Реакторы периодического действия и степень превращения

Для той же реакции первого порядка, проводимой в реакторе периодического действия, степень превращения х за время реакции I может быть подсчитана по уравнению (VI,54), которое дает [c.111]

Реактор периодического действия (реактор идеального вытеснения по времени). Пусть реактор заполнен жидкостью в макросостоянии, содержащей реагент Л. Поскольку каждый агрегат молекул жидкости ведет себя как собственный малый реактор периодического действия, степень превращения одинакова во всех агрегатах, т. е. полученный результат идентичен случаю заполнения реактора жидкостью в микросостоянии. Таким образом, для периодических процессов состояние агрегации не изменяется и не влияет на степень превращения или распределения. [c.316]

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]

Формула (У1И-291) является наиболее часто встречающимся видом проектного уравнения реактора периодического действия. Ею можно пользоваться в тех случаях, когда в реакционном пространстве не возникает значительных градиентов концентраций и температур или когда суммарную скорость превращения удается представить как функцию степени превращения а. Обычно изменение объема жидких систем во время прев ращения невелико, и в технологических расчетах им можно пренебречь. Тогда используется упрощенное выражение [c.300]

Рис. УП1-36. Распределение температур (/) и степени превращения (2) в неизотермическом реакторе периодического действия (данные из примера У1П-15).

Когда степень превращения стремится к единице, получаем для реактора периодического действия [c.340]

Если время загрузки и разгрузки незначительно, определить размеры промышленного реактора периодического действия для достижения степени превращения 90%. Сколько циклов можно осуществить за 24 ч Какова будет степень превращения при использовании двухступенчатой батареи, если емкость каждого реактора 1,416 Рассчитать объемы одно-, двух-, трех- и четырехступенчатых реакторов, необходимые для достижения. степени превращения 90%. [c.137]

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]

Более точные данные получены с использованием спектрального анализа [2] при изучении превращений цис- и транс-бутенов в изотермическом реакторе периодического действия. Результаты некоторых опытов приведены в табл. 12. Из данных таблицы видно, что уже при 390 °С скорость изомеризации становится заметной даже при невысокой концентрации исходного г ыс-бутена-2 (при 27 кПа и 391 °С она составляет 4,8-10" моль/л) через 2000 мин образуется до 10% транс-изомера. При повышении температуры и концентрации исходного вещества скорость изомеризации возрастает, и, например, при 27 кПа и 443 °С 10%-ная степень превращения цис-бутепа-2 в транс-бутен достигается приблизительно за 100 мин, а при давлении 54 кПа и той же температуре примерно за 75 мин. [c.50]

Пример 3.22. В реакторе периодического действия протекает простая необратимая реакция Л- -Р. Известна степень превращения реагента А или вы>ода продукта Р в виде функции времени т. Непрореагировавший реагент А отделяется от продукта Р и возвращается в реактор в рецикле. Определить оптимальные значения времени пребывания т реакционной массы в аппарате [c.259]

Основной задачей проектирования является расчет объема реактора. Для определенной средней производительности этот объем должен обеспечить необходимую степень превращения за соответствующий период времени (см. пример П-1). Такая возможность объясняется тем, что продолжительность реакции не зависит от объема реактора это следствие предположения, что все реагенты хорошо перемешиваются и все элементы объема ведут себя одинаково. На практике, однако, размеры реактора периодического действия могут оказывать некоторое влияние на время реакции, так как скорость превращения может зависеть от воздействия стенок, интенсивности перемешивания, степени дисперсности гетерогенных систем или изменений температуры около нагревающей или охлаждающей поверхности. [c.42]

Продукты реакции часто удаляют из реакторов периодического действия при проведении в них обратимых реакций для увеличения степени превращения. [c.55]

Решение. Из уравнений скорости видно, что для этого необходимо поддерживать относительно низкую концентрацию А в реакционной системе. Наиболее удобен в данном случае идеализированный трубчатый реактор с поперечным потоком, в котором А подают равномерно по длине реактора, а В только у входа. Мы пока еще не ставим задачу оптимизировать эту систему, но произвольно выбираем такое распределение вещества А впрыскиванием, чтобы обеспечить постоянную концентрацию его по всей длине реактора. Какова относительная степень превращения В в Р ъ этой системе и в чем отличие ее работы от работы при тех же условиях реактора периодического действия и кубового реактора непрерывного действия, еспи общие мольные скорости подачи А я В равны, а = й, [c.59]

На рис. И-12 приведена зависимость величин сГр и Т1р от относительной степени превращения для реактора периодического действия, кубового реактора непрерывного действия и идеализированного реактора с поперечным потоком [пример (П-9), уравнения (з), (и) и (ж) соответственно]. Так как компонент В может быть превращен только в целевой продукт Р, из уравнения (И,23) получаем Ор = и из (И,24) Цр = [c.63]

Рис. 1У-2. Относительная степень превращения и температура в реакторе периодического действия (к примеру IV- , варианты I и II).

Реактор периодического действия представляет собой сосуд, во всех точках которого концентрации и температуры одинаковы реактор идеального смешения). Поэтому следует определять только степень превращения в различные моменты времени (см. ниже). За протеканием реакции в периодически действующем аппарате можно проследить по изменению 1) концентрации данного компонента 2) некоторых физических свойств системы, например электропроводности или показателя преломления 3) общего давления в системе с постоянным объемом 4) объема в системе с постоянным давлением. [c.58]

Рассмотрим процесс, протекающий при изотермическом режиме в реакторе идеального вытеснения, в проточном реакторе идеального смешения или в реакторе периодического действия, и выясним, как в этих условиях температура влияет на степень превращения основного реагента. [c.212]

Кинетическими опытами в реакторе периодического действия установлено, что при работе с исходным раствором, свободным от продукта Я в течение 1140 сек при 25° С достигается степень превращения 79,3% и за 480 сек при 35° С степень превращения 69,1%. Предположить, что реакция обратима и описывается кинетическим уравнением первого порядка. [c.214]

Рис. УИ1-5. Зависимость степени превращения от температуры для обратимых экзотермических реакций, протекающих в изотермических условиях (проточный реактор идеального смешения реактор идеального вытеснения реактор периодического действия).

Располагая данными о скоростях реакции при соответствующих степенях превращения и выполняя графическое интегрирование в случае реактора периодического действия или идеального вытеснения или применяя графическое построение, описанное в главе VI [c.218]

Для реакций второго порядка степень превращения вещества А в реакторе периодического действия может быть определена по уравнению (111,46) [c.305]

Рис. Х1П-17. Зависимость общ й степени превращения от величины безразмерного комплекса при соприкосновении двух несмешивающихся фаз (реакция второго порядка процесс проводится при избытке вещества В в количестве 10 мол. а — одностадийный процесс с прямотоком или противотоком б —процесс в реакторе периодического действия или в реакторе идеального вытеснения при прямотоке в — процесс в реакторе идеального вытеснения прн противотоке т — доля непрореагировавшего компонента Л

В реакторы периодического действия реагенты загружаются одновременно в начале операции. После определенного времени, необходимого для достижения заданной степени превращения, выгружается продукт реакции. Основные параметры химического процесса (состав, температура или давление) изменяются во времени. Продолжительность реакции можно измерить непосредственно, например, хронометром. [c.27]

При использовании неизотермического реактора периодического действия скорость реакции является функцией температуры и степени превращения. Если известна зависимость скорости реакции от температуры, то основное уравнение (П1,1) можно проинтегрировать совместно с уравнением теплового баланса, которое в данном случае для экзотермической реакции имеет вид [c.116]

Уравнение (V.6) позволяет определить необходимое время пребывания реагентов в реакторе периодического действия для достижения заданной степени превращения. При постоянном реакционном объеме уравнение (V. 6) приобретает вид [c.90]

Пользуясь уравнениями (V. 6) — (V. 8), можно определить необходимые размеры изотермического реактора периодического действия. В случае неизотермических процессов для решения этих уравнений необходимо располагать зависимостями скорости реакции от температуры, а также зависимостью количества выделяющейся теплоты от степени превращения. [c.90]

Так как система в реакторе периодического действия характеризуется средним значением движуш ей силы, очевидно, что для достижения той же степени превращения реакторы непрерывного действия с мешалками должны иметь существенно больший объем, чем реактор периодического действия. Однако реакторы непрерывного действия с мешалками имеют ряд преимуществ, которые компенсируют этот недостаток. Управление ими проще и они требуют меньших затрат труда при обслуживании. [c.96]

Это выражение дает отношение времени пребывания в единичном реакторе непрерывного действия с мешалкой ко времени пребывания в реакторе периодического действия с мешалкой при одинаковых степенях превращения вещества А. Отметим, что РГ постоянно для реактора непрерывного действия, а для реактора периодического действия Ш является функцией времени. [c.109]

Общее среднее время пребывания в каскаде из п реакторов непрерывного действия равного объема составляет пд. Ясно, что пвЦ есть отношение общего времени пребывания в каскаде из п реакторов непрерывного действия равного объема ко времени пребывания в периодическом реакторе при равных степенях превращения вещества А. [c.111]

Отношение Ур/до называют кажущимся временем пребывания в реакторе, так как оно не учитывает изменения объемного расхода, связанного с изменением числа молей. Действительная средняя продолжительность пребывания является функцией концентрации реагента А и может быть рассчитана по уравнению (1Х-87), действительному для реактора периодического действия. Зависимость между концентрацией и степенью превращения выражает уравнение (1Х-112). Таким образом, для реакции первого порядка (Л —время пребывания в реакторе как функция концентраций одинаково с т, определяемым по уравнению (1Х-88), но как функция степени превращения значительно отличается [c.694]

Из этих данных следует, что при малой остаточной концентрации реагирующего вещества, т. е. при высокой степени его превращения коэффициент т)у для аппарата непрерывного действия с перемешиванием в объеме очень мал. Следовательно, объем такого реактора должен быть значительно больше объема реактора периодического действия. [c.53]

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]

Отсюда следует, что любой элемент жидкости или газа, движущийся в одном из кольцевых каналов, ведет себя совершенно так же, как в реакторе периодического действия. Степень превращения, достигаемая внутри такого элемента, может быть, следовательно, получена интегрированием обычных уравнений химической кинетики. Однако для нахождения средней степени превращения на выходе из реактора необохдимо осуществить [c.66]

Пусть периодически действующий реактор заполнен жидкостью, содержащей реагент А и находящейся в макросостоянии. Поскольку химический процесс в каждой глобуле протекает как бы в миниатюрном реакторе периодического действия, степень превращения вещества А во всех глобулах одинакова и аналогична величине Х , достигаемой в этом реакторе при нахождении жидкости в микросостоянии. Таким образом, для процессов, проводимых в периодически действующих реакторах, степень сегрегирования молекул не оказывает влияния ни на степень превращения исходных веществ, ни на состав полученных продуктов. Это положение справедливо, разумеется, только тогда, когда в каждой глобуле содержится достаточно большое количество молекул. [c.302]

Таким образом, в кубовом реакторе непрерывного действия степень превращения В и, следовательно, выход продукции Р ниже, чем в реакторе с поперечным потоком. Последнее объясняется тем, что отношение усредненное для всего содержимого аппарата, в идеализированном реакторе выше. Очевидно, чем выше это отношение, тем лучше протекает целевая реакция. Величина Сд/с в реакторах периодического действия и трубчатом ниже, чем в реакторе с поперечным потоком, поэтому последний более аффективен для превращенпя А в целевой продукт. [c.61]

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]

Более общий графический метод для определения степени превращения в каскаде был предложен рядом авторов (например, Джонсом и Вебером - ). Он основан на графическом выражентт скорости превращения как функции степени превращения. Скорость превращения может быть определена эмпирически, например, по результатам нескольких экспериментов. Построение, где в качестве исходных использованы результаты исследований в экспериментальном реакторе периодического действия, приведено на рпс. П-7 здесь в первом квадранте дан график зависимости концентрации реагента А от времени (кривая 1). [c.52]

Предположим, что для реактора кривая F (т) и скорость превращения как функция состава реакционной смеси известны. Тогда превращение в реакторе можно рассчитать, если предположить, что поток через реактор не перемешивается. При этих условиях степень превращенпя реагента А (т)] на участке dF х) выходного потока (имеющего возраст между т и т + ( т) равна степени превращения в идеальном трубчатом реакторе с общим временем пребывания т (илп в реакторе периодического действия с временем реакции т). На выходе из реактора объединяются элементы потока, имеющие [c.98]

Шоенеман и Гофман показали, что расчет шению (111,22) можно произвести графическим построением на рис. 111-10 приведено такое построение по Шоенеману На этом рисунке кривая 1 [зависимость Р (т) от т] построена на основании экспериментов, кривую 2 (зависимость между степенью превращения и временем реакции в реакторе периодического действия или идеальном трубчатом реакторе) рассчитывают или определяют экспериментально. [c.99]

Следует отметить, что в уравнениях (IV.8), (IV.9), (IV. 17)— (IV. 20) дана текущая концентрация веществ, которая может непрерывно изменяться. Для расчетов вместо текущих концентраций подставляют начальные концентрации и степени превращения к моменту времени т или же исходное число молей Na, Nb, Nd) и число iip3peiitpoBa6ffiHx молей. Рассмотрим это на примере реакции первого порядка А -> D в режиме идеального вытеснения или в реакторе периодического действия [c.77]

Рис. У1-6. Зависимость отношения времени пребывания в каскаде реакторов непрерывного действия равного объема и в реакторе периодического действия га6/4 от времени пребывания 0 в одном аппарате непрерывного действия при одинаковой степени превращения вещества для реакции первого порядка ( =0,139х X 10-3 с-1).

Справочник химика 21

Химия и химическая технология