Идеальное смешение

Рис. VII.2. Реактор идеального смешения.

Рис. 11.24. Зависимость отношения времени контакта в реакторе идеального смешения к времени периодической реакции от степени полноты реакции ири различных порядках реакции.

Рис. УП.З. Основные методы охлаждения реактора идеального смешения а — реактор с рубашкой б — реактор оо змеевиком в — реактор с внешним теплообменником.

Здесь снова следует отметить границы области, представляющей для нас интерес. Вопросами конструкции реакторов мы будем заниматься лишь попутно, так как эти вопросы являются слишком узкими п специальными. Наша цель — составить разумную математическую модель процесса и на ее основе разработать рациональную схему расчета. Слово разумная означает в данном контексте, что модель должна учитывать все характерные черты реактора, но не быть перегруженной деталями, иначе анализ п расчет процесса станут невозможны. Например, при составлении математической модели реактора с мешалкой можно предположить, что в реакторе достигается режим идеального смешения это даст рациональные методы расчета реактора и анализа его устойчивости и вопросов управления процессом. Далее мы можем исследовать способы описания характера смешения и посмотреть, как влияет неполнота смешения на характеристики ироцесса. Но мы не будем интересоваться формой лопасти мешалки или тем, как надо устраивать перегородки в реакторе для улучшения перемешивания. Четыре рассматриваемых тппа реакторов указаны на рисунке. [c.8]

Реакторы идеального смешения [c.149]

До сих пор мы рассматривали вопросы расчета только одиночного реактора. Посмотрим теперь, каков принципиальный недостаток реакторов идеального смешения и как от него можно хотя бы частично избавиться. Этим недостатком является необходимость большого времени контакта, так как реакция проводится в условиях, когда ее скорость мала из-за большой степени полноты реакции. Например, для необратимой реакции первого порядка со скоростью г (I, Г) = /с (1 — Е) время контакта, необходимое для достижения степени полноты реакции равно [c.185]

Реакторы, в которых процессы проводятся непрерывно, делятся по А. Н. Плановскому на аппараты идеального вытеснения и аппараты идеального смешения. [c.264]

Другой способ показать, что необходимое время контакта в реакторе идеального смешения всегда больше, чем время периодической реакции, — это сравнить две формулы [c.186]

Распространенный тип реакторов представляет собой сосуд, в который подаются реагенты и из которого удаляются продукты реакции, а содержимое сосуда перемешивается так, чтобы состав и температура реагирующей смеси были как можно более постоянными по всему его объему. Далее слово реактор будет употребляться без уточняющих определений применительно к тому типу реакторов, который разбирается в этой главе реакторы других типов будут именоваться полностью. Прежде всего мы выведем основные уравнения для простейше модели реактора и покажем, как с их помощью решаются задачи проектирования реактора. Некоторые экономические вопросы, связанные с проектированием, приведут нас к задачам оптимизации и управления реактором. Задачи управления потребуют исследования поведения процесса в нестационарном режиме. В конце главы будут рассмотрены недостатки простой модели идеального смешения в реакторе и вопросы расчета двухфазных процессов. [c.149]

Упражнение 11.19. Процесс получения вещества X из веществ А и В с помощью реакции А + В X проводится в двух последовательно соединенных реакторах идеального смешения. Реакция идет по второму порядку и оба реагента подаются в эквимолярных количествах. Если необходимо достичь 90%-го превращения, найдите отношение объемов реакторов, при котором суммарный объем будет минимальным. [c.189]

Упражнение 11.20. Непрерывный процесс омыления проводится в двух последовательно соединенных реакторах идеального смешения. Реакция идет по второму порядку. Эфир и щелочь подаются в виде раствора с одинаковой постоянной молярной концентрацией, и общий объем системы сохраняется постоянным. Найдите, при каком отношении объемов реакторов выход продукта на единицу объема системы будет наибольшим, если суммарная степень превращения близка к 100%. [c.189]

Реакторы идеального смешения Способы контроля температуры Трубчатые реакторы [c.215]

Упражнение VI 1.8. Используя обозначения, данные в разделе IV.3, и упражнение IV.10, покажите, что если Ф = д (сю Ь < 2о) — безразмерное время контакта, то в реакторе идеального смешения достигается безразмерная степень полноты реакцип [c.168]

Аппаратом идеального смешения называется такой аппарат, в котором время пребывания различных частиц неодинаково и отличается от расчетного времени пребывания всей реакционной смеси, а поступающее сырье полностью перемешивается с продуктами реакции, находящимися в аппарате, т. е. имеется интенсивная внутриреактор-ная циркуляция. К таким аппаратам можно отнести мешалки непрерывного действия и реакторы с кипящим слоем катализатора. [c.264]

Для реактора идеального смешения имеем [c.205]

Прежде всего ясно, что не все молекулы, входящие в реактор с временем контакта 0 = Vlq, проведут в нем одинаковое время 0. Вследствие интенсивного перемешивания некоторые из них пройдут реактор почти мгновенно. Именно нз-за того, что такие молекулы вносят очень малый вклад в химическое превращение, объем реактора идеального смешения приходится делать большим. Чтобы найти функцию распределения времени пребывания в реакторе, можно поставить следующий эксперимепт. В момент i = О в реактор впрыскивается короткий импульс нейтрального трассирующего вещества и измеряется концентрация этого вещества в выходящем из реактора потоке. Если концентрация в момент t равна с (г), то количество молекул, выходящих пз реактора в течение малого промежутка времени от i до i - - dt, будет пропорциональное (i) dt. Общее число молекул, вышедших из реактора, пропорционально [c.198]

Предположим теперь, что имеется п последовательно соединенных реакторов идеального смешения и в первый из них подается мгновенный импульс ( х = о =0) трассирующего вещества. Среднее время пребывания и дисперсия для потока, выходящего из последнего реактора, определяется как [c.201]

Я2) 0 = Я0 заключен между двумя реакторами идеального смешения с временами контакта и [ХзО. Распределение времени пребывания в такой системе определяется формулами [c.203]

В общем случае можно сказать, что всегда, за исключением реакций первого и нулевого порядка, существенно взаимное расположение зон идеального смешения и идеального вытеснения. Отсюда [c.204]

Последовательность адиабатических реакторов идеального смешения. [c.219]

Знание одной только функции распределения времени пребывания не только недостаточно для расчета процесса в последовательности реакторов, но и не позволяет оценить всей сложности ироцессов перемешивания потока внутри одиночного реактора идеального смешения. На это впервые указал Данквертс (см. библиографию на стр. 213), выделивший два предельных режима — полного сме- [c.204]

Вопросы расчета реакторов идеального смешения излагаются во всех общих монографиях по теории химических реакторов, указанных в библиографии к главе 1. Ниже приводится литература по отдельным частным вопросам. [c.212]

Упражнение 11.18. Предполагается провести реакцию 2А Р Q в одном или нескольких реакторах идеального смешения при постоянной объемной скорости потока 3,6 м 1ч. Исходная концентрация вещества А равна 40 кмоль1м , веществ Р и Q нулю константа скорости прямой реакции 0,9 м 1 кмоль-ч), а константа равновесия 16. Каков должен быть размер сосуда, чтобы конечные концентрации веществ Р ш Q составляли 85% от равновесных Если можно использовать сосуды емкостью 5% от емкости одиночного реактора, то сколько нужно малых сосудов, чтобы получить ту же степень превращения в последовательности реакторов [c.189]

Раздел VII.4. Основополагающие ранние работы по теории устойчивости реакторов идеального смешения [c.212]

Раздел VII.0. Расчет последовательностей реакторов идеального смешения проводится в работах [c.213]

Раздел VII.7. Вопросы оптимального расчета последовательностей реакторов идеального смешения подробно изложены в книге [c.213]

Исследование адиабатических реакторов дает естественный переход от реакторов идеального смешения, рассмотренных в предыдущей главе, к трубчатым и периодическим реакторам, которым посвящены последующие главы. Назвать реактор адиабатическим значит определить способ проведения процесса, но ничего не сказать о типе реактора. Как реакторы идеального смешения (в этом мы уже имели случай убедиться), так и трубчатые реакторы могут работать в адиабатических условиях, т. е. без подвода или отвода тепла. В этой главе мы воспользуемся результатами, полученными нами для реакторов идеального смешения, и введем только простейшую модель трубчатого реактора. [c.214]

Мы уже вывели основные расчетные уравнения для реактора идеального смешения с временем контакта 0. Если в формулах (VII.33), (VII.34) Q приравнять нулю, мы получим уравнения стационарного адиабатического процесса [c.216]

Уиражнение VI 1.9. Если в реакторе идеального смешения с временем контакта 0 проводится необратимая реакция первого порядка к = 0), уравнение (VII.43) может быть записано в виде [c.169]

Таким образом, аппараты идеального смешения, к которым, в частности, можно отнести реакторы с кипящим слоем порошкообразного материала, имеют ряд преимуществ по сравнению с анна-ратами идеального вытеспепия. [c.273]

Концентрационный коэффициент полезного действия раЕ ен частному от деления времени пребывания в аппарате идеального вытеснения т на время пребывания в аппарате идеального смешения Тн, необходимых для достижения одинаковой глубины прев]защения [c.274]

Реактор для алкилирования представляет собой мешалку с пропеллерным насосом, т. е. аппарат с большой кратностью внутриреакторного перемешивания. Согласно графику рис. 139, 6 при выходе моноалкилбсизола, равном 0,75, концентрационный к. п. д. аппарата идеального смешения равен — 0,25, т. е. объем такого реактора значительно больше, чем реактора периодического действия. [c.299]

Четыре рассматриваемых типа реакторов связаны между собой как в физическом, так и в математическом отношении. Реактор с принудительным перемешиванием, или реактор идеального смешения, отличается от трубчатого реактора как по конструкции, так и по описывающим его уравнениям однако трубчатый реактор с достаточно интенсивным продольным перемешиванием потока приближается к режиму идеального смешения. Периодический реактор представляет собой реактор идеального смешения, в котором существует проток реагентов, но описывается он теми же уравнениями, что и простейшая модель трубчатого реактора. Термин адиабатический относится скорее к режиму реактора, чем к его конструкции, так как и реактор идеального смешения, и трубчатый, и периодический реактор могут быть адиабатическими. При исследовании различных типов реакторов нельзя в равной мере дать характеристику каждого реактора — частично из-за того, что различные вопросы изучены неодинаково полно, а частично из-за того, что некоторые проблемы трудно изложить на том доступном уровне, которого мы собираемся придерживаться в этой книге. Например, нестационарные уравнения для реактора идеального смешения являются обыкновенными дифференциальными уравнениями, и мы можем провести их анализ достаточно полно. Стационарный режим трубчатого реактора уже описывается обыкновенными дифференциальными уравнениями, а для описания его поведения в нестационарном режиме требуются дифференциальные уравнения в частных производных, анализ которых представляет весьма трудную задачу. Там, где это возможно, мы стараемся представить результаты более глубокого лнализа сложных задач в виде качественных описани11 и графиков, [c.10]

Было предложено вести разложений вещества А в растворе, прп концентрации катализатора В 0,002 моль1л, в реакторе идеального смешения с иосто-янным объемом 10 ООО л. Какова может быть объемная скорость потока, еслп продукт не должен содержать более 5% первоначального количества вещества А Если прп запуске реактор быстро заполняется раствором реагентов, а затем поток пропускается с выбранной стационарной объемной скоростью, то спустя какое время концентрация вещества А в выходящем пз реактора потоке составит 6% от его концентрации в исходной смеси [c.156]

Упражнение VII.5. Раствор вещества А с концентрацпей сд подается с объемной скоростью v в реактор идеального смешения с постоянным объемом V. [c.156]

Сама рубашка может рассматриваться как реактор идеального смешения, и если Ти Собозначают соответственно объемную скорость, исходную температуру и теплоемкость теплоносителя, то [c.160]

В некоторых случаях оказывается более удобным прокачивать реагирующую смесь по замкнутому контуру через внешний теплообменник (рис. VIII.3, в). Эта система, конечно, не является реактором идеального смешения в чистом виде и представляет собой сочетание реактора идеального смешения с трубчатым реактором, охлаждаемым или нагреваемым со стенки. Если, однако, скорость цир- [c.160]

Однако, из рис. 11.25 видно также, как преодолеть указанный недостаток реакторов идеального смешения. Проведем реакцию от степени полноты до степени полноты с помощью двух реакторов, в первом из которых растет от до а во втором — от до Ер. Тогда время контакта в первом реакторе будет равно площади прямоугольника АРСН, а во втором — площади прямоугольника Н1СО. Очевидно, суммарное время контакта для двух реакторов будет меньше, чем для одиночного, потому что первый реактор теперь работает в условиях, когда скорость реакции выше. Если теперь пспользовать несколько реакторов, мы получим несколько таких прямоугольников с правыми верхними углами, лежащими на кривой. Чем больше число стадий, тем меньше суммарное время контакта, и в пределе мы достигнем площади под кривой, т. е. времени периодической реакции. [c.187]

Исследование и проектированпе последовательностей реакторов идеального смешения имеет, таким образом, важное практическое значение. Начиная с работ Денбига (см. библиографию на стр. 213), было предложено много графических методов расчета последовательностей реакторов. Например, с помощью рис. 11.26 удобно вести расчет последовательностей реакторов с равными временами контакта и температурой. [c.187]

Упражнение VI 1.29. Исследуйте модель, в которой исходная смесь делится на две части Я и 1— Я и входит в два параллельных реактора, объемы которых относятся как х/(1 — х). Найдите функцию распределения времени пребывания в такой системе, среднее время пребыванпя и дисперсию. Покажите, что в случае реакции первого порядка отношение концентрации исходного вещества на выходе из такой системы к его концептрацпи на выходе из реактора идеального смешения с тем же среднпм временем пребывания 0 равно [c.207]

Для последовательности адиабатических реакторов идеального смешения мы рассмотрим только одну задачу оптимизации. Пусть требуется получить максимальную конечную степень полноты реакции в последовательности N реакторов одинакового объема V путем надлежащего распределения байпаса исходной смеси. Эта система представлена на рис. VIII.3 здесь снова принята нумерация реакторов от конца последовательности к началу д — полный объемный расход сырья и — объемная скорость потока в тг-м, считая от конца, реакторе. Таким образом, исходная смесь делится на поток подаваемый в Л -й реактор, и байпасный поток (1—д. Этот байпасный поток служит для охлаждения реагирующей смеси, выходящей из п-го реактора, до подачи ее в (и—1)-й реактор, путем добавления холодного сырья с объемной скоростью п = М, N — 1,. . ., 2). Таким образом [c.219]

При проведении процесса в адиабатических условиях neKOTopi.ix преимуществ можно добиться, комбинируя реакторы идеального смешения с трубчатыми реакторами (см. библиографию на стр. 252). Мы видели, что в изотермическом реакторе скорость реакции монотонно уменьшается с увеличением степени полноты так что при проведении процесса в реакторе идеального смешения всегда требуется большее время контакта, чем в трубчатом реакторе. Это положение остается верным и для эндотермических реакций, проводимых адиабатически. Однако, мы видели, что при адиабатическом проведении обратимой экзотермической реакции скорость реакции сначала возрастает, а затем падает. Если построить график зависимости fo) от i вдоль адиабатического пути, проходящего через точку I = о, г = T a, то получится кривая, подобная изображенной [c.246]

Уравнения (VIII.4) и ( 111.32) дают время контакта, необходимое для достижения заданной степени полноты реакции в реакторах обоих рассмотренных типов. Для реактора идеального смешения [c.247]

Диффузия и теплопередача в химической кинетике (1987) -- [ c.391 , c.416 , c.427 , c.450 , c.465 ]

Основные процессы и аппараты Изд10 (2004) -- [ c.15 , c.120 , c.124 , c.419 , c.420 ]

Введение в моделирование химико технологических процессов (1973) -- [ c.58 , c.151 ]

Реакционная аппаратура и машины заводов основного органического синтеза и синтетического каучука Издание 2 (1985) -- [ c.34 , c.35 , c.143 , c.246 ]

Диффузия и теплопередача в химической кинетике Издание 2 (1967) -- [ c.391 , c.416 , c.427 , c.450 , c.465 ]

Основные процессы и аппараты химической технологии Издание 8 (1971) -- [ c.15 , c.124 , c.128 , c.442 , c.443 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология