Производительность реактора для простых реакций

На примере реакций простых типов рассмотрим влияние указанных параметров на удельную производительность реактора. [c.185]

Рассмотрим влияние кинетики химического процесса на удельную производительность реакторов идеального смешения и идеального вытеснения на примере реакций простых типов, т. е. реакций, описываемых одним стехиометрическим уравнением [c.183]

Для реакций простых типов, описываемых кинетическим уравнением (3.139), удельная производительность реакторов идеального смешения и вытеснения соответственно равны [c.185]

Почему производительность реактора в режиме идеального вытеснения больше, чем в режиме идеального смешения, при протекании простых реакций [c.184]

Большое влияние на удельную производительность реактора оказывает также степень конверсии. Для реакций простых типов с повышением конверсии ключевого реагента А при прочих равных условиях удельная производительность падает тем заметнее, чем выше суммарный порядок (см. зфавнения 3.141 и 3.142), причем при 1 она стремится к нулю (рис. 3.3). При этом для реактора идеального вытеснения ее снижение со степенью превращения исходного сырья выражено в меньшей мере, чем в случае реакторов идеального смешения. [c.186]

При известном а производительность реактора и превращение газа А можно определить простым расчетом. Для иллюстрации рассмотрим реакцию первого порядка, скорость которой определяется выражением [c.309]

Интегрирование уравнений (V. 9), (V. 10) для ряда простых и сложных реакций, протекающих в реакторах идеального смешения и идеального вытеснения, проводилось во многих работах. Обычно в литературе приводятся зависимости концентрации целевого продукта на выходе из реактора д от времени 1, прошедшего с момента начала реакции (периодический реактор смешения), или расстояния по длине реактора I (реактор идеального вытеснения). Нас же интересует вид зависимости производительности реактора от нагрузки. [c.126]

Коэффициент производительности. Характер кривых, выражающих производительность реакционных аппаратов как функцию степени превращения исходного вещества, дает представление об относительной производительности реакторов по продуктам простых й сложных реакций [c.317]

Производительность реакционного аппарата полного смещения для простой односторонней реакции может быть также сопоставлена с производительностью реактора полного вытеснения при одинаковом для обоих случаев значении расчетного времени пребывания реагирующих веществ в реакционном пространстве. [c.318]

Рассмотрим производительность каскада прямоточных реакторов полного смешения (рис. 71), взяв для примера простейшую реакцию первого порядка. Видоизменив уравнение для единичного реактора смешения, получим для любого реактора каскада [c.313]

Для реакций, не сопровождающихся образованием побочных веществ, выбор температуры так или иначе связан с удельной производительностью реактора. При простых необратимых реакциях для увеличения производительности выгодно работать при возможно более высокой температуре, так как это ускоряет процесс. То же относится к обратимым эндотермическим реакциям, для которых с повышением температуры увеличиваются константы не только скорости, но и равновесия, что способствует ускорению процесса и достижению высокой степени конверсии. Однако при таких процессах имеются и ограничения температуры, вызванные, [c.318]

Для оптимального осуществления сложных реакций важнейшее значение приобретает их селективность по целевому продукту—она определяет расход сырья, а следовательно, и экономичность производства. Это не означает, что в данном случае вообще не играет роли удельная производительность реактора, она лишь отступает на второй план по сравнению с простыми реакциями. Поскольку удельная производительность реакторов была подробно рассмотрена раньше, в данной главе делается упор на обоснование выбора условий обеспечения высокой или оптимальной селективности процесса. При этом мы полностью отвлечемся от тех очень важных способов регулирования селективности, которые зависят от типа реагентов или катализаторов и области протекания процесса, влияющих на отношение констант А,/А, считая, что их выбор уже сделан на предыдущих стадиях исследования. [c.397]

В химической технологии при оптимизации сложных процессов химического превращения вещества, с целью достижения наилучшего распределения продуктов реакции и обеспечения максимального выхода целевого продукта, исходят из анализа гидродинамической обстановки в реакторе. Гидродинамический режим движения характеризует перемешивание реагирующих веществ в аппарате (в зоне реакции) и в значительной мере определяет избирательность протекания как простого, так и сложного процесса химического превращения вещества. При этом движение потоков взаимодействующих веществ в реакторе должно быть организовано таким образом, чтобы обеспечивалась максимальная производительность аппарата по целевому продукту, а режим ведения химического процесса должен быть таким, чтобы скорость побочных реакций, а следовательно, и выходы их были минимальными. Для этого в случае протекания в реакторе параллельных реакций необходимо уменьшать или увеличивать концентрации исходных веществ в реакционном объеме (в зависимости от порядка реакции), а в случае последовательных реакций — избегать перемешивания реакционных смесей, имеющих разный состав продуктов реакции. [c.12]

Реактор является самой важной и одновременно наиболее трудно исследуемой частью установки. Простые физические методы измерения производительности, использованные нами при обследовании других аппаратов, в данном случае неприменимы, так как в реакторе протекают многочисленные и взаимосвязанные химические реакции. Здесь нужен полный теоретический анализ кинетики процесса (см. главу И) или его эквивалент в форме уравнений, полученный статистически, методом регрессионного анализа экспериментальных данных. [c.74]

Для получения кинетических. данных наиболее простой путь — осуществление изотермической р аботы интегральных конверторов, так как это ограничивает число переменных и облегчает интегрирование. Однако на практике изотермическая работа редко осуществляется, особенно для реакций с высокими тепловыми эффектами,вследствие ограничений в отводе тепла. Эти ограничения имеют большое значение, потому что плохой контроль за потоком тепла, приводящий к небольшим температурным градиентам в слое, может вызвать очень сильный эффект, поскольку скорость реакции экспоненциально зависит от температуры. При исследовании экзотермических реакций обычно применяют адиабатические трубные реакторы. Система температурного режима осуществляется таким образом, чтобы предотвратить утечку тепла через стенки реактора. Следовательно, профиль температур развивается вдоль длины реактора, размеры последнего зависят от теплоты реакции, теплоемкости реакционной среды и кинетики реакции. Полномасштабные заводские конверторы вследствие низкого соотношения поверхности и объема обычно работают адиабатически, и поэтому адиабатические- конверторы небольшого размера могут быть полезны для испытания на длительность пробега или для моделирования промышленной производительности. Эти конверторы могут работать либо на уровне полупромышленного масштаба, либо как пилотные установки. Адиабатические реакторы в настоящее время применяются для моделирования полномасштабных промышленных условий таких реакций, как высокотемпературная и низкотемпературная конверсия окиси углерода, реакция метанирования и синтез аммиака. [c.56]

Синтез аминов проводят в газовой фазе при 380—450 °С и 2—5 МПа. Давление требуется для повышения производительности установки, уменьшения габаритов аппаратуры и подавления побочной дегидратации спирта. Катализатором служит активный оксид алюминия или алюмосиликат, иногда с добавками промоторов. В этом оформлении реакция является типичным гетерогенно-каталитическим процессом, а ее небольшой тепловой эффект позволяет использовать адиабатические реакторы со сплошным слоем стационарного катализатора. Мольное отношение аммиака и спирта (метанол или этанол) составляет 4 1, причем первичные, вторичные и третичные амины можно получать в любом соотношении, возвращая на реакцию ту или иную часть каждого амина (чаще всего триметиламина). Осуществляется и рециркуляция избыточного аммиака, непревращенного спирта и простого эфира. [c.268]

Как видно из уравнения (II. 1), величина объема аппарата зависит при заданной часовой производительности только от времени цикла поэтому, основное внимание должно быть обращено на максимально возможное его снижение за счет, в первую очередь, вспомогательных операций, а также перенесения подготовительных операций в другие более специализированные и поэтому простые аппараты. Так, предварительное подогревание реагентов или охлаждение массы после реакции могут быть проведены в специальных теплообменниках. Точно так же, вне реактора, могут быть аппаратурно оформлены и другие операции, проводимые до или после основной реакции, например, смешение компонентов, эмульгирование, промывка и т. п. [c.32]

Из выведенных на стр. 309 выражений для удельной произвол дительности реакторов видно, что при необратимых реакциях с простыми кинетическими уравнениями производительность при прочих равных условиях зависит от начальных концентраций (или парциальных давлений) в степени, равной суммарному порядку реакции. Поэтому для повышения производительности начальные параметры выгодно выбирать возможно более высокими. В этом отношении имеются, однако, и ограничения, обусловленные недостаточной растворимостью реагентов, трудностями в осуществлении теплообмена при чрезмерном росте скорости, увеличением энергетических затрат на сжатие газов и т. д. [c.321]

Анализ уравнений (3.141 и 3.142) показывает, что удёльная производительность реакторов для реакций простого типа при одинаковой конверсии прямо пропорциональна начальной концентрации (парциальному давлению) одного из реагентов (ключевого реагента Aj) в степени, равной суммарному порядку реакции, кроме реакций с суммарным нулевым порядком. [c.185]

Эта глава посвящена простым реакциям, т. е. реакциям, протекание которых можно достаточно хорошо описать всего одним кинетическим уравнением в сочетании со стехиометрическим соотношением и условиями равновесия. Для таких реакций избирательность задана и постоянна следовательно, основным фактором, определяющим расчет реактора, является его размер, необходимый для. достижения заданной производительности. Кроме того, в данной главе изложены вопросы сравнения размеров одиночных реакторов с размерами реакторов в сложных системах, содержащих ряд реакционных аппаратов в различных комбинациях (сначала для необратимых реакций п-го порядка, а затем для реакций с более сложной кинетикой). В конце главы расскотрены уникальные по свойствам автокаталитические реакции. Расчет сложных реакций, для которых решающим фактором является избирательность процесса, приведен в следующей главе. [c.131]

Введенное нами понятие супероптимальности означает повышение производительности реактора для простых реакций, не имеющих побочных продуктов (см. гл. IX), и одновременное повышение производительности реактора и селективности для многостадийных и параллельных реакций за счет подбора оптимального количества и состава рециркулируемого потока путем изменения степени превращения за однократный процесс (см. гл. X и 6 гл. II). Причем в этом случае достигается более высокий уровень оптимальности по сравнению с оптимумом, получаемым за счет варьирования обычно учитываемыми параметрами. Поэтому этот метод повышения оптимальности процесса мы называем принципом супероптимальности. [c.43]

Супероптимальность означает повышение производительности реактора для простых реакций, не имеющих побочных продуктов, и одновременное повышение производительности реактора и селективности процесса для многостадийных и параллельных реакций за счет подбора оптимального количества и состава рециркулируемого потока. [c.342]

Выведите уравнения, связывающие удельную производительность реакторов идеального смешения и вытеснения со скоростью химической реакции. Покажите на примерах стехиометрически простых реакций зависимость удельной производительности реактора от начальной концентрации реагентов, порядка реакции, конверсии и стехиометрии реагентов. [c.198]

ВО время реакции, что особенно характерно для реакций в системе газ — жидкость. Тогда. реактор называют полупериодиче-ским. Чаще всего преимущество имеют непрерывно действующие реакторы. Это объясняется стационарностью параметров их работы, более простым обслуживанием и управлением, лучшей возможностью автоматизации шроизводства и как следствие более высокой производительностью труда. Сравним удельные производительности реакторов полного смешения и идеального вытеснения, соотношение которых будет равно [c.318]

Большое влияние на удельную производительность реакторов оказывает стетгень коиверсии. Так, для простой необратимо реакции с кинетическим уравнением г=йСд"а (или г = йРд"а) при проведении ее в аппарате полного смешения при е = 0 имеем Ов= -в Сд, о а(1— J a)"А. Следовательно, с повышением степени конверсии удельная производительность падает тем более резко, чем выше суммарный порядок (рис. 85, кривые 2 и 3), причем лри Ха—>-1 она стремится к нулю. Для реакторов идеального вытеснения ее снижение с конверсией выражено не так сильно (рис. 85, кривые 1 и 2), вследствие чего эти реакторы предпочтительны для процессов, где особенно желательна высокая степень конверсии сырья. В случае обратимых реакций (рис. 85, кривая 4) удельная лроизводительность стремится к нулю, когда степень конверсии приближается к ее равновесной [c.327]

Трубчатые реакторы полного вытеснения. Трубчатые реакторы с поршневым потоком чащ,е всего имеют вид каналов с большим отношением длины к поперечному размеру. В реакторах такого типа теплообмен происходит через стенки. Следовательно, для поддержания приблизительно одинаковой температуры реагирующей смеси необходимо кроме высокой интенсивности теплообмена обеспечить низкие сопротивления переносу теплоты в направлении к стенке. Это условие,.помимо других, требует использования труб с небольшой площадью поперечного сечения. Наиболее простое конструктивное решение трубчатого реактора представлено на рис. VIII-32, а. Он состоит из двух концентрично расположенных труб, по внутреннему каналу движется реакционная смесь, по внешнему — теплоноситель или хладагент. Малая площадь поперечного сечения трубы ограничивает производительность аппарата. Для ее повышения большое число трубчатых реакторов соединяют параллельно в общем корпусе. Созданные таким образом многотрубчатые реакторы (рис. VIII-32,б и в), аналогичные по конструкции трубчатым теплообменникам, широко используются в промышленности. Аппараты этого типа часто применяются для проведения реакций с участием твердого катализатора, который в виде пористого сыпучего слоя заполняет либо трубы, либо меж-трубное пространство реактора. [c.317]

Как в реакторе с неподвижным слоем, так и в реакторе с кипящим слоем широко исследовалось влияние различных реагентов и продуктов на протекание реакции Фишера —Тропша на железных катализаторах. Так, в широких пределах изменялись парциальные давления Нг, СО, СО2 и Н2О, а легкие (бензин) и тяжелые (парафин) углеводороды специально возвращались в реактор для изучения их влияния на скорость превращения СО в углеводороды. Было найдено, что углеводороды й СО слабо замедляют реакцию, а пары воды —сильно. В интегральных реакторах наблюдается связь между произведением рсорн 3 и производительностью (рис. 17), тогда как в дифференциальных реакторах скорость пропорциональна только рна- Несколько примеров в табл. 12 иллюстрируют влияние парциальных давлений Н2, СО и Н2О на скорость образования углеводородов. Все перечисленные данные можно описать простым уравнением скорости реакции [c.203]

Реакторы идеального смешения невыгодны при проведении реакций простых типов до высокой степени превращения реагентов в отлрпие от реакторов идеального вытеснения. Реакторы идеального вытеснения более производительны, чем реакторы идеального смешения. [c.184]

В обоих случаях при Хд>0 отношение удельных производительностей этих реакторав меньше единицы (рис. 76), из чего следует общий вывод для всех реакций с кинетическими уравнениями простого типа, имеющих суммарный порядок больше нуля, реакторы вытеснения более производительны, чем аппараты смешения. Как мы увидим из дальнейшего, такой вывод верен для всех реакций, скорость которых падает с повышением степени конве рсии, т. е. не имеющих индукционного периода. Отметим, что реакторы полного смешения особенно невыгодны лри доведении процесса до высокой степени конверсии (см. [c.318]

Получение бути,лсерных кислот может быть осуществ,лено также и в жидкой фазе, т. е. с применением в качестве исходного продукта жидкой бутиленовой фракции. Жидкофазный процесс обладает многими преимуществами, среди которых главные — простота конструктивного оформления и повышенная производительность реакционного пространства. Такая реакция может быть осуществлена в простом смесителе инжекторного типа [80]. На практике жидкофазный процесс часто проводят также в реакторах, снабженных обычными нропел- терными мешалками. В связи с этим задача разработки рациональной схемы жидкофазного способа получения бутиловых спиртов является весьма важной и интересной. [c.81]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология