Теплообмен, реакторы изотермические

Типичным примером кожухотрубчатого реактора с внутренним теплообменом, работающего нри условиях, близких к изотермическим, является реактор для селективной полимеризации олефинов (рис. 140). [c.276]

Для осуществления химической реакции в изотермических условиях необходимо в аппарате обеспечить интенсивное перемешивание и высокоэффективный теплообмен. В реакторах для таких процессов обычно используют псевдоожиженные слои катализатора или теплоносителя, применяют различные смесительные устройства (мешалки) и т.п. [c.637]

В реакторах полного перемешивания обеспечивается не только однородность состава, но также и температуры смеси реагентов. Следовательно, такой реактор может работать в изотермическом режиме даже в том случае, когда тепловой эффект реакции велик. Таким образом, реакторы данного типа оказываются особенно пригодными для процессов, которые необходимо проводить в широком интервале температур. Некоторые затруднения может вызвать теплообмен. Ввиду низкого значения отношения площади поверхности стенок аппарата к его объему часто возникает необходимость установки дополнительных теплообменных элементов, располагаемых либо в сосуде (например, змеевик), либо во внешнем цикле (так называемый выносной теплообменник). [c.304]

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]

В изотермических реакторах теплообмен через стенку считается идеальным в результате тепло, выделяемое (или поглощаемое) при реакциях, мгновенно отводится от реагирующей смеси (или, наоборот, подводится к ней), так что температура остается постоянной. [c.15]

В изотермическом реакторе необходим либо подвод тепла (при эндотермическом процессе), либо отвод (при экзотермическом). Теплообмен часто осуществляется при помощи теплоносителей, в качестве которых при высоких температурах применяются даутерм, расплавленные соли и металлы. [c.132]

Другой случай, когда расчет реактора не вызывает особых затруднений, возможен, если тепловой эффект процесса незначителен, а теплообмен с окружающей средой достаточно интенсивен. В таких условиях реактор работает изотермически при Т Т уравнение (IV, 16) в расчете не учитывается. [c.124]

Важнейшим параметром, определяющим безопасность эксплуатации реакторов, является температура. Так как большинство реакционных процессов протекает с выделением или поглощением тепла, необходимый тепловой режим в аппарате поддерживается с помощью хладоагента или теплоносителя. В изотермических реакторах теплообмен осуществляется через стенку, отделяющую теплообменивающие среды, в адиабатических же реакторах — смешением реакционной смеси с исходным сырьем или катализатором. Оптимальная температура конкретного процесса должна быть установлена в строгом соответствии со значением конверсии и возможностью побочных, нежелательных реакций. [c.118]

Реакторы полного смешения, работающие без отвода теплоты в окружающую среду и без применения теплообменных элементов, являются одновременно изотермическими и интегрально-адиабатическими, так как конечную температуру на выходе из реактора можно определить по уравнению адиабаты. Она равна средней температуре в реакторе. Реакторы смешения с наличием теплообменных элементов, в которых часть теплоты подводится или отводится, также изотермичны. [c.103]

Как и для изотермического процесса, анализ процесса в реакторе с теплообменом будем проводить в рамках полученных моделей. Исходя из идентичности математических моделей процессов в реакторах идеального смешения периодического и идеального вытеснения для их изучения воспользуемся описанием процесса в режиме ИВ (4.89), (4.90), (4.91) [c.188]

Большинство химических процессов протекает с выделением или поглошением тепла. Достаточно часто в реакторе необходимо держать режим, близкий к изотермическому, поэтому приходится предусматривать теплообмен между реакционной массой и теплоносителем. Чаще всего теплообмен происходит через разделяющую теплоносители стенку, т.е. рекуперативно. [c.276]

Многослойные реакторы и системы реакторов будут рассмотрены позже как часть химико-технологической системы Здесь рассмотрим процессы в одной реакционной зоне. Как и для изотермического процесса, анализ процесса в реакторе с теплообменом будем проводить в рамках полученных моделей. [c.134]

Из всех факторов, обусловливающих устойчивое протекание экзотермической реакции, наибольшее значение имеет теплообмен. Наивыгоднейшие условия при заданных концентрациях достигаются в изотермическом процессе. Однако самые незначительные изменения концентрации исходного вещества или температуры охлаждающей поверхности могут вызвать резкое повышение температуры в реакторе и соответствующие осложнения. [c.189]

Отсюда следует, что с увеличением размеров аппарата, в том числе его реакционного объема, уменьшается удельный отвод тепла в нем, т. е. количество тепла, приходящегося на единицу объема реактора. Поэтому с увеличением реакционного объема термические условия работы реактора должны приближаться к адиабатическим, а в небольшом по размеру реакторе — к изотермическим. Это значит, что при неинтенсивном теплообмене с окружающей средой на практике целесообразно использовать реакторы большого размера (аппараты с большими реакционными объемами), а при интенсивном — с малыми реакционными объемами (небольшие аппараты). [c.131]

Вместе с тем, определенное приближение к изотермическим условиям создается во многих видах реакторов, где происходит непрерывный теплообмен с теплоносителем. Следует только заметить, что это приближение далеко не такое совершенное, как это иногда кажется при поверхностном знакомстве с работой реактора. Особенно это относится к реакторам, в которых реакционное пространство заполнено твердым катализатором. [c.46]

В качестве критерия оптимальности использовалась производительность единицы объема реактора. Задача оптимизации заключается в нахождении температурного режима, наиболее близкого к оптимальному. Для обратимой экзотермической реакции синтеза аммиака оптимальный режим соответствует снижению температуры при росте выхода продукта [2]. Для синтеза метанола, где скорость обратной реакции невелика, оптимальный режим — изотермический В реакторах с внутренним теплообменом температурный режим, никогда не совпадая с оптимальным, может быть [c.146]

Практически синтез метанола ведут в условиях, удаленных от состояния равновесия, поэтому скорость обратной реакции невелика. Для таких условий оптимальным температурным режимом является изотермический. Возможность поддержания оптимального температурного режима при синтезе метанола зависит от параметра теплоотвода тепла реакции. О. В. Румянцев, Ю. А. Соко-линский, И. П. Мухленов, В. М. Померанцев определяют параметр теплоотвода А в реакторах с внутренним теплообменом по уравнению [c.257]

Известно, что количество теплоты, которое выделяется или поглощается в химическом процессе, всегда пропорционально количеству реагирующих веществ или, что то же самое, реакционному объему. Вместе с тем количество теплоты, подводимое или отводимое из реакционного объема, должно быть пропорционально поверхности теплообмена реактора. В свою очередь объем реактора и площадь его поверхности неодинаково зависят от основного размера аппарата — его диаметра. Объем аппарата пропорционален его диаметру в третьей степени, а площадь поверхности — только во второй. Отсюда следует, что с увеличением размеров аппарата (его реакционного объема) уменьщается удельный теплосъем в нем, т. е. количество теплоты, приходящееся на единицу объема реактора. Поэтому с увеличением реакционного объема тепловые условия работы реактора должны приближаться к адиабатическим, а в небольшом по размеру реакторе — наоборот, к изотермическим. Это значит, что при ограниченном (неинтенсивном) теплообмене с окружающей средой на практике целесообразно использовать реакторы большого размера (аппараты с большими реакционными объемами), а при интенсивном — наоборот, с малыми реакционными объемами (небольшие аппараты). При выборе типа реактора основное значение имеют анализ кинетических факторов, их взаимосвязь, а также механизм процесса, [c.495]

Теплообмен с окружающей средой. Если система термически изолирована, то реактор называется адиабатическим. В другом предельном случае, когда реактор имеет хороший тепловой контакт с термостатом, реализуется изотермический режим. [c.42]

Объектом исследования была пилотная установка это непрерывно действующий каскад из двух реакторов смешения с рабочим объемом 800 и 500—600 л соответственно. Реакторы оборудованы перемешивающими устройствами различного типа. Первый реактор каскада работает в изотермическом режиме с теплоотводом через стенку и через теплообменную поверхность дисковой мешалки второй — работает в режиме с теплоотводом за счет испарения части мономера нод вакуумом. Третий аппарат представляет собой вакуум-камеру, работающую при определенной температуре стенки. [c.320]

Система уравнений (1,224)—(1,230) представляет собой математическую модель проточного химического реактора идеального смешения с нагревательным элементом и теплообменной рубашкой. Из этих уравнений как частные случаи могут быть получены математические модели следующих проточных реакторов а) изотермического б) адиабатического с) с теплоотводом. [c.71]

Метод единичного реактора. Метод основан на определении высоты реакторной единицы (высоты единицы контактного слоя) или единичного реактора, под которой понимают высоту слоя катализатора, необходимую для достижения равновесного превращения. Упрощения, связанные с этим методом, заключаются в том, что решаются совместно уравнения только кинетики и диффузии. Теплообмен не учитывается, что в ряде случаев, особенно в изотермических реакторах, допустимо. [c.154]

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]

Для осуществления химической реакции в изотермических условиях требуется обеспечить интенсивное перемешивание и высокоэффективный теплообмен в реакторах для таких процессов обычно применяют смесительные устройства (мешалки) различных конструкций. Приближаются к изотермическим условиям реакционные аппараты с псевдоожиженным слоем мелкозернистого катализатора или теплоносителя. [c.552]

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]

Для осуществления химической реакции в изотермических условиях требуется обеспечить интенсивное иеремешивание и эффективный теплообмен в реакторах длн таких процессов обычно применяют смесительные устройства (мешалки) различных конструкций. П))иближаются к изотермическим условиям реакционные аппараты [c.622]

Политропические реакторы с непрерывным теплообменом вследствие часто наблюдаемого равенства температур входа п выхода из зоны реакции нередко ошибочно принимают за технически изотермические, хотя эффективность работы их, как правило, даже ниже, чем у ступенчатых схем. Условия работы этих систем зависят от основных химико-технологических характеристик процессов и многих конструктивных и чисто теплотехнических факторов. Наряду с общетехнологическими моментами весьма значительное (и часто даже решающее) влияние на ход процесса оказывает интенсивность теплоотвода из единицы объема зоны реакции. Определяющая ее величина тепловой напряженности удельной поверхности теплообмена переменна и, ак известно, равна произведению коэфициента теплопередачи и средней разности температур ( /ср) между реагирующей смесью и хладоагентом. В свою очередь разность температур зависит от распределения тепловыделений по длине аппарата, которое при процессах с криволинейными графиками кинетики резко неравномерно, что отмечалось уже ранее и было показано на фиг. 69 и 70. [c.336]

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 трубчатом реакторе с внешним теплообменом могут быть пр именены различные температурные режимы, начиная от близкого ж изотермическому и кончая иваэиадиабатическим. В соответствии с характеристикой идеальной модели иредиолагаем, что в поперечном сечении РИВНД температура и состав реакционной смеси постоянны они зависят от положения данного сечения. [c.290]

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]

Температура. Большинство реакционных процессов сопровождается выделением или поглощением тепла. Поэтому для поддержания в реакторе требуемого теплового режима необходимо соответственно отводить или подводить тепло извне. Теплообмен может осуществляться с помощью теплоносителя или хладоагента через стенку, ограничивающую реакционный объем, или потоком реагирующего вещества (или катализатора). Соответственно эти способы получили формальное название изотермического и а аиа-батического процессов. Ни тот, ни другой способ теплообмена не обеспечивает оптимального температурного режима, хотя, исходя из удобства конструктивного оформления, реакторы, использующие оба эти принципа, применяются очень широко. [c.70]

Для производства низкомолекулярных полиизобутиленов с молекулярным весом от 4000 до 25000 применяется изотермический реактор (рис. IV. 18) конструкции ЛенНИИхиммаш. Реактор снабжен трехкамерным теплообменным устройством. Наружная камера 1 и две сообщающиеся внутренние 2 имеют самостоятельные штуцеры 12 для подачи жидкого кипящего хладоагента пропана, аммиака). Камеры теплообменног о устройства снабжены продольными ребрами 11 для увеличения поверхно-сти теплообмена. Винтовое перемегпи- [c.216]

Реакторы, в которых осуществляются каталитические процессы, называют контактными аппаратами. Устрор1ство контактных аппаратов весьма разнообразно и зависит от способа контакта между катализатором и реагирующими веществами (гомогенный и гетерогенный катализ), характеристик потока взаимодействующих веществ (реакторы вытеснения и смешения), способа осуществления теплообмена (реакторы с теплообменом непосредственно в реакционной зоне и реакторы с выносными теплообменниками), требуемого температурного режима в реакционной зоне (реакторы с политермическим, адиабатическим или изотермическим температурным режимом). [c.135]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология