Реактор увеличение масштаба

Приводит к необходимости понижения тепловыделения в реакторе ири его увеличении. Таким образом, если бы выполнялись все условия подобия, то при увеличении масштаба мы получили бы аппарат, работающий подобно исходному, но с меньшим тепловыделением, т. е. при меньшей скорости потока. Можно, однако, отказаться от геометрического подобия, сохранив кинематическое и тепловое подобие. [c.232]

В , среднее время пребывания = 100 Отсюда следует, что времени для проведения реакции будет слишком много и, таким образом, длина реактора слишком велика. Чтобы достигнуть равенства времени пребывания, длину промышленного аппарата а надо получить с коэффициентом МК, т. е. она будет равна 10 см. В этом случае, конечно, нельзя говорить о трубчатом реакторе, так как время пребывания с изменением состава смесей будет сильно изменяться. Следует учитывать при этом еще и дополнительный недостаток одинаковую поверхность теплопередачи у модели и аппарата. В связи с этим теплота из аппарата отводиться не может, так как количество реагентов в нем в 10 раз больше ее. Значит, увеличение масштаба при соблюдении условий геометрического п гидродинамического подобия проведено неверно. Теперь приведем правильное решение задачи. [c.234]

Указанным способом мы нашли распределение скоростей в нескольких простых моделях катализаторных коробок, например, в цилиндрическом реакторе с внутренней трубкой, условно представлявшей в увеличенном масштабе карман для термопары. Профили скоростей в двух взаимно перпендикулярных -сечениях приведены на рис. II. 17. [c.76]

УВЕЛИЧЕНИЕ МАСШТАБА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТОРОВ [c.230]

Так как увеличение производства непосредственно связано-с предварительным определением размеров химических аппаратов, то расчет реакторов промышленного масштаба имеет первостепенное значение. В гл. 7 и 8 было показано, что две системы подобны, т е. могут быть описаны однородной линейной функцией типа у = Ку, если имеется столько же зависимостей, сколько степеней свободы в системе. Четыре группы переменных величин имеют наиболее важное значение 1) геометрические 2) гидродинамические (т. е. описываюш ие импульс) 3) тепловые (т. е. определяющие энтальпию) и г) химические (т. е. определяющие компоненты). [c.230]

В контактных реакторах чаще всего процесс проходит в кинетической или внутридиффузионной областях. Учитывая большое влияние температуры на скорость реакции в этих областях, можно считать, что рещающее значение для увеличения масштаба имеет характер процесса теплопереноса. Этот процесс складывается из теплообмена в жидкости (газе) и в зернах катализатора, теплоотдачи на границе фаз и до стенки аппарата, конвекции в потоке реагентов при высоких температурах следует учитывать также теплообмен лучеиспусканием. [c.466]

Факторы, ограничивающие возможность масштабирования трубчатых реакторов. Наиболее важными факторами, накладывающими ограничения на масштабирование с сохранением частичного подобия, являются возрастание сопротивлений движению потока и, в случае контактных реакторов, увеличение разности температур в слое катализатора. При использовании уравнений изменения масштаба, приведенных в этом разделе, сопротивления в образце возрастают по сравнению с сопротивлениями в модели согласно следующим приближенным зависимостям (турбулентное движение) [c.470]

Применяя на практике теорию моделирования, мы должны ограничиться повышением масштаба трубчатых реакторов лишь в несколько раз. Дальнейшее увеличение масштаба требует, как правило, изменения конструкции реактора или условий его работы. Примером может служить использование в большем масштабе многотрубчатого реактора вместо реакционного аппарата, представляющего собой единичную трубу. [c.471]

Кинетика химического процесса интересует проектировщика промышленных реакторов постольку, поскольку она может повлиять на разрабатываемую конструкцию. Для него важно знать, не изменятся ли кинетические зависимости, определенные теоретически или экспериментально, при увеличении масштаба. [c.116]

Таким образом, при переходе от лабораторной колонки к промышленному реактору с ростом Ь движущая сила каталитического процесса и выход целевого продукта всегда снижаются, а с увеличением масштаба аппарата все большую роль начинает играть структурная неоднородность слоя, обусловленная увеличением интенсивности циркуляционных потоков твердой фазы зернистого катализатора, а не обратное перемешивание газа. [c.201]

Значительное увеличение масштабов производства минеральных удобрений, полимеров и сырья для них стало возможным благодаря созданию и эксплуатации агрегатов большой единичной мощности, достигающей по производству аммиака, серной кислоты, хлорвинила и этилена 500 тыс. т/год, а по производству азотной кислоты и аммиачной селитры — 400 тыс. т/год. Если раньше промышленные реакторы для осуществления полимеризации имели объем от 4 до 40 м , то теперь они достигли 200—300 м . На современном химическом предприятии можно видеть контактные печи для производства серной кислоты диаметром 5 м, ректификационные колонны высотой 10 м и реакторы для синтеза аммиака диаметром более 2 м и высотой 60 м. Наряду с увеличением размеров химических аппаратов наблюдается быстрый рост их интенсивности. Под интенсивностью работы аппарата понимают производительность, отнесенную к единице его поверхности или объема. Например, размеры аммиачного реактора за последние 10 лет увеличились в 4 раза, а интенсивность возросла в 10—15 раз. Разумеется, что создание и эксплуатация агрегатов большой единичной мощности создает ряд проблем, среди которых немаловажную роль играет сложность монтажа гигантских установок, организация безопасности их работы, исключительно большие убытки при вынужденных остановках и вместе с тем большая подверженность повреждениям, особенно при наличии отдельных дефектов конструкционных материалов, оборудования или монтажа. Наконец, создание таких гигантских установок требует больших капитальных затрат, а возможность перестраивать, усовершенствовать такое производство или приспосабливать его для других целей очень ограничена. [c.215]

Практически получаемая температура меньше т.р из-за потерь тепла за время прохождения реакции и зависит от конструкции реактора, скорости процесса и других факторов. Увеличение масштаба плавки способствует относительному уменьшению тепловых потерь. Сокращению потерь способствуют также уменьшение удельного объема шихты, повышение скорости реакции, теплоизоляция стенок реактора и т. п. [c.220]

Моделирование химических реакторов на основе данных, полученных в реакторах малого диаметра, не может быть успешным вследствие резкого изменения интенсивности межфазного обмена и продольного смешения в плотной фазе с увеличением масштаба реактора, [c.312]

Для получения коммерческих продуктов с помощью рекомбинантных микроорганизмов необходимо сотрудничество специалистов в двух областях молекулярных биологов и биотехнологов. Задача молекулярных биологов заключается в идентификации, изучении свойств, модификации нужных генов и создании эффективных систем их экспрессии в клетках микроорганизмов, которые можно будет использовать для промыщ-ленного синтеза соответствующего продукта, а задача биотехнологов — в обеспечении условий оптимального роста нужного рекомбинантного микроорганизма с целью получения продукта с наибольщим выходом. На заре развития молекулярной биотехнологии ученые наивно полагали, что переход от лабораторного синтеза к промышленному — это вопрос простого увеличения масштаба, т. е. условия, оптимальные для малых объемов, будут оптимальными и для больших, так что достаточно просто взять больший реактор и соответственно больший объем культуральной среды. [c.349]

Из соотношения (VI. И) следует, что с увеличением масштаба реактора — в данном случае его радиуса Я — эффективная теплопроводность кипящего слоя должна возрастать. Систематических измерений зависимости Я от Я до настоящего времени не производилось. Описанный выше метод измерений при стационарном тепловом потоке при больших масштабах становится затруднительным, так как само установление стационарного режима длится часами и даже десятками часов. Обычные же нестационарные методы измерения теплопроводности [1] становятся мало пригодными для больших Я вследствие значительной тепловой инерции источников и приемников теплового импульса. [c.441]

Чистота металла (табл. 25) позволяет использовать его в качестве замедлителя в атомных реакторах . Как видно в таблице, электролитический бериллий чище металлотермического это объясняется тем, что и электролиз, и предшествующее ему хлорирование ВеО — рафинирующие операции. Указанное преимущество делает электролитический метод конкурентноспособным, несмотря на значительно меньший выход металла. Усовершенствование метода идет по пути повышения производительности, что может быть достигнуто увеличением катодной плотности тока. Ведутся исследования процесса непрерывного электролиза с применением жидкого катода [3]. Преимущества электролитического получения бериллия станут очевидны в условиях увеличенных масштабов произюдства и при использовании прямого хлорирования бериллиевых концентратов. [c.212]

Процессы горения, в том числе неполного, трудно моделировать, поэтому данные о длине факела, способе стабилизации пламени, возможности избежать проскока и отрыва пламени и др., полученные на установках малой производительности, при увеличении масштаба принимают совершенно иной характер. Следовательно, при разработке новых конструкций ацетиленовых реакторов и при увеличении производительности уже известных и отработанных аппаратов в первую очередь необходима их опытная проверка. [c.188]

Каждый раз при увеличении масштаба проектировщики тщательно изучают поведение большого реактора по сравнению с поведением модельного аппарата, фиксируют отклонения в его характере , т.е. в производительности, устойчивости, реакции на изменение режимов работы. Очевидно, что такой ступенчатый подход сильно затягивает сроки разработки новых процессов. Теперь становится ясным также, почему проектанты столь осторожны в выборе решений-а вдруг теория подобия не сработает и большой реактор будет функционировать не так, как предполагали при его проектировании. Это приведет к ухудшению качества продукта, увеличению расходов. [c.183]

Итак, пока проектанты вынуждены опираться на методы подобия, точнее на метод максимального подобия. Если опытная установка работает устойчиво, то у проектантов появляется интуитивная уверенность, что увеличенный в 4-5 раз реактор не подведет . При увеличении масштаба реактора в 10-15 раз даже при несложном технологическом процессе у проектантов преобладает настроение неуверенности. [c.185]

Таким образом, реактор является главным аппаратом технологической установки и по значению занимает ведущее место в производстве химических продуктов, а учение о химических реакторах составляет часть теоретического фундамента любой отрасли химической технологии. Дальнейшее развитие химической, нефтехимической и смежных с ними отраслей промышленности, резкое увеличение масштабов их производств вызвали необходимость создания новых химических реакторов большой единичной мощности, имеющих огромную производительность, оптимальные размеры и высокую надежность работы. Например, производительность единичного агрегата синтеза аммиака составляет 1500 т/сутки, серной кислоты— 2000 т/сутки, цемента — 3000 т/сутки. [c.446]

Судя по результатам работ [5], указанные оптимальные параметры могут сохраниться без существенных изменений и при переходе к реактору промышленного масштаба, тогда как оптимальное значение времени контакта с увеличением диаметра реактора необходимо значительно увеличить. Для реактора диаметром 500 мм за оптимальное следует принять время контакта не менее 9—10 сек, что в основном обусловлено отрицательным эффектом продольного перемешивания газовой фазы в кипящем слое. [c.80]

Следовательно, в модели скорость реакции должна быть К -кратной. Однако по уравнению (11-114) в системах только тогда достигается тепловое подобие, когда температура в соответственных точках модели и промышленного аппарата совпадают, т. е. температурные члены (скалярные поля) полностью соответствуют друг другу но равенство температур является условием одинаковой скорости реакций, и поэтому уравнение (11-119) невыполнимо. Эти выводы показывают, что при увеличении масштаба химических реакторов следует довольствоваться лишь приближенным подобием, для чего инженер должен знать главные влияющие на процесс величины. Основные работы в этой области выполнены Корахом [161. [c.233]

Увеличение масштаба непрерывиодействующего гомогенного трубчатого реактора [c.233]

Для определения продольного профиля степени преврашения прежде всего необходимо знать кинетику процесса. Паштори, Шугерл и Бaкo считают, что при увеличении масштаба реактора относительное влияние различных факторов на процесс меняется, вследствие чего меняется и скорость реакции. Упомянутые авторы полагают, что любые изменения масштаба лучше всего проводить постепенно. [c.172]

Критерии подобия являются основой для масштабного перехода. Критерии часто вступают в противоречие друг с другом. При рассмотрении процессов, протекающих в химических реакторах, важную роль играет понятие сопротивления, определяемое как отношение некоторой движущей силы к переносимым за едииицу времени количеству движения, массе, теплу или к количеству превратившегося химического вещества. При увеличении масштаба относительные величины соответствующих сопротивлений меняются. [c.230]

Т.е. коэффициент р отличается от Р лишь мнояштелем 01/Л. В случае использования коэффициента Р для оценки устойчивости модели и оригинала при масштабировании и увеличении масштаба величина tg и общая теплоемкость массы возрастают в одинаковое число раз, так что их отношение остается постоянным. Это показывает, что при масштабировании между коэффициентами р и Р существует однозначная зависимость, но связанная с масштабом процесса. Следовательно, при анализе устойчивости химических реакторов для целей масштабирования можно пользоваться коэффициентом р. [c.422]

Определим зависимость общего коэффициента теплопередачи от расхода хладоагента для разных размеров аппаратов, геометрически подобных лабораторному. Если задан коэффициент р = Рз, из рис. VI-5 определяем, за счет чего будем поддеряаиать заданную температуру в реакторе Го при увеличении масштаба апиарата [c.426]

При решении задачи М. п. для конкретных процессов можно комбинировать указанные приемы. Пример при увеличении масштаба реактора кипящего слоя для хлорирования углеводородов обнаружено значит, ухудшение селективности процесса. Мат. моделированием и натурным экспериментом выявлено, что причиной этого оказался рост размеров полых неоднородностей - пузырей (см. Псевдоожижение). Показано, что для М.п. можно применять реактор, в к-ром кипящий слой разделен на две зоны в нижней размещены теплосьемные пов-сти и существенно (по сравнению с лаб. прототипом) понижена т-ра в верхней установлены провальные решетки, разрушающие пузыри, и достигнуто постепенное повышение т-ры до допустимых значений. Конструкции решеток, необходимые для расчетов коэф. переноса массы и теплоты, найдены при исследовании холодного аппарата. Длит, испытания подтвердили правильность принятого техн. решения. Из приведенного примера следует, что при М. п. конструкции аппаратов и технол. режимы в случае необходимости могут значительно изменяться. [c.665]

Увеличение масштаба непрерывнодействующего гомогенного трубчатого реактора в условиях геометрического и гидродинамического подобия (Не=сопз1) [c.233]

Гидродвнамические и макрокинетические исследованиа процессов в псевдоожиженном слое обычно проводят в несколько идеализированных условиях, значительно отличающихся от условий в промышленных реакторах. Большинство исследователей, рассматривая псевдоожиженный слой с махрокинетической точки зрения, не выделяет его отдель — ные структурные составляющие, имеющие различные свой -ства и различную эффектив ность. При таком подходе изменение размеров слоя и соотношения отдельных зон при увеличении масштаба осуществления процесса влечет за собой неконтролируемое изменение технологической эффективности реактора, а математическое описание процесса не обладает универсальностью и требует экспериментального уточнения ща каждой стадии отработки процесса, [c.26]

Результаты расчета представлены на рис. 6. Из этих данных следует, что наблюдаемый коэффициент межфазно-го обмена экс. возрастает с увеличением линейной скорости газа. С увеличением высоты слоя катализатора заметна тенденция к снижению J3экe.. Отметим (см. рис. 5), что с увеличением диаметра реактора от 42 мм до 200 мм произошло резкое ухудшение интенсивности процесса, так что достигаемые степени превращения этилена стали ниже ожидаемых значений для слоя идеального перемешивания. Вследствие этого задача интенсификации межфазного обмена уже в масштабе опытного реактора является крайне важной. Однако интенсификация обмена в реакторе промышленного масштаба выше определенного предела наталкивается на необходимость отвода из зоны реакции больших количеств тепла. Анализ устойчивости процесса показал, что предельно допустимая разность тем- [c.68]

В качества обоснования надежности переноса лабораторных данных о скорости процесса в промышленные условия используют положение, при котором с увеличением масштаба интегрального реактора явления переноса ослабевают 65, 6б], снижается влияние пристеночного эффекта, улучшается структура слоя ката -лизатора и выравниваются поля скоростей газового потока. Характерно, что по мере увеличения масштаба аппарата снижается порозность слоя, что обеспечива -ет при одинаковых объемных скоростях подачи сырья относительное увеличение количества катализатора на единицу перерабатываемого сырья. В лаборат орных реакторах скорости потока небольш ие. Поэтому диффузионные потоки сказываются сильнее, [c.39]

Высокие темпы развития химической промышленности сопровождаются быстрым ростом производительности химической аппаратуры, в том числе и реакторов. С ростом производительности реакторов изменяется их конструкция, так как увеличение единичной мощности (за счет увеличения размеров) возможно в ограниченных пределах, потому что с увеличением масштаба изменяются гидродинамические условия, температурные и концентрационные поля, а также их влияние на скорость химического превращения. За последние годы получили распространение реакционные аппараты с псевдоохлажденным слоем катализатора или реагирующего вещества. Эти аппараты несложны по конструкции, количество катализатора в них составляет 40—100 м а их годовая мощность— до 50 000 т. [c.81]

Отвод тепла реакции и тепла диссипации энергии возможен несколькими способами. Теплоотвод через стенку эффективен при небольших объемах реакционной массы. Сейчас в технологии синтеза полимеров применяют реакторы объемом 5—30 м , что позволяет достигать годо.вой производительности около 5—10 тыс. т продукта. Разрабатываются и уже экопериментально опробуются реакторы объемом 50—200 м . Соответственно годовая производительность достигнет 25—100 тьсс. т. Поскольку с увеличением масштаба объем реактора растет как куб, а поверхность теплообмена как квадрат линейного размера, то для каждого типа полимеризационного процеоса имеется- предел, за которым отвести тепло через стенку нельзя. Этот предел заииоит от теплового эффекта реакции и от скорости щроцесса. Ниже приведен удельный тепловой эффект полимеризации различных мономеров [c.262]

Увеличение масштабов производства важнейших ароматических оксисоединений (фенола, резорцина, 2-нафтола), вызванное, правда, не нуждами производства красителей, привело к поискам увеличения производительности аппаратуры щелочного плавления, в частности, / путем использования реакторов непрерывного действия. Фенол и 2-нафтол предложено получать в трубчатых аппаратах высокого давления (200 кгс/см ) с применением водных растворов едкого натра [356]. Имеются предложения по проведению непрерывного плавления соли бензолсульфокислоты в аппаратах непрерывного действия, работающих без давления с безводным едким натром [361]. В аппарате непрерывного действия с мешалкой, делающей 6000 об/мин предложено получать резорцин взаимодействием расплавленного едкого натра с сухой солью 1,3-бензолди-сульфокислоты в токе азота, нагретого до 500 °С [362]. [c.1792]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология