Рециркуляционные параметры

Теперь, когда нам стали известны широкие возможности осуществления процессов с рециркуляцией, оптимальная реализация химической реакции не может быть достигнута без ее применения, так как теоретически обоснованное применение рециркуляции может значительно изменить селективность процесса и производительность реакторного аппарата. Установлено, что для многих случаев ход этих изменений носит не монотонный, а многоэкстремальный характер. Для современных химических процессов поиски оптимальных рециркуляционных параметров, осуществляемые по своим особым законам и правилам, представляют новый подход к реализации химических процессов и обусловливают существенный скачок. [c.8]

Для исследования этих вопросов необходимо прежде всего составить математическое описание процесса, отражающее особенности применения рециркуляции и позволяющее варьировать рециркуляционными параметрами — коэффициентом рециркуляции, степенью превращения. Математическая модель рециркуляционного процесса будет отличаться тем, что общая загрузка реакционного аппарата зависит не только от свежей загрузки, но и от рециркулируемого количества веществ, в данном случае от глубины превращения реагирующего вещества за один проход. [c.297]

С точки зрения регулирования процесса наиболее целесообразно было бы выбрать в качестве этих трех параметров производительность компрессора исходной газовой смеси (в точке А), производительность рециркуляционного компрессора (в точке В) и температуру в так называемом холодном сепараторе. Однако по-соображениям удобства техники расчета мы выберем другую базовую систему. Ее параметрами будут in, ZD, ze, которые обозначают последовательно мольную-долю инертных компонентов в исходной смеси перед реактором, мольную долю-аммиака в потоке исходной смеси перед реактором и мольную долю аммиака в потоке газа после реактора. [c.335]

Комбинированную модель можно представить как каскад последовательно соединенных диффузионных ячеек с рециркуляционными потоками между ними (рис. П-Б). Перемешивание внутри диффузионных ячеек характеризуется коэффициентом продольного перемешивания Ей- Параметрами рассматриваемой модели являются число Пекле Ре = и1/Е (как у диффузионной модели), коэффициент рециркуляции (как у рециркуляционной моде- [c.28]

Выражение (111.25) получается из следующей приближенной зависимости [21] между параметрами рециркуляционной и диффузионной моделей [c.45]

По уравнениям (П1.47) и (1П.48) могут быть построены F-и С-кривые при различных значениях параметров рециркуляционной модели. [c.53]

Следовательно, если принять, что продольное перемешивание в. основном осуществляется турбулентными пульсациями, то его интенсивность практически не должна зависеть от величины основного потока. В связи с этим в аппаратах с интенсивным механическим перемешиванием потоков степень обратного перемешивания или величины рециркуляционных потоков практически не зависят от расхода и могут быть определены при отсутствии протока жидкости через аппарат. Очевидное достоинство такого определения параметров продольного перемешивания состоит в том, что нет необходимости в больших объемах технологических жидкостей, газов или сыпучих. материалов. [c.62]

Продольное перемешивание непроточной фазы в колонных аппаратах может быть математически описано на основе как диффузионной, так и рециркуляционной модели. Для экспериментального определения параметров моделей применим, очевидно, лишь импульсный метод исследования. [c.62]

Определение параметров продольного перемешивания на основе рециркуляционной модели [c.69]

Легко убедиться, что при переходе к пределу (Я—>-0) уравнения (111.119) н (111.120) переходят в уравнения (111.96) и (111.97). Это подтверждает, что зависимость (111.25) действительно устанавливает корректную связь между параметрами рециркуляционной и диффузионной моделей. В дальнейшем (см. гл. IV и VI) применимость зависимости (111.25) будет показана для функций [c.73]

Таким образом, рециркуляционная модель при л б—8 фактически может применяться лишь как однопараметрическая. Это значит, что при ее использовании один из параметров должен быть известен заранее (например, число ячеек п), а второй определяется экспериментально. В дальнейшем это положение будет подтверждено и при анализе функций распределения времени пребывания (см. гл. IV). [c.75]

Полученных уравнений вполне достаточно для экспериментального определения параметров, проверки надежности найденных результатов и установления формальной адекватности модели потоку в аппарате. При этом число ячеек рециркуляционной модели обычно принимают равным числу секций в колонне. Неизвестным является лишь один параметр — коэффициент рециркуляции, иногда называемый коэффициентом обратного перемешивания. Чаще всего этот коэффициент определяют по дисперсии экспериментальной С-кривой, регистрируемой на выходе потока из аппарата. [c.101]

При указанных значениях параметров рециркуляционной модели приведенные выше выражения для моментов С-кривой принимают вид, соответствующий более простым моделям. Такое преобразование первых трех случаев очевидно и не требует пояснений. Рассмотрим более подробно лишь переход рециркуляционной модели в диффузионную, ограничиваясь при этом выводом выражений для дисперсии, асимметрии и эксцесса функции распределения времени пребывания. Подставив в уравнения (IV.40), (1У.41) и (IV.68) значения х Ш 1 Ш +и) и п = ЦН, запишем их в следующем виде [c.102]

Для того чтобы найти приближенную связь между параметрами рециркуляционной и диффузионной моделей, приравняем выражения для дисперсии распределения времени пребывания по обеим моделям [уравнения (1У.59) и (1У.69)] [c.103]

Согласно уравнениям (IV.73) — (1У.75), одному и тому же значению Ре может соответствовать множество пар значений п и х (или ли/). Это значит, что множество функций распределения времени пребывания рециркуляционной модели, характеризующихся различными параметрами л и д , сочетание которых соответствует одному значению Ре по уравнению (1У.74), можно аппроксимировать одной и той же функцией распределения диффузионной модели. [c.104]

Из анализа данных табл. 2, 3 и рис. 1У-3 следует, что для —10 рециркуляционная модель хорошо аппроксимируется диффузионной при значении Ре, определяемом зависимостью (1У.74). По кривой отклика при 8 практически нельзя определить независимо оба параметра рециркуляционной модели. [c.106]

Уравнения моментов функции отклика на импульсное возмущение при наличии в аппарате застойных зон будут получены применительно к рециркуляционной модели. Трансформация рециркуляционной модели при предельных значениях ее параметров в другие, более простые модели, позволяет получить моменты функции отклика и для этих моделей. [c.118]

В ходе расчета массообменной колонны особая точность требуется при нахождении выходных концентраций, предопределяющих степень извлечения. Сравним значения последней, рассчитанные по точным моделям (диффузионная, рециркуляционная) и по упрощенным моделям при линейной связи равновесных концентраций. Установим также форму связи между параметрами этих моделей, обеспечивающую достаточную точность расчетов при замене сложных моделей упрощенными. [c.231]

На основании численных решений уравнений рециркуляционной модели для 800 вариантов значений параметров в области 3 п<10 0,250, fv<0,8 получено [28]1 следующее приближенное выражение кажущейся высоты единицы переноса [c.240]

При анализе реальной гидродинамической структуры потоков часто используются более сложные модели, построенные на основе приведенных в табл. 4.4. К таким моделям относятся комбинированные, образованные путем соединения ячеек полного перемешивания, вытеснения, застойных зон, байпасных и рециркуляционных потоков. Определение параметров моделей структуры потоков и решения в виде передаточных функций подробно изложено в монографии [41]. [c.121]

Количество рециркуляционного потока характеризует интенсивность заброса вещества в направлении, обратном направлению движения основного потока. Практическое использование ячеечной модели с обратным перемешиванием между ступенями связано с разработкой методов расчета временных характеристик этой модели, а также с получением расчетных зависимостей, связывающих параметры модели с числовыми характеристиками функции распределения. [c.175]

Параметрами комбинированной модели являются объемы отдельных зон (тУг — объем зоны идеального перемешивания, ЬУг — объем зоны идеального вытеснения, (1Уг — объем застойной зоны) и соотношение потоков, связывающие эти ячейки, л — доля байпасного потока, Я — доля рециркуляционного потока, Уг — объем аппарата. [c.26]

Для вычисления N частных производных в каждой точке определения градиента функции необходимо N - - 1 раз рассчитать схему производства стирола. Учитывая наличие в схеме рециркуляционных связей и математических моделей ректификационных колонн, для расчета которых требуются итерационные процедуры, затраты машинного времени па расчет схемы и, следовательно, производных значительны. На электронно-вычислительной машине Минск-32 время расчета схемы составило в среднем 25—27 с, а время расчета производных по девяти варьируемым параметрам 4—4,5 мин. [c.172]

В то же время, если в качестве варьируемых параметров выбрать входные переменные (i = s + 1,. . ., п), то при проведении итерации, например, по переменным рециркуляционного потока, (7, 1), придется решать систему нелинейных уравнений и-го порядка. Следовательно, если выбрать в качестве варьируемых параметров часть переменных выходного потока блока 1, мы сможем понизить порядок решаемой системы нелинейных уравнений с n до s (s < n). [c.26]

С. Перепад давления в пучках оребренных и шероховатых труб. Перепад давления в пучках оребренных труб является функцией их геометрических характеристик (см. рис. 2). Профили скорости и толщины пограничных слоев около труб зависят от перечисленных на этом рисунке параметров и, конечно, от свойств жидкости и скорости ее течения. Структура потока в окрестности первого ряда труб существенно отличается от структуры, реализующейся во внутренней части пучка. Для внутренней части характерна высокая степень турбулентности потока как в межтрубном, так и п межреберном пространствах. В первых двух рядах отрыв пограничного слоя, после которого формируется рециркуляционная зона, наступает при 0 90° (см. рис. 1). Влияние турбулентности на отрыв пограничного слоя проявляется начиная с третьего илн четвертого рядов. Сравнение с трубами первого и второго ряда показывает, что для внутренних труб точка отрыва сдвигается вниз по потоку, а циркуляционная зона становится меньше по объему и усложняется по структуре. Чем меньше высота ребра к и чем больше расстояние между ребрами, тем больше течение около сребренной трубы напоминает течение около гладкой трубы. И наоборот, чем выше ребра и чем ближе они расположены друг к другу, тем больше течение напоминает течеиие в щели. [c.149]

Таким образом, рециркуляция может дать и положительный, и отрицательный экономический эффект. Наличие двух противоположных качеств рециркуляции при практическом осуществлении рециркуляционного химического процесса вызывает необходимость компромиссного решения вопроса о количестве и составе посылаемого иа повторную переработку материального потока, о тех значениях глубины превращения и связанного с ней коэффициента рециркуляции, которые удовлетворяли бы достижению поставленной цели. Решение этой задачи предполагает математическое моделирование процесса с учетом параметров обратной связи и его оптимизацию. Благодаря появлению и развитию различных математических методов оптимизации и применению их в химической технологии задача эта стала разрешимой с помощью ЭВМ уже в 1960-е годы. В этой связи в последние 10—15 лет зарождаются и получают бурное развитие исследования по оптимизации в соответствии с экономическим критерием [57, 58]. Необходимым условием отыскания оптимального варианта является наличие математической модели процесса, представляющей собой систему уравнений кинетики, выражений для скоростей передачи теплоты, уравнений гидродинамики и экономического критерия оптимальности, удовлетворяющего определенным ограничениям. В случае оптимизации рециркуляционного химического реактора его математическая модель включает и уравнения обратной связи. [c.271]

Степень продольного перемешивания фазы у больше, чем фазы х Резс>Реу. Для потока фазы х используем ячеечную модель, а фазы у — рециркуляционную. Параметры продольного перемешивания фаз определяются равенствами [c.228]

Необходимым этапом поиска путей повышения эффективности как проектируемых, так и действующих химических производств является оптимизация. Несмотря на го, что с рециркуляцией проводится большое количество промышленных процессов, часто они протекают в условиях, далеких от оптимальных. Это связано с тем, что оптимизация рециклических процессов является сложной задачей ввиду сложности фаничных условий, налагаемых в этом случае на систему. В конце 1960-х гг. М. Ф. Нагиевым был разработан принцип супероптимальности, явившийся обобщением теоретических положений, на которых базируется оптимальное проведение рециклических процессов. Было показано, что когда уже ни один из регулируемых параметров не может привести к дальнейшему повышению эффективности ХТП, улучшения показателей можно добиться воздействием на процесс количеством и(или) составом рециркулята. Рециркуляционные параметры вызывают увеличение скорости химической реакции и приводят к росту селективности процесса и производительности единицы реакционного объема. [c.300]

Рециркуляционная модель [28—44], иногда называемая ячеечной моделью с обратными потоками, предполагает, что аппарат состоит из ряда последовательных одинаковых ячеек полного перемешивания, через которые наряду с основными проходят рециркуляционные (обратные) потоки (рис. И-4). По этой модели параметрами степени неидеальности потока являются число ячеек полного перемешивания п и коэффициент межъячеечной рециркуляции f=W u, где — средняя линейная скорость обратных потоков (удельная рециркуляция). Заметим, что W = <л q (где ш — объемная скорость межъячеечных рециркуляционных потоков, мУч q — площадь поперечного сечения аппарата). [c.28]

Анализ целесообразно начать с комбинированной модели как наиболее общей, из которой при соответствующих значениях определяющих параметров вытекают в виде частных случаев рециркуляционная, диффузионная и ячеечная модели. Анализ математических моделей продольного перемешивания в аппаратах с застойными зонами следует произвести отдельно. Очень важны для практики теоретические модели, применимые к исследованию продольного перемешивания в экстракционных колоннах с концевыми отстойниками и модели, позволяющие определять интенсивность продольного церемешивания на отдельных участках аппарата. [c.81]

При Ре>20 (и>10) уравнение (IV. 121) переходит в (IV. 120), Кстати, последнее можно получить также из уравнения (1У.75),. устанавливающего эквивалентную связь между параметрами диф-фузиоирюй и рециркуляционной моделей, приняв /=0. [c.117]

Степень продольного перемешивания фазы х больше, чем фазы у Реу>Рбзс. Структуру потока фазы у опишем ячеечной моделью, а фазы X — рециркуляционной моделью. Параметры моделей при этом выразятся следующим образом [c.227]

Для иллюстрации последовательности расчетов воспроизведем пример расчета параметров продольного перемешивания и массообмена по рециркуляционной моделя, приведенный в ра боте [235]. [c.242]

Расчет производят до Хк-1=Хо - Хк. Высоту ячейки выбирают из условия Н<2Епдс1У. Значение коэффициента рециркуляции рассчитывают по уравнению эквивалентной связи параметров диффузионной и рециркуляционной моделей. [c.251]

Комбинйровавные модели. При анализе гидродинамической обстановки в реальных аппаратах пшрокое распространение получили комбинированные модели [5, 13]. В общем случае комбинированную модель рассматривают как совокупность ячеек идеального смешения, вытеснения, застойных зон, связанных между собой перекрестными, байпасными и рециркуляционными потоками. Параметрами комбинированной модели являются объемы отдельных ячеек (тУ — объем ячейки идеального смешения Ь — объем ячейки идеального вытеснения Ур — объем застойной зоны) и соотношения потоков, связывающих эти ячейки (X — доля байпасного потока, г — доля рециркуляционного потока). Методы нахождения параметров некоторых комбинированных моделей, исходя из информации, получаемой на основании экспериментальных кривых отклика, подробно изложены в [5, 8,13]. [c.232]

Следует отметить, что иногда можно добиться безытерационного расчета схемы, не внося условия, вызывающие итерации, в метод оптимизации, а только за счет выбора варьируемых параметров [4, с. 258—263 8, с. 197]. Покажем это на примере схемы на рис. 4. Примем, что все входные переменные являются свободными и что все компоненты рециркуляционного потока имеются и во входном потоке. Предполагая, что блок 1 служит смесителем, запишем его уравнения в виде [c.23]

Мы предполагали, что в рециркуляционном потоке схемы на рис. 4 содержатся компоненты, которые имеются и во входном потоке. Это предположение часто не выполняется. Пусть, например, блоки 2, 3, 4, 5 являются реакторами. Обычно в результате реакции получаются веш,ества, которых нет во входном потоке. В этом случае, даже если все входные переменные свободные, также нельзя рассчитать схему безытерационно. Однако, выбрав в качестве варьируемых параметров выходные переменные первого блока, можно понизить порядок системы нелинейных уравнений, к решению которой сводится расчет этой схемы. Мы на этом останавливаться не будем, предоставляя читателю самому разобрать указанный вариант. [c.26]

Получено дальнейшее развитие общих теоретических основ рециркуляционных и совмещенных реакционно-ректификационных процессов на базе термодинамико-топологического анализа (ТТА) структур диаграмм фазового равновесия. Разработан качественный метод анализа рециркуляционных систем, позволяющий определять эволюцию стационарных состояний указанных систем в зависимости от конструктивных и технологических параметров процесса, а также проводить проверку принципиальной работоспособности рециркуляционных систем с использованием линеаризованных математических моделей, получаемых путем кусочно-линейной аппроксимации разделяющих многообразий на диаграммах фазового и химического равновесий. [c.14]

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]

Таким образом, теперь вопросы оптимального проектирования реакторов не могут быть разрешены без применения рециркуляционного контура и соответствующей математической модели процесса, описывающей промышленную реализацию реакции. Здесь мы сталкиваемся с необходимостью перенесения данных из колбы в промышленный реактор. Поэтому мы ставим вопрос о создании реакторов, работающих с оптимальным профилем регулируемых параметров процесса. Естественно, при этом будут спроектированы реакторы, теория которых будет известна до их практического создания, а не наоборот, как это имеет место теперь, когда реактор действует, а теории его работы фактически не существует. Хорошо разработанная теория реактора необходима для воспроизводства в промышленных условиях полученных в лаборатории данных. Основная трудность перенесения данных лаборатории в промышленность обусловлена тем, что в настоящее время, как было уже отмечено, для осуществления большого числа различных типов реакций используется ограниченное количество типов реакторов с недостаточно известной закономерностью изменения параметров процесса в реакторе. Так почему же не создавать реакторы такими, какими они доллшы быть, а пользоваться теми, которые есть [c.16]

Таблица 5. Основные параметры непзотермнческого рециркуляционного процесса как функция степени превращения

Из опубликованных в этой области работ следует отметить работу Л.М. Нафталла [62], который, опираясь на наши ранние исследования, развил теоретическую основу составления тепловых и материальных балансов. Он исследовал рециркуляционный цикл синтеза винилхлорида только с точки зрения нахождения параметров установившегося состояния, но не рассматривал вопросы задачи с точки зрения оптимизации процесса. Для решения нелинейной задачи он предлагает пользоваться методом Ньютона — Рафсона. [c.90]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология