Теплообмен, реакторы адиабатические

По тепловому режиму реакторы можно разделить на адиабатические аппараты и реакторы с теплообменом в реакционной зоне (внутренним теплообменом). В адиабатическом режиме тепло отводится либо самим реагирующим потоком, либо движущимся катализатором. В газофазных процессах, где теплоемкость реагирующего потока мала, проведение реакции в адиабатическом режиме приводит к появлению значительного перепада температуры но длине слоя катализатора. Чтобы этот перепад не превышал допустимых значений, реактор приходится разделять на ряд зон — адиабатических слоев, в промежутках между которыми поток охлаждается или нагревается до требуемой температуры. Изменение температуры реагирующей смеси может достигаться либо с помощью промежуточных теплообменников, либо путем добавления холодного (горячего) сырья или инертного вещества. [c.262]

Во многих случаях поток из одной секции попадает в другую, не подвергаясь никаким преобразованиям. Такая картина часто наблюдается в многоступенчатых реакторах с мешалкой или псевдоожиженным слоем катализатора, а также в комбинированных реакторах с неподвижным слоем катализатора, состоящих из адиабатических секций и секций с внутренним теплообменом. [c.52]

Реакторы с внутренним теплообменом. Перепады температуры, возникающие при адиабатическом протекании реакции, часто бывают слишком велики поэтому множество промышленных процессов проводится с отводом тепла из зоны реакции, если последняя идет с выделением тепла или подводом его — в случае эндотермической реакции. Подвод или отвод тепла, как правило, осуществляют путем теплообмена реагирующей смеси с теплоносителем. Направление движения реагирующей смеси и теплоносителя может совпадать (при прямотоке) или быть противоположным (при противотоке), а в качестве теплоносителя можно использовать либо некоторое постороннее вещество, либо смесь исходных веществ, одновременно нагревающуюся до температуры, при которой реакция идет с заметной скоростью. [c.287]

Эти уравнения могут быть решены совместно стандартными числовыми методами. Если реактор адиабатический, то теплообмен с окружающей средой отсутствует и [уравнение сохранения энергии примет вид [c.111]

В адиабатическом процессе теплообмен реактора е окружающей средой отсутствует и вся теплота отводится с продукционной смесью, масса которой равна О, средняя теплоемкость с и температура на выходе /к, т. е. [c.103]

Теплоотвод осуществляют двумя путями 1) применением реакторов, конструкция которых обеспечивает малую толщину слоя катализатора между теплообменивающими поверхностями, что облегчает теплообмен катализаторного слоя с теплоносителем 2) применением теплоизолированных реакторов адиабатического типа, в которых тепло удаляется теплоагентами смешения, отводимыми с реакционной смесью из аппарата. В первом случае осуществляется непрерывное регулирование температуры, во втором — ступенчатое [c.74]

Расчет адиабатических реакторов для реакций, протекающих в кинетической области. В основе расчета может быть определение времени контакта т, с помощью которого объем катализатора Укат находят по простому уравнению Укат = УчасТ. В реакторах адиабатического типа отсутствует теплообмен через стенку аппарата, поэтому температура реагентов по мере прохождения слоя катализатора изменяется. С изменением температуры меняется и скорость реакции. Температурный интервал большинства реакций состав- [c.108]

Расчет адиабатических реакторов для реакций, протекающих в кинетической области. В основе расчета может быть определение времени контакта т, с помощью которого объем катализатора 1/кат находят по уравнению У, ат = ,асТ - В реакторах адиабатического типа отсутствует теплообмен через стенку аппарата, поэтому температура реагентов по мере прохождения слоя катализатора изменяется. С изменением температуры меняется и скорость реакции. "Лм-пературный интервал большинства реакций составляет 50 °С, т. е. раб = опт 25 °С. Если для этого интервала определить эффективную температуру, т. е. температуру, при которой в изотермических условиях достигается такая же степень превращения, что и в адиабатических условиях, то по этой температуре время реакции находится решением уравнения кинетики [c.91]

С аналогичной проблемой приходится встречаться при проведении реакции в любом реакторе без теплообменника. Количество теплоты, выделяемой или поглощаемой во время реакции, пропорционально количеству реагирующих исходных веществ, а следовательно, объему аппарата количество же теплоты, отводимой или подводимой извне, пропорционально поверхности аппарата. Поскольку с увеличением размеров аппарата объем его увеличивается пропорционально третьей степени линейного размера, а поверхность — второй степени, то чем больше аппарат, тем меньшее количество участвующей в обмене теплоты приходится на единицу объема аппарата. С повышением объема системы условия ее работы будут более близки к адиабатическим. В небольших аппаратах легче достигаются изотермические условия проведения процесса. Отсюда следует, что нужно использовать большие аппараты, когда необходимо ограничить внешний теплообмен, и меньшие, когда теплообмен с окружающей средой должен быть интенсивным. [c.404]

Процесс гидрирования бензола в циклогексан можно проводить как в трубчатом реакторе с внешним теплообменом, так и в адиабатическом реакторе. В обоих случаях примем, что в реакторе устанавливается режим идеального вытеснения, а изменением концентраций и температур по радиусу аппарата можно пренебречь. При принятых предположениях, переходя от концентраций к степени превраш,е-ния по формуле (111,69) и воспользовавшись кинетическим уравнением (111,70), легко написать дифференциальные уравнения этого процесса [c.145]

Адиабатические реакторы. В адиабатическом процессе отсутствует теплообмен с внешней средой (д = 0). В случае, когда имеется только одна реакция (обратимая или необратимая), расчетные уравнения принимают вид [c.284]

Пусть химическая реакция протекает в газовой или жидкой фазе или на поверхности раздела с твердой фазой без перемешивания в направлении потока. В этих случаях процесс обычно осуществляется в реакторах трубчатого типа с теплообменом через поверхность теплопередачи, при теплообмене с движущейся насадкой или адиабатически. [c.91]

В формуле (У,41) знаком V соединены элементы, которые могут быть включены в заданную конструкцию аппарата независимо от наличия или отсутствия остальных, а знаком Л соединяются элементы, которые требуют одновременного присутствия их в заданной конструкции аппарата. В качестве независимых переменных, соединенных знаком V. могут выступать, например, адиабатический реактор и реактор с теплообменными поверхностями, а в качестве зависимых переменных, соединенных знаком Л, например, теплообменные поверхности реактора и направление движения теплоносителя, так как эти признаки, взятые в отдельности, не имеют физического смысла. В формуле (У,42) в скобках заключены однотипные признаки (элементы) конструкции аппарата. [c.224]

Адиабатический трубчатый реактор с теплообменом между реагентами и продуктами [c.138]

Адиабатический реактор с полным вытеснением, в котором происходит экзотермическая реакция, может быть совмещен с теплообменником, где происходит теплообмен между реагентом и продуктом. [c.50]

Для реакторов с фильтрующим слоем катализатора, работающих в адиабатическом режиме, в случае отсутствия теплообменных устройств конечную температуру реакционной смеси <кон можно определить по заданной начальной температуре нач [c.115]

Промышленные реакторы могут работать с непрерывным теплообменом в реакционной зоне, с регулированием температур путем теплообмена через стенку или смешением и при полной теплоизоляции (адиабатические). Для предотвращения местных перегревов и сни- [c.136]

Другим примером адиабатического многослойного реактора с промежуточным теплообменом является полочная колонна синтеза аммиака с охлаждением посторонним теплоносителем (рис. 9). В этой колонне катализатор разделен на шесть слоев, между которыми располагают змеевики. Через змеевики прокачивают под давлением дистиллированную воду, которая охлаждает покидающую слой [c.27]

При проведении экзотермических процессов, как адиабатических, так и с внутренним теплообменом, иногда применяют автотермиче-ские реакционные узлы, конструкция которых позволяет осуществлять охлаждение реагирующей смеси в промежуточных теплообменниках или в зоне реакции с помощью теплообмена с холодной исходной смесью, одновременно нагревающейся до температуры реакции. Теплообмен между входящим и выходящим из реактора потоками может быть осуществлен и в емкостных (одностадийных) адиабатических реакторах. В отдельных случаях, когда допустим значительный перегрев хотя бы одного из реагентов (например, водяного пара), подобный принцип применим и при проведении эндотермических нроцессов. Преимуществом автотермических реакционных узлов является уменьшение затрат на теплообмен, а также определенные конструктивные удобства, особенно важные при проведении реакций под давлением. Основным недостатком этих схем является возникновение явлений неустойчивости и скачкообразного перехода между различными режимами процесса. [c.268]

Массовый баланс стационарного состояния автотермического реактора такой же, как и для проточного реактора с перемешиванием, но тепловой баланс отличается тем, что для адиабатической реакции не учитывается теплообмен [c.50]

В промышленной практике чаще всего встречаются различные варианты политропических схем. Весьма большое распространение также получили смешанные системы, сочетающие теплообменные реакторы с адиабатическими секциями в конечных стадиях реагирования. Эти устройства в сущности являютс-1 разновидностью сложных политропических схем. [c.29]

Так, например, если в окрестности неустойчивого режима увеличивают начальную температуру или начальные концентрации исходных реагирующих веществ, то новый стационарный режим отвечает более низким значениям температур. Общий анализ устойчивости стационарных решений указанным методом удается провести для пористого зерна, адиабатического слоя неполного смешения и реактора с внутренним теплообменом. Некоторь1е результаты нахождения области устойчивых стационарных режимов для экзотермических реакций первого порядка приведены на рис. 27 и в табл. 62. [c.515]

В действительно изотермических условиях работают лишь реакторы полного смешения. При очень энергичном размешивании температура выравнивается во всем объеме реактора, даже если сырье подается с более низкой тем-, пературой, чем температура в аппарате. Регулирование температуры реакторах полного смешения может осуществляться как теплообменом смешения, так и теплооб -меном через стенку. Подвод или отвод тепла с входящими в реактор и уходящими из него веществами существует не только в теплоизолированных реакторах ( адиабатических ), но и в любом другом реакторе, поэтому речь идет лишь о том, достаточно ли теплоаккумулирующих веществ в реагирующей смеси для теплового регули-. рования процесса или же нет и требуется ли дополнительное регулирование через теплообменную поверхность. Вы- бор способа регулирования зависит от индивидуальных особенностей процесса. [c.47]

В изотермических реакторах теплообмен через стенку считается идеальным в результате тепло, выделяемое (или поглощаемое) при протекании реакции, мгновенно отводится от реагирующей смеси (или, наоборот, подводится к ней), так что температура остается постоянной. Если температуру нельзя считать постоянной, то реактор является неизотермическим. Частным случаем неизотермических реакторов являются автотер-мические реакторы, т. е. такие аппараты, в которых отсутствует теплопередача через стенку. Эти реакторы часто называют адиабатическими, полагая, что происходящие в них процессы носят адиабатический характер. Однако, это будет верно лишь для закрытой системы, т. е. для реактора периодического действия. В реакторах же полунепрерывного и непрерывного действия массопередача сопровождается переносом определенного количества теплоты, что приводит к изменению энтропии реагирующей смеси и не дает возможности считать процессы в реакторе адиабатическими. [c.16]

При необходимости поддерживать определенную температуру псевдоожижеяного слоя катализатора в нем можно установить теплообменные устройства применяют также адиабатические реакторы с псевдоожиженным слоем катализатора, т. е. без теплоотвода. [c.31]

Такое построение можно применить для всех адиабатических равновесных реакций, что значительно сокращает расчет. Наряду с описанным промежуточным охлаждением на практике применяется и другой вид охлаждения, который состоит в дополнительном введении исходной смеси (холодный газ) в определенное, заранее установленное место реактора. В этом случае изменяется построение, изображенное на рис. 11-23, потому что при введении холодного газа из-за увеличения числа молей на входе выход уменьшается и вследствие уменьшения входной концентрации Сд наклон прямой увеличивается. На рис. 11-24 приводится построение для случая применения холодного (200° С) газа. Непосредственцре введение холодного газа экономически более выгодно, чем использование теплообменников (меньшая стоимость аппаратурного оформления). При этом достигается лучший теплообмен, так как газ с низкой температурой в аппарате немедленно нагревается до температуры входящего вещества [c.223]

Очень большое влияние на ход химического превращения оказывают условия теплообмена. Если температура практически одинакова во всем реакционном пространстве и равна температуре потока питания, то реактор называется изотермическим. Его проти положностью будет адиабатический реактор с практически полным отсутствием теплообмена между реакционным пространст- вом и окружающей средой. Температура реагирующей смеси в этом случае зависит непосредственно от теплового эффекта реакции. Умеренный теплообмен между реакционным пространством и окружающей его средой характерен для неизотермических реакторов. [c.290]

В адиабатическом реакторе теплообмен отсутствует. Температура реакцио1шой смеси растет или падает в зависимости от характера процесса. [c.132]

VIII.3. СТАЦИОНАРНЫЕ РЕЖИМЫ И УСТОЙЧИВОСТЬ АДИАБАТИЧЕСКИХ РЕАКТОРОВ С ВНЕШНИМ ТЕПЛООБМЕНОМ [c.344]

Технологическая схема газофазного нитрования пропана азотной кислоты изображена на рпс. 100. Процесс осуществляется в цилиндрическом аппарате 2 адиабатического тппа, не имеющем теплообменных устройств. Теплота реакции расходуется на нагревание исходного углеводорода и испарение азотной кислоты, которую впрыскивают в реакционное пространство через форсунки, расположенные в разных точках по высоте аппарата. Этим достигается большой избыток углеводорода по отношению к кислоте во всем объеме реактора, предотвращается возможность образования пзрывоопасных смесей, перегревов и слишком глубокого окисления. [c.348]

Наибольшее распространение получили поэтому адиабатические реакторы с несколькими (обычно с четырьмя) сплошными слоям л катализатора (рис. 154,6 ) в этих аппаратах теплообменные устройства отсутствуют, а для съема тепла и регулирования темпе )атуры подают холодный синтез-газ между слоями катализатора через специальные ромбические распределители, обеспечивающее эффективное смешение горячего и холодного газа. Профиль темпе эатуры в таком реакторе ступенчатый, причем его по-степе)1ное повышение в слоях катализатора сменяется резким падение при смешении с холодным газом. Предварительно подогревают лишь часть исходного синтез-газа, а остальное реакционное тепло утилизируют для получения пара высокого давления. С точки зрения эксергетического к. п. д., более выгодна несколько измененная схема, когда для подогрева исходного газа используют только необходимую часть реаьщионных газов, а основная их масса ИД2Т в котел-утилизатор. [c.529]

Динамические характеристики. Из-за внешних воздействий и (или) изменений внутренних свойств катализатора и реактора в целом температурные и концентрационные поля в слое катализатора меняются во времени. При этом, как было показано, те параметры, влияние которых в стационарном режиме можно было не учитывать, часто оказываются существенными в нестационарном процессе. К таким параметрам можно отнести, например, дисперсию вещества вдоль слоя катализатора, массоемкость и теплоемкость слоя, неравподоступность наружной поверхности зерна, внешний тепло- и массообмен. В стационарном режиме значительное число факторов воздействует на состояние системы независимо и часто аддитивно. Это позволяет использовать более узкие модели и эффективные параметры, отражающие суммарное влияние этих факторов. В нестационарном режиме степень влияния этих же факторов может быть иной и, кроме того, сильно зависеть от состояния системы. Р1х влияние необходимо учитывать порознь. Так, например, дисперсию тепла вдоль адиабатически работающего слоя катализатора в стационарном режиме вполне достаточно представить коэффициентом эффективной продольной теплопроводности. В нестационарном режиме это недопустимо — необходимо учитывать раздельно перенос тепла по скелету катализатора, теплообмен между реакционной смесью и наружной поверхностью зерна и иногда перенос тепла внутри пористого зерна. Из-за инерционных свойств в нестационарном режиме имеют место большие, чем в стационарном, градиенты температур и концентраций на зерне и в слое катализатора. Это приводит, иапример, к отсутствию пропорциональной зависимости между температурой и степенью превращения, непродолжительному, но большому перегреву у поверхности зерна с наилучшими условиями обмена, значительным перегревам слоя — динамическим забросам, на-Л1Н0Г0 превышающим стационарные перепады температур между входом и выходом из слоя могут быть в несколько раз больше адиабатического разогрева при полной степени превращения. Сдвиг по фазе между температурными и концентрационными полями иногда приводит к возникновению колебательных пере- [c.13]