Реакторы периодического действия и реакции в них

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]

Рис. 23. Относительный выход реакции расщепления в реакторе периодического действия (/) и в одноступенчатом реакторе смещения (2) (расчет проведен для случая, когда = 2,0)

Результаты, полученные в реакторе периодического действия с мешалкой для растворов с 0 < 0,5, показывают, что скорость абсорбции при выполнении условий мгновенной реакции пропорциональна ао(1—20) и при выполнении условий быстрой реакции— пропорциональна [ао(1 —20)] . [c.151]

Для производительности реактора периодического действия решающее значение имеет не только время, необходимое для проведения реакции, но и продолжительность вспомогательных операций (заполнение и опорожнение сосуда, чистка и т. д.), которые совместно с продолжительностью протекания реакции составляют один цикл работы реактора. Переработанное за время одного цикла количество вещества [c.302]

Из сравнения кривых 1 я 2, соответствующих равенствам (11.6) и (П.12) ясно, что для достижения конверсии, равной 95% в реакторе непрерывного действия полного перемешивания, объем аппарата должен быть в 6,3 раза больший, чем объем реактора полного вытеснения или реактора периодического действия полного перемешивания. Для реакций более высокого порядка (кривые 3 ж 4) влияние типа реактора на степень конверсии еще более значительно. Для степени конверсии, равной 95%, объем непрерывно действующего реактора должен быть в 20 раз больше соответствующего реактора полного вытеснения. [c.31]

Реактор периодического действия с интенсивным перемешиванием реагентов. Подобно тому, как было упрощено проектное уравнение, примем для теплового баланса <7о = <7ь = 0. Учитывая, что величина рУг определяет массу системы, не меняющуюся во время реакции, на основании уравнения (УП1-273) получаем [c.332]

Неизотермические реакторы Реакторы периодического действия Реакция типа пА В [c.59]

Реакторы периодического действия. При использовании реакторов, удерживающих некоторое количество материала, в качестве реакторов периодического действия реакция протекает или во время загрузки, или начинается лишь после загрузки аппарата. В ходе реакции могут образовываться как основные, так и побочные продукты. Время пребывания исходного материала в реакторе определяет ту его долю, которая превращается в конечный продукт. Изменение количества сырья в реакционной зоне может быть выражено следующим образом. Пусть количество молей исходного материала в реакторе изменяется от начального значения Л 1,о- Часть этого материала расходуется во время реакции, идущей со скоростью а другая часть остается в аппарате или выводится из него при этом соответствующий расход материала равен Q. Уравнение материального баланса для сырья запишется в виде [c.300]

Обычно реактор периодического действия представляет собой закрытый сосуд с мешалкой. Реактор только частично заполняется реагентами, так что степень заполнения колеблется обычно от 0,7 до 0,8. При этом следует помнить об изменении объема системы во время проведения реакции и принимать более низкую степень заполнения, если процесс происходит со значительным увеличением объема. Конструктивные особенности реактора не имеют существенного значения для технологических расчетов, и поэтому они не будут рассматриваться в этой книге. [c.299]

Для наглядности равенства (11.35) и (11.37), связывающие X и у при = 1, а также значение величины селективности V изображены в виде кривых на треугольной диаграмме (рис. 12). Из анализа кривых следует, что с увеличением степени превращения X скорость побочной реакции увеличивается, при этом селективность уменьшается в обоих типах реакторов, всегда оставаясь меньшей в реакторе полного перемешивания. Например, при степени превращения X = 0,6 селективность процесса в реакторе полного вытеснения составляет 0,61, а в реакторе полного смешения — только 0,4. Снижение селективности наблюдается и при переходе от реактора периодического действия к реактору непрерывного действия, что весьма существенно при моделировании и объясняется различным уровнем концентрации целевого продукта в начальный и конечный моменты времени пребывания в аппарате. [c.34]

Используя реактор периодического действия (или реактор полного вытеснения), достигаем некоторой определенной селективности меньше единицы. Применение же проточного реактора полного перемешивания позволяет достичь селективности, довольно близкой к единице, но путем понижения производительности аппарата. Каскад реакторов является промежуточным случаем. Примерные пути реакций изображены на рис. УП1-40. [c.340]

По способу подвода и отвода реагентов реакторы делятся на следующие группы 1) реакторы периодического действия, в которые все реагенты вводятся до начала реакции, а смесь продуктов отводится после окончания процесса 2) реакторы непрерывного действия, характеризуемые установившимся потоком реагентов через реакционное пространство 3) реакторы полунепрерывного (полупериодического) действия. [c.290]

Пример IH-6. Реакция протекает изотермически при 82 С в реакторе периодического действия, оборудованном водяной рубашкой. Кинетическое уравнение реакции [c.109]

В случае последовательных реакций, когда целевой продукт одновременно является полупродуктом, для получения максимального выхода нужно использовать реактор периодического действия или реактор полного вытеснения. Если необходимо интенсивное перемешивание реагентов, например для улучшения теплообмена или развития межфазной поверхности, то процесс можно проводить в каскаде реакторов полного перемешивания при незначительном снижении выхода. [c.342]

Определить максимальную концентрацию вещества В при проведении реакции а) в реакторе периодического действия б) в одноступенчатом реакторе смешения непрерывного действия в) в двухступенчатом реакторе смешения непрерывного действия. [c.130]

Реакции, протекающие в потоке с изменением температуры, рассчитываются теми же методами, что и процессы, проходящие в реакторах периодического действия (см. главу П1). Основная задача заключается в том, чтобы связать уравнение теплового [c.152]

Реакторы периодического действия загружаются реагентами п освобождаются от продуктов реакции периодически. [c.14]

Переходя таким путем от времени к пространственной координате, мы как бы представляем реактор идеального вытеснения в виде непрерывной совокупности реакторов периодического действия кинетика реакций в каждом из этих реакторов описывается одним и тем же уравнением (1,11) при одинаковых начальных условиях значение же времени, которому отвечает состояние реакционных систем, непрерывно изменяется вдоль их цепочки. [c.18]

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

Первое условие означает, что все элементы среды (которые можно представить себе заключенными в небольшие проницаемые оболочки) проходят через реактор за одинаковое время и претерпевают ту же последовательность изменений давления, температуры и концентрации. Второе условие означает, что молекулы реагентов и продуктов не диффундируют из одного такого элемента среды в другой при прохождении их через реактор. Отсюда следует, что в каждом элементе степень превращения является одной и той же, и поэтому эти элементы можно рассматривать как миниатюрные реакторы периодического действия, перемещающиеся вдоль системы. Таким образом, реактор вытеснения в целом можно характеризовать теми же параметрами, что и систему периодического действия с длительностью реакции, равной времени прохождения элемента через реактор вытеснения, и аналогичными последовательностями изменения [c.47]

Пренебрегая изменением объема при реакции (см. 1.11), запишем для реактора периодического действия или реактора идеального вытеснения [c.110]

Это отношение меньше единицы и минимально при г, близком к единице, т. е. когда константы скорости к] и к.2 почти равны, что имеет место в реакциях последовательного замещения р1 случае, когда г=1 (с особой осторожностью следует оперировать со значениями экспоненциального выражения, близкими к предельным), можно показать, что выход в реакторе смешения составит всего 68% от выхода в реакторе периодического действия. Эффек получается довольно большим и может существенно повлиять на экономичность процесса. На рис. 24 пока, запа зависимость от г. [c.112]

Периодическидействующий реактор полного перемешивания. Реакторы периодического действия используются в промышленности почти исключительно для проведения реакций в жидкой фазе или гетерогенных процессов с участием жидкости. Это типовые аппараты для малотоннажных производств, с которыми приходится иметь дело, например, в фармацевтической промышленности. В случае процессов в газовой фазе реакторы периодического действия находят применение главным образом для лабораторных исследований кинетики реакций. [c.299]

Таким образом, для проведения реакций полимеризации необходимо сделать выбор ме.жду реактором периодического действия и реактором смешения. В последнем случае желательно применение многоступенчатых реакторов. Некоторые реакции полимеризации, например полимеризация стирола, тетрафтор-этилена и другие реакции, протекают настолько быстро, что, по-видимому, вполне достаточно одноступенчатого реактора смешения. [c.114]

Роль второго фактора менее очевидна. Существенным моментом является то, что в реакторе смешения концентрация мономера остается постоянной, и при тех же условиях проведения процесса средняя величина ее меньше, чем в реакторе периодического действия. Следствием является уменьшение интервала изменения молекулярных весов в случае многих типов кинетических уравнений реакции полимеризации. [c.115]

Какой из этих факторов будет превалирующим, зависит от типа реакции полимеризации. Если в процессе реакции не происходит обрыва цепей, как, например, при поликонденсации, то доминирующим является первый фактор, что приводит к более широкому диапазону изменения молекулярных весов в реакторе смешения по сравнению с реактором периодического действия. Именно так обстоит дело при полимеризации мономеров типа НО— ( Hi) —СООН, когда рост цепочки происходит в результате последовательной этерификации с выделением воды [c.115]

Если основная и побочная реакции отличаются своими кинетическими порядками, то создается благоприятная возможность для выбора наиболее приемлемого типа реактора [3, 15]. Этого удается достигнуть потому, что при различных порядках по-разному сказывается влияние концентрации на относительные скорости реакции. Следовательно, в реакторе смешения, концентрация в котором меняется иначе, чем в реакторе периодического действия или реакторе вытеснения, может быть достигнут как более высокий, так и более низкий выход целевого продукта в зависимости от условий проведения реакции. [c.118]

В изотермических реакторах образующееся или потребляемое количество теплоты каким-либо способом отводится или подвозится без изменения температуры в реакторе. Сначала рассмотрим экзотермические реакции. В этом случае отвод теплоты можно осуществить только за счет теплообмена, а = О и температура отводящей теплоту среды низкая. Разность температур продукта и отводящей теплоту среды А Г при этом незначительна. Изотермические реакции можно проводить только в непрерывнодействующих реакторах, так как в реакторах периодического действия скорость тенлопереноса должна изменяться в зависимости от времени, чтобы поддерживать постоянную температуру продукта. [c.223]

Аналогичные результаты можно получить, осуществляя процесс (в реакторе периодического действия, вытеснения или смешения) при последовательном добавлении небольших порций реагента А к другому реагенту В в количествах, не покрывающих его расхода в ходе реакции, с тем чтобы концентрация А оставалась низкой [3, 15, 19] (рис. 28). [c.120]

Так как в общем случае интеграл не равен сумме, то выход в реакторе периодического действия и вытеснения не равен выходу, получаемому в реакторе смешения. Однако работу различных типов реакторов можно оценивать, пользуясь понятием мгновенного выхода ф. Как было показано ранее, суммарный выход зависит от характера изменения концентрации (и температуры), тогда как мгновенный выход есть функция состояния (т. е. свойств) системы, в которой протекает реакция, и он одинаков для любых заданных значений концентрации и температуры. [c.123]

В реакторах периодического действия общее количество теплоты, выделившейся за весь период реакции, выразится уравнением [c.252]

Упражнение. Производство этилацетата из спирта и уксусной кислоты налажено в реакторах периодического действия. Реакция гомогенная, жидкофазная, при Т = onst протекает в соответствии со стехиометрическим уравнением [c.214]

Довольно существенным недостатком непрерывнод йствующего реактора полного перемешивания является относительно невысокая скорость проходящей в нем реакции. Если перемешивание полное, то состав смеси внутри реактора такой же, как и состав отходящего потока. Поэтому, желая достичь высокой степени превращения, мы вынуждены работать при низких концентрациях реагентов, а следовательно, и при малой скорости реакции. В реакторах периодического действия, обеспечивающих достижение такой же конечной степени превращения, скорость реакции в момент начала [c.304]

Реакторы периодического действия более гибки , чем непрерывнодействующие, и в них нетрудно подобрать соответствующие условия проведения определенных реакций. Используются они также, когда процесс еще не освоен полностью, или когда продукт может подвергнуться внезапному отравлению , как в биохимических процессах (тогда теряются меньшие партии материала), или когда скорость основного превращения мала и время для его проведения велико. В последнем случае время, затрачиваемое на предварительные и конечные операции в системе периодического действия, не очень заметно отражается на общей производительности установки. Тогда нужно определить время, необходимое для получения максимального количества продукта в данной установке (тр ), или время проведения процесса таким образом, чтобы максимально уменьшилась стоимость продукта. [c.418]

Характерными чертами этих реакторов являются простота конструкции и обслуживания, а также высокая производительность в сочетании с выдачей продукции постоянного качества. В лабораторных условиях метод проведения реакций в потоке особенно пригоден для изучения кинетики быстрых реакций. Степень превращения определяют после установления стационарного режима в опытном аппарате, применяя различные физические методы, не нарушая при этом течения реакции. Измерение параметров при стационарном режиме в непрерывнодействующих реакторах удается выполнить с более высокой степенью точности, чем при нестационарном режиме в реакторах периодического действия. Степень превращения можно варьировать изменением скорости подачи и длины пути ингредиентов в реакторе. [c.140]

Чтобы записать подобное уравнение для реактора периодического действия, необходимо приравнять скорость изменения энергии смеси и разность теплоприхода и теплорасхода реактора за единицу времени. Теплоприход обусловлен тепловыми эффектами реакций (если они экзотермические), теплорасход — теплопередачей через стенку реактора. При расчете теплоотвода примем, что теплоемкость стенки очень велика по сравнению с теплоемкостью реагирующей смеси, и поэтому температуру стенки можно считать постоянной. Если реактор снабжен рубашкой, через которую прокачивается хладоагент, то при достаточно большой скорости прокачки темперагуру хладоагента также можно считать постоянной. При этих условиях уравнение теплового баланса запишется так [c.20]

В качестве примера рассмотрим реакцию между двумя веществами А и В, концеитрапия которых в растворах на входе в реактор составляет 20 М. Если одинаковые объемы этих двух растворов смешать в реакторе периодического действия или в [c.82]

Периодические методы осуществления жидкофазных гетерогеннокаталитических реакций используют в промышленности достаточно широко при производстве относительно малотоннажных продуктов фармацевтических.препаратов, душистых веществ и т. п. Аппараты для периодического проведения гетерогенно-каталитических реакций не отличаются от реакторов периодического действия для проведения пекаталитических реакций. Реакторы должны оснащаться устройствами, обеспечивающими хорошее перемешивание реакционной смеси, — мешалками или выносными циркуляционными контурами. Это особенно важно при проведении газо-жидкостных реакций. Если реакция проводится при кипении жидкости, как, например, этерификация с твердыми катализаторами, то перемешивание осуществляется за счет кипения и специальной мешалки не требуется. Естественно, что реакционные аппараты должны быть снабжены устройствами для подвода или отвода тепла к реакционной массе в виде теплообменников или рубашки. Если процесс проводится под давлением, аппараты представляют собой автоклавы, конструкция которых зависит от величины давления. Для высоких давлений особенно удачны бессальниковые автоклавы с экранированным двигателем и принудительной внутренней циркуляцией, обеспечиваемой винтовым насосом, помещенным внутри аппарата. [c.274]

Выбор между реактором периодического действия и реактором смешения зависит, разумеется, от большого числа факторов, из которых одним из самых важных является объем производства. При массовом производстве всегда предпочтителен непрерывный процесс, однако при этом необходимо учитывать влияние самого реактора на качество целевого продукта. Пластмассы никогда не являются химически однородными веществами они представляют собой смеси веществ, имеющих сходную общую структуру и различные молекулярные веса. Это является естественным следствием вероятностного характера самой реакции не каждая молекула активируется или претерпевает соответствующее соударение в один и тот же момент времени, и поэтому молекулы полимера имеют совершенно различную длину цепи. Действнтельно, если М. "оиомер и Р,- — полимер с чис/юм звеньев г, то мы имеем последовательность реакций тина [c.114]

Этот фактор играет важную роль при промышленной полимеризации этилена под низким давлением с использованием катализатора Циглера. Он играет значительную роль также и при эмульсионной полимеризации стирола. Уолл и его коллеги [12], исследовавшие эту реакцию энопериментально, сумели подтвердить сделанные выше теоретические выводы. Они исследовали также различие между реактором периодического действия п реактором смешения применительно к реакции сополиме-ризации. Если в реакторе периодического действия мономеры, имеющие различные скорости реакции, образуют сополимер переменного состава, то в реакторе смешения процесс протекает е постоянной скоростью, в результате чего образуется сополимер однородного состава. [c.117]

Иллюстрацией данного положения может послужить исследование, проведенное автором и его коллегами [21] в годы войны. Речь идет о разработке метода нитрования гексаметилентетра-мина (гексамина) с целью получения взрывчатого вещества цик-лонита (R. О. X.). Мелкие кристаллы гексамина добавляли к 97—100%-ной азотной кислоте при соответствующей температуре. Кинетика реакции была неизвестна, но было обнаружено, что суммарный выход, полученный в лабораторном реакторе периодического действия, весьма чувствителен к соотношению гексамина и азотной кислоты в реакционной смеси. По-видимому, это связано с влиянием эффективной концентрации нитрующей среды. По мерс протекания реакции расходуется азотная кислота и выделяется вода. При этом происходит постепенное растворение и взаимодействие все новых и новых количеств твердого гексамина при непрерывном разбавлении кислоты. Логичное объяснение экспериментальных наблюдений дает гипотеза, согласно которой мгновенный выход, т. е. выход на каждую вновь добавляемую порцию гексамина, почти полностью определяется мгновенной концентрацией кислоты. [c.124]

Характер изменения скорости реакции будет различным в зависимости от того, протекает ли реакция в замкнутой или проточной системе. В зам кнутой системе (т. е. без ввода или вывод.т вещества,. как, например, в реакторе периодического действия) произведение Af(a, Ь) проходит через максимум и затем постепенно уменьшается, несмотря на рост температуры. Зависимость скорости выделения тепла от температуры системы показана для этого случая из рис. 35. В проточной системе (т. е. при подводе реагентов, как, например, в реакторе непрерывного действия) расходование реагентов непрерывно компенсируется подачей сырья, в результате чего кинетическая кривая принимает 5-образную форму для простой реакции или более сложную форму для системы реакций. [c.154]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология