Реакторы периодического действия модели

Наиболее простой вид имеет математическая модель химического реактора периодического действия. Будем считать, что в реакторе идет единственная реакция превращения вещества X в вещество У ио схеме аХ->У, где а — стехиометрический коэффициент. Предположим, что порядок реакции равен п (часто полагают а = п, см. раздел 1.4.). При периодическом проведении процесса исходный материал с заданной концентрацией с о вещества X загружается в момент времени / = О и находится в реакторе в течение определенного времени до достижения некоторой конечной концентрации вещества X. Уравнение, описывающее процесс изменения концентрации в объеме реактора имеет вид [c.244]

Математическая модель реактора периодического действия, в котором протекает односторонняя реакция первого порядка, получается из системы (И, 24) при п=1 и имеет следующий вид [c.72]

В современных крупнотоннажных производствах реакторные химические процессы осуществляют преимущественно в аппаратах непрерывного действия. В малотоннажных и многоассортиментных производствах по технико-экономическим соображениям часто выгодно применять реакторы периодического действия. Математические модели таких реакторов, как показано ниже, принципиально отличны друг от друга. Поэтому в основу предлагаемой классификации кладется в первую очередь принцип непрерывности и периодичности процесса (табл. 1). [c.45]

Математическое описание модели реактора периодического действия. [c.59]

Реактор периодического действия представляет собой простей-щий тип реактора, и задача исследования динамики для него решается сравнительно просто. Для более сложных моделей исчерпывающей информации о динамических свойствах объекта получить уже не удается. Это связано в первую очередь с тем, что дифференциальные уравнения математических моделей химических реакторов являются нелинейными в общем случае. [c.246]

Модель реактора периодического действия, в котором протекает односторонняя экзотермическая реакция первого порядка, после преобразования к безразмерным переменным имеет такой вид [c.171]

В предыдущих разделах мы рассмотрели реактор идеального перемешивания периодического действия, идеальный трубчатый реактор непрерывного действия, кубовый реактор непрерывного действия и каскад кубовых реакторов. Полунепрерывный реактор и трубчатый реактор с поперечным потоком были рассмотрены как варианты основных моделей соответственно реактора периодического действия и трубчатого. [c.71]

Экспериментальное выявление локальной кинетики процесса, протекающего в реакторе периодического действия, сводится к описанию экспериментальных кривых изменения во времени температуры и концентрации в реакционной зоне при определенных условиях теплообмена уравнениями математической модели. При этом устанавливают характер процесса (параллельные, последовательные, обратимые и т. д. реакции), порядок реакции, закономерность изменения константы скорости и т. д. [c.190]

Математическая модель (5.4.3), (5.4.4) реактора периодического действия, строго говоря, не относится к рассматривавшимся во второй главе моделям с входными и выходными параметрами, поскольку в эту модель не входят величины, которые можно произвольно менять с течением времени и которые влияли бы на ход процесса в реакторе. В качестве некоторого аналога входного параметра в данном случае можно рассматривать только константу Сю, которая задается в начальный момент времени. [c.245]

Рис. У1-2. Модель реактора периодического действия.

Пример XI-1. Моделирование системы автоматического регулирования температурного режима реактора. Рассмотрим пример построения математической модели типичного химико-технологического объекта — реактора периодического действия (рис. Х1-15). Реактор выполнен в виде толстостенного резервуара, в котором проводится химическая реакция [c.256]

Таким образом, уравнение модели реактора периодического действия полностью совпадает с уравнением (IV,34) модели реактора [c.287]

Не менее важной характеристикой процесса является время пребывания в реакторе тех элементов объема, которые уже покинули систему. По существу, это время есть не что иное, как продолжительность химического взаимодействия, определяющая состав конечных продуктов. Из реактора периодического действия после достижения определенной степени превращения выводят весь реакционный объем. Время пребывания всех выводимых из системы элементов-объема всегда одинаково и равно продолжительности периодического-процесса. Элементы объема, выводимые из реактора непрерывного действия, имеют различное время пребывания. Исключением из этого правила является лишь модель реактора идеального вытеснения, в которой пренебрегают перемешиванием элементов объема в направлении движения потока, т. е. рассматривают движение потока, подобное поршню. Поэтому все элементы проходят такой реактор за одинаковое время. Однако во всех других идеализированных моделях реакторов, как и в любом реальном реакторе, всегда есть перемешивание и в направлениях, не совпадающих с направлением потока. Движение элементов объема в таких реакторах является неупорядоченным и их траекторию невозможно определить заранее. Поэтому на выходе неизбежно оказываются элементы объема с различным временем пребывания в реакторе. [c.9]

Графическое представление зависимости селективности Фд от степени превращения (рис. 1У-11) позволяет непосредственно выбрать оптимальную модель реактора для достижения максимального выхода Фд. На таком графике выход, достигаемый в реакторе идеального вытеснения и реакторе периодического действия, определяется площадью под кривой между хао и Хд = Хд. Выход в модели реактора идеального смешения представляется в виде площади прямоугольника, касающегося углом верхнего основания кривой [c.306]

Зависимость селективности от степени превращения позволяет выбрать оптимальную модель реактора для максимального выхода целевого продукта В (рис. 33). Выход продукта в реакторе идеального вытеснения или же реакторе смешения периодического действия определяется площадью под кривой зависимости 5в от х в непрерывно работающем реакторе полного смешения — площадью прямоугольника, равной 5в- а. Если селективность с увеличением степени превращения уменьшается (рис. 33,а,б), выход также будет уменьшаться. В этом случае площадь под кривой будет бoльuJe площади прямоугольника и, следовательно, предпочтителен реактор идельного вытеснения или реактор периодического действия. Каскад реакторов полного смешения (рис. 33,6) даст более высокий выход, чем единичный реактор полного смешения. Если с увеличением степени превращения селективность возрастает (рис. 33, е), то по заштрихованным площадям видио, что выход в реакторе полного смешения будет значительно выше, чем в реакторе идеального вытеснения или реакторе периодического действия. При этом использование каскада реакторов не рекоменду- [c.101]

На основе этой модели выведены уравнения для реактора периодического действия, противоточной колонны и прямоточного непрерывного реактора. Теоретические данные подтверждены экспериментально при исследовании массопередачи с химической реакцией в системе уксусный ангидрид — бензол — вода. Коэффициенты массопередачи были оценены предварительно в системе бензол — вода — уксусная кислота. Затем раствор уксусного ангидрида концентрации 0,5—1 М контактировался с водой в пульсирующей колонне и учитывалось влияние химической реакции. В качестве измеряемого показателя выбрали концентрацию уксусного ангидрида в выводимом бензольном потоке. Расхождение между экспериментальными и теоретическими данными составляло 5%. [c.361]

Субстрат разделен на АЦ и КЦ Как в модели 15 Происходит инактивация каждого из ферментов Модель разработана для случаев реактора периодического действия и проточного колонного реактора [c.171]

На рис. 6.2 приведены теоретические кинетические кривые образования целлобиозы и глюкозы при ферментативном гидролизе целлюлозы в реакторе периодического действия, полученные расчетом на ЭВМ в рамках рассматриваемой модели, а также экспериментальные данные. Как видно из рисунка, теоретические зависимости хорошо согласуются с экспериментальными. [c.175]

Математическая модель ферментативного гидролиза целлюлозы в реакторах периодического и непрерывного действия была использована для количественного анализа влияния различных факторов на кинетику гидролиза [57, 58], что в свою очередь дает возможность целенаправленного изменения и оптимизации условий проведения процесса для повышения его эффективности. В качестве примеров на рис. 6.5 показан ряд кинетических кривых накопления продуктов в реакторе периодического действия, а на рис. 6.6 — в проточном колонном реакторе, полученных численным расчетом на ЭВМ в предположении, что какой-либо из возможных факторов не имеет места в реакционной системе, а также приведены экспериментальные данные. Как видно из рисунков, только при учете влияния всех факторов (кривая 2) модель достоверно описывает ход процесса (экспериментальные точки ложатся на теоретическую кривую). С другой стороны, сравнивая кинетические кривые, полученные в предположении отсутствия влияния того или иного фактора, с кривой 2, можно наглядно оценить роль каждого из факторов в процессе гидролиза. [c.178]

Следует отметить, что математическая модель, аналогичная уравнению (VI.26), может быть использована также для описания процесса в реакторе периодического действия, снабженном интенсивным перемешивающим устройством. [c.153]

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА, ПРОТЕКАЮЩЕГО В РЕАКТОРЕ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ [c.103]

Способность математической модели прогнозировать действие реактора с неподвижным слоем была показана при использовании констант, полученных для реакторов периодического действия. Качество модельных прогнозов оказалось очень высоким при сравнении с экспериментальными данными о прохождении хлора через колонку с малыми частицами гранулированного угля (60—80 меш) и с более крупными частицами (18— 20 меш). [c.126]

Перед транспортировкой твердых отходов на свалку они могут быть подвергнуты обработке, т. е. измельчению, перемалыванию и дроблению [245]. Эта предварительная обработка может сильно влиять на катаболические процессы в твердых отходах. На типичной свалке, где отходы размещаются по отсекам, вся система в целом работает как группа реакторов периодического действия, в которых отходы находятся на разных стадиях биодеградации и подвергаются случайным воздействиям, например попаданию воды, содержащей растворенный кислород или различные ксенобиотики. В этом случае можно применить простую модель периодических культивирований, действующих в той последовательности, в какой происходит загрузка. Для более традиционного типа свалки (постепенная загрузка без ежедневного закрывания ячеек) можно использовать модель периодического культивирования с повторным внесением посевного материала микроорганизмов и беспозвоночных. [c.147]

Математическая модель реактора периодического действия, в котором протекает односторонняя реакция первого порядка, полу- [c.73]

Кинетика химических реакций. В реакторах емкостного типа обеспечивается интенсивное перемешивание, поэтому при сравните,чьио небольших объемах реакционной массы эти реакторы адекватно описываются моделями идеального вытеснения во времени. Если реакция идет без изменения объема реакционной массы или его изменением можно пренебречь ввиду малости, то продолжительность основной технологической онерации в реакторе периодического действия можно определить из законов формальной химической кинетики. [c.94]

Предлагаемая модель процесса фосфорилирования использовалась при решении обратной задачи для уточнения коэффициента массопроводимости в твердой среде (грануле сополимера) с целью его дальнейшего применения в расчетах реакторов периодического действия. Задача решалась при разбиении реакционного пространства на 10 локальных зоп М = 10). Время счета уравнений модели — 3 мин. Время нахождения коэффициента массопроводимости по минимуму отклонений расчетных и экспериментальных кривых конверсии с использованием чисел Фибоначчи составило [c.362]

Качественно новым этапом описания процессов, протекающих в ферментационной среде бнореактора, явилось развитие представлений о существовании в аппарате отдельных зон, характеризующихся различным уровнем смешения. В основу моделирования возможных ситуаций в бпореакторе положены модели микросмещения и сегрегации. С физико-химической точки зрения ферментационная среда представляет собой многофазную систему, качественно описываемую двухуровневой иерархической схемой, где на нижнем уровне находятся отдельные составляющие среды — клетки, диспергированные капельки субстрата, а на верхнем— крупномасштабные скопления в виде клеточных агломератов, глобул из клеток, субстрата и пузырьков газа. Размер и количество этих скоплений зависит от степени турбулизацин среды. При этом ферментационную среду, соответствующую смешению уровня агрегатов, можно рассматривать как сегрегированную систему, поведение которой соответствует множеству реакторов периодического действия, в которых происходит рост и развитие микроорганизмов в течение времени ферментации. Размер клеточных агломератов и глобул зависит как от сил, сцепленных между элементами их составляющими, так и от интенсивности перемешивания в биореакторе, количественной характеристикой которой может служить величина диссипации энергии в данной области аппарата и связанная с ней величина внутреннего масштаба турбулентных пульсаций [c.147]

Таким образом, р реакторе периодического действия в каждый данный момент концентрация реакционной массы отличается от предыдущей, и в этом смысле модель данного реа ктора является моделью идеального вытеснения вещества по времени. Идеализация указанной модели заключается в том, что допускается полная однородность концентрации в любом сечении объема реактора. [c.287]

Субстрат разделен на АЦ и КЦ Целлобиоза конкур. ингибирует целлобиозообра-зующие ферменты, глюкоза — глюкозообразу-ющие ферменты Происходит обратимая инактивация адсорбированных ферментов Модель разработана для случаев реактора периодического действия и проточного колонного реактора [c.171]

Рис. 6.2. Теоретические кинетические кривые образования глюкозы (i) и целлобиозы 2) из целлюлозы в реакторе периодического действия, рассчитанные на ЭВМ в рамках математической модели, и соответствующие экспериментальные точки. Концентрация субстрата — 25 г/л, активность ферментов из T.longibra hiatum — 11,2 ед. по фильтровальной бумаге на 1 г субстрата, 50° С, pH 4,5

Зная, как тот или иной фактор влияет на эффективность гидролиза целлюлозы, с помощью математического моделирования можно найти оптимальные условия проведения процесса и прогнозировать его результаты. Например, компьютерный расчет, проведенный в рамках рассматриваемой модели, показал [57, 59], что в случае реакционной системы делигнифицированная целлюлоза - целлюлазы из ТАопдгЬгаскгаЫт теоретически возможны следующие результаты по продуктивности. При активности ферментного препарата 60-70 единиц по фильтровальной бумаге на 1 грамм целлюлозы, несмотря на достаточно высокую степень кристалличности субстрата (80%), продуктивность реактора периодического действия с перемешиванием по сахарам может составить 1,5-1,6 г/(л ч), а реактора колонного типа (при дос- [c.180]

В работе [2] разрадботана и представлена математическая модель реакции между водным раствором хлора и активным углем. Модель учитывает уменьшение скорости реакции в результате поверхностных и диффузионных явлений при накоплении продуктов реакции. Параметры модели были определены при анализе данных, полученных для лабораторных реакторов периодического действия, и потом их использовали для описания зависимости концентраций хлора от времени для углей различной зернистости, различных концентраций хлора и содержания угля в реакторах. Модель была затем использована для изучения зависимости концентрации хлора в воде от времени для проточного реактора с неподвижным слоем угля. Применимость модели к обоим типам реакторов была проверена лабораторными экспериментами. [c.118]

Лп /п) и кц. Константа скорости Ад соответствует реакции первого порядка удаления Н0С1 в пустом реакторе. Константа Дс1/- п имеет [2] значение 36-10 /Ь ср (с ) [где 1п — составляет 7е среднеарифметического диаметра частиц Ьср (в см) Ос составляет 10 см /с]. Указанное значение Оа найдено из аппроксимации Уилка — Чанга для температуры 23 °С [И]. Оставшиеся четыре константы были определены Суи-даном и др. [2] для битуминозного каменного угля А (табл. 10.1) методом проб и ошибок при сопоставлении данных математической модели и экспериментальных данных, полученных для реакторов периодического действия. Теоретические модельные данные сопоставляли с данными, полученными для реакторов периодического действия и реакторов с неподвижным слоем наблюдалась хорошая корреляция результатов. С использованием математической модели были также решены тестовые задачи для частиц различных размеров результаты хорошо совпадали с опытными данными. [c.122]

На рис. 10.3 представлены данные о кинетике дехлорирования [2], полученные для двух реакторов периодического действия при рН = 4,0 и 23 °С. Начальные концентрации Н0С1 и битуминозного активного угля (60—80 меш) были 30 и 10 мг/л соответственно. Как следует из этого графика, совпадение экспериментальных и теоретических результатов очень хорошее. (Сплошная линия 1 на рис. 10.2 построена по теоретическим данным, полученным на основе математической модели с использованием констант табл. 10.1). [c.124]

Аналогичные эксперименты с реакторами периодического действия проводили с тремя другими типами углей (рис. 10.3). Три сплошные кривые на этом рисунке показывают результаты корректировки модели методом проб и ошибок. Значения констант Ад и 0,25Лп( п были получены для каждого опыта так же,, как и в предыдущем опыте (табл. 10.2). [c.125]

Для исследования новых типов угля авторы предлагают следующую процедуру 1) эксперименты в реакторах периодического действия с изучаемым типом угля 2) использование математической модели реактора периодического действия для определения параметра 0,25ЛдС п 3) использование математической модели для прогноза и проектирования реактора с неподвижным слоем 4) проверку расчетов на основании лабораторных данных с использованием воды, которая должна подвергаться обработке. [c.127]

Модель реактора периодического действия описывает процессы синтеза полимеров, начиная от лабораторной ампулы и кончая 150-кубовым аппаратом для синтеза поливинилхлорида. Независимо от условий перемешивания все элементы реакционной среды находятся в реакторе подобного типа в течение одинакового времени. Глубина превращения мономера и других реагентов, средние молекулярные веса и МВР продукта являются функциями продолжительности реакциий Анализ математических моделей полимеризационных процессов в периодическом реакторе обычно сводится к анализу трех основных кинетических механизмов. [c.341]

В нашей. лаборатории изучены возможности моделирования процесса межфазной лоликонденсации в реакторах периодического действия с отражательными перегородками и в проточных аппаратах с полным заполнением. Экспериментальной моделью для исследований служили геометрически подобные аппараты с плосколопастными мешалками. [c.180]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология