактор, и резкое ее снижение в остальной части реактора. Таким образом, продукт С образуется с меньшей скоростью и выход его меньше, чем в стационарных условиях. Так, для рассматриваемых значений параметров селективность зт, = 0,756, а степень превращения исходного вещества А в продукт В Хт) = 0,742. Зависимость селективности зц и степени превращения Хо вещества А в продукт В от времени переключения И параметра х приведена на рис. 4.15. [c.120]

Дезактивация катализатора приводит к изменению во времени концентрации и температуры в каждой пространственной точке реактора. При быстрой основной реакции реактор работает в нестационарном режиме, причем образуется реакционная зона, перемещающаяся вдоль слоя катализатора. В зависимости от скорости движения дезактивированной части можно изменять во времени переменные соотношения реагентов и их концентраций, температуры входящих потоков и теплоносителя, времени контакта. В реальных условиях обратимое изменение состояния катализатора сопровождается необратимым [203]. [c.149]

Чтобы проанализировать динамику процесса при понижении входной температуры, рассмотрим распространение этого возмущения. Профили концентрации вдоль характеристик и непрерывны. Вследствие скачкообразного изменения температуры в начале слоя температура вдоль характеристики уже не непрерывна, а вдоль характеристики у - непрерывна. Пунктирной линией обозначена область, где для т > О исходное вещество полностью превращается для реакции порядка п < 1, Длина реактора, где происходит полное прев- [c.161]

Разложение окиси этилена, разбавленной инертными газами (N2, Аг, СО2), проводили при 900—1200 °К в специальном реакторе на проточной установке . О скорости разложения судили по изменению температуры вдоль реакционной трубки. Концентрацию окиси этилена меняли от 2,5 до 11 %, а скорость потока газа — от 0,2 до 72 м/сек. Оказалось, что скорость разложения не зависит от количества окиси этилена и скорости потока и мало зависит от природы инертного газа. Было найдено, что разложение окиси этилена в целом является реакцией первого порядка и полная энергия активации составляет 42 2 ккал/моль. Полученное значение энергии активации заметно отличается от данных но находится в хорошем соответствии с данными- . Скорость реакции подчиняется уравнению [c.62]

Изменение концентрации одного из реагирующих веществ вдоль потока в реакторе при двух идеальных режимах процесса показано на рис. 2.1.7. [c.342]

При наличии диффузии вещества вдоль потока изменение концентрации реагирующих веществ в каком-либо слое реактора 41 будет происходить за счет трех факторов диффузии, собственно потока и химической реакции. [c.404]

Во-вторых, в реальных условиях, по-видимому, не осуществляется ни один из предельных случаев, которым соответствуют уравнения (26) и (29), а наблюдается некоторая промежуточная степень переноса вдоль потока, в той или иной мере отличающаяся от обоих предельных случаев. Этот промежуточный случай переноса реагирующих веществ вдоль потока может быть описан приближенным дифференциальным уравнением, отображающим изменение концентрации продукта в каком-либо слое реактора в результате диффузии, массового потока и химической реакции [76] [c.101]

В задачах оптимизации с помощью таких систем уравнений, как, например, (1.75), может быть исследовано влияние технологического режима процесса полимеризации в каскаде реакторов смешения или вытеснения на характеристики ММР, что в сочетании с перераспределением концентраций вдоль каскада (при создании неизотермического профиля каскада реакторов) или по длине реактора вытеснения может привести к существенным изменениям качества полимера. Профиль температур — фактор управления, эффективность которого зависит от типа модели. [c.62]

В рамках моделей с распределенными параметрами могут рассматриваться пространственные неоднородности вдоль одного из направлений, а также двух- и трехмерные неоднородности. Например, в обычных методах проектирования газового абсорбера с насадкой концентрации предполагаются непрерывно изменяющимися в осевом направлении, т. е. в направлении потока, однако игнорируется их изменение в радиальном направлении. Аналогичным образом часто рассматриваются трубчатый химический реактор и реактор с насадкой, но поскольку возможны значительные температурные градиенты в радиальном направлении, для их учета необходимо использовать модель с параметрами, распределенными в двух или трех направлениях температуры и концентрации в таких моделях могут изменяться и по оси и по радиусу аппарата. [c.81]

Очевидно, что строгая реализация идеальных режимов очень затруднительна, и поэтому химические процессы в потоке в действительности протекают или по режимам, близким к идеальным, или по смешанным. Изменение концентрации одного нз реагирующих веществ вдоль потока в реакторе при Двух идеальных режимах ведения процесса показано на рис. 10. [c.44]

Классификация математических моделей реакторов основана на свойствах и состоянии концентрационных и температурных полей в реакторе. Наиболее полные модели характеризуют перенос вещества вдоль и поперек потока, а не переменные физические свойства реакционной смеси. Таким образом, при исследовании работы реакторов составляется математическое описание (математическая модель) реактора, под которой понимают систему уравнений (дифференциальных или конечных), позволяющих определять изменение концентраций, температуры и давления. Эти уравнения выводят на основании балансов вещества, теплоты и количества движения для реактора в целом или его бесконечно малого элемента. [c.227]

Перейдем к рассмотрению изменения профилей различных параметров вдоль реактора в системе с рециркуляционной петлей. Необходимое превращение на выходе из реактора может быть получено различными изменениями вдоль реактора параметров системы — температуры, давления, концентрации. Оно связано с количеством рециркулируемых в начало реактора компонентов. Естественно, что для каждой конкретной реакции роль указанных факторов проявляется по-разному. Несомненно, что широкое использование результатов одновременного поиска изменения профилей различных параметров может привести к весьма интересным результатам. Однако для решения этой задачи желательно дальнейшее совершенствование математических методов оптимизации и более детальное изучение химических аспектов процесса. Рассмотрение реакции дегидрирования этана показало, что существует определенный профиль температуры, который отвечает максимальной нроизвоцительности реактора по целевому продукту. При этом расход исходного сырья не является максимальным и соответствует строго определенной селективности и глубине превращения на выходе из реактора. Следовательно оптимальные профили изменения параметров режима эксплуатации действующих реакторов должны определяться одновременным изменением производительности аппарата. В частности, исследования по определению оптимального температурного профиля для консекутивной реакции показали, что в этом случае необ ходимо реакцию начать с самой высокой температуры оптимального профиля. Затем углубление процесса следует проводить по мере снижения температуры также в соответствии с оптимальным профилем, найденным, подчеркиваю, для рециркуляционной системы. Кстати, в этом плане применение увеличенной рециркуляции непрореагпровавшего сырья в адиабатических реакторах (таких, как реактор для каталитического дегидрирования этилбензола в стирол) люжет значительно повысить их мощность по свежему сырью. Прп такой постановке вопроса реакторы должны конструироваться таким образом, чтобы они удовлетворяли требованиям теории. Это противоречит существующему укоренившемуся положению, когда реакция осуществляется в готовой конструкции реактора в зависимости от его возможностей, [c.15]

До сих пор рассматривались идеальные предельные случаи, в действительности часто в реакторе устанавливается некоторый градиент концентрации и происходит диффузия реагирующих веществ вдоль потока. Кроме того, в результате реакции может измениться объем реагирующей смеси, что приведет к изменению скорости потока вдоль реактора. Если взять в реакторе какой-либо слой, то изменение концентрации в этом слое происходит за счет трех факторов 1) диффузии вдоль потока 2) потока вещесг-ва 3) химической реакции. [c.267]

Первый член представляет собой изменение концентрации за счет диффузии (второй закон Фика). О — коэффициент диффузии / — оордината вдоль реактора. Второй член — изменение концентрации за счет потока и изменения объема реагирующей смеси. Третий член — скорость химической реакции. [c.267]

Изменение концентрации при перемещении концентрационного фронта вдоль характеристики можно сравнить с изменением кон-центращ1и в реакторе периодического действия, если предположить, что вначале он (г =0) работал при изотермических условиях. Это означает, что при изотермических условиях первичная концентрационная волна всегда перемещается вдоль реактора. Уменьшение концентрационной волны зависит от скорости реакции, поэтому такую зависимость можно использовать для изучения кинетики. [c.165]

Исследовали [39] нестационарный массообмен пузыря со средой в реакторе с псевдоожижепным слоем при наличии объемной химической реакции первого порядка. Задача сводится к решению уравнения нестационарной конвективной диффузии вне области замкнутой циркуляции и уравнения баланса реагента внутри этой области. При этом учитывается изменение концентрап.ии реагента вдоль реактора вследствие объемной реакции и продольного перемешивания. Методом сращиваемых асимптотических разложений по малым числам Пекле получены трехчленные разложения для поля концентрации вне области циркуляции, изменение во времени концентрации реагента внутри этой области и коэффициент массообмена. В частности, для систем мелких частиц концентрация внутри нузыря и среднее число Шервуда имеют вид [c.134]

Динамические характеристики. Из-за внешних воздействий и (или) изменений внутренних свойств катализатора и реактора в целом температурные и концентрационные поля в слое катализатора меняются во времени. При этом, как было показано, те параметры, влияние которых в стационарном режиме можно было не учитывать, часто оказываются существенными в нестационарном процессе. К таким параметрам можно отнести, например, дисперсию вещества вдоль слоя катализатора, массоемкость и теплоемкость слоя, неравподоступность наружной поверхности зерна, внешний тепло- и массообмен. В стационарном режиме значительное число факторов воздействует на состояние системы независимо и часто аддитивно. Это позволяет использовать более узкие модели и эффективные параметры, отражающие суммарное влияние этих факторов. В нестационарном режиме степень влияния этих же факторов может быть иной и, кроме того, сильно зависеть от состояния системы. Р1х влияние необходимо учитывать порознь. Так, например, дисперсию тепла вдоль адиабатически работающего слоя катализатора в стационарном режиме вполне достаточно представить коэффициентом эффективной продольной теплопроводности. В нестационарном режиме это недопустимо — необходимо учитывать раздельно перенос тепла по скелету катализатора, теплообмен между реакционной смесью и наружной поверхностью зерна и иногда перенос тепла внутри пористого зерна. Из-за инерционных свойств в нестационарном режиме имеют место большие, чем в стационарном, градиенты температур и концентраций на зерне и в слое катализатора. Это приводит, иапример, к отсутствию пропорциональной зависимости между температурой и степенью превращения, непродолжительному, но большому перегреву у поверхности зерна с наилучшими условиями обмена, значительным перегревам слоя — динамическим забросам, на-Л1Н0Г0 превышающим стационарные перепады температур между входом и выходом из слоя могут быть в несколько раз больше адиабатического разогрева при полной степени превращения. Сдвиг по фазе между температурными и концентрационными полями иногда приводит к возникновению колебательных пере- [c.13]

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]

Стационарный изотермический профиль концентрации в зерне устанавливается сравнительно быстро, а изменяется медленно, по мере того, как зерно нагревается или охлаждается и в слое катализатора устанавливается тепловой режим. При скачкообразном изменении входной температуры газовой смеси на 10 температурный фронт перемещается вдоль слоя со скоростью ( Р7Срг)/[(1 - с)р ср , причем он размывается и его максимум возрастает вплоть до выхода из реактора (см. рис. 3.51). [c.171]

На рис. 3.1 приведены поля температур, концентраций мономера и катализатора, а на рис. 3.2 - поля скоростей полимеризации для различных значений Д и а. Видно, что, как и в [2], процесс проходит в основном на входе катализатора в реактор при его смешении с раствором мономера. Температура и скорость в зоне реакции оказываются переменными и зависяш.ими от концентрации реагентов, коэффициента В мот коэффициента теплопередачи через стенку а. Хотя максимум скорости полимеризации наблюдается вблизи зоны ввода катализатора, реакция продолжается и вдоль оси х, что приводит к изменению выхода и свойств полимера по мере удаления от зоны максимума. Образование полимера в разных точках реакционного объема (соответственно при различных температурах) приводит к уишрению ММР полимера по сравнению с наиболее вероятным ММР [РпО)" 1/Рп Р( Л/Рп)] характерным для изотермических условий. Поскольку средняя молекулярная масса и ММР полимерного продукта, как было принято выше, определяются реакцией передачи цепи на мономер, основным фактором, влияющим на эти характеристики, является разность энергий активации реакц передачи цепи и роста На рис. 3.3 показаны зависимости vJ у и vJ от Е -Е , а на рис. 3.4 - вид функции ММР и ее анаморфоза в полулогарифмических координатах lg р (/) от у (кривые 5 и 6). Как видно, для заметного отклонения ММР от наиболее вероятного (прямые на рис. 3.4) значения Е и Е должны отличаться по меньшей мере на несколько единиц, что действительно имеет место. [c.138]

Приведенная модель реактора не учитывает профиль концентрации жидкости X, вдоль аппарата и изменение скорости газа Цу. Кроме того, модель ограничивается определенной конструкцией реактора полый барботажный аппарат. Поэтому модель нуждается, безусловно, в дальнейшей разработке и обобшении — с тем, чтобы оптимизировать не только режимные параметры реактора, но и его конструкцию. [c.193]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология