Трубчатые реакторы выбор

Выбор реактора зависит от многих технологических, экономических и конструктивных факторов. Только анализ взаимного их влияния позволяет принять окончательное решение. Здесь мы ограничиваемся изучением влияния кинетики процесса на тип используемого реактора. Будет показано, что для некоторых видов превращения такие влияющие на способ проведения процесса факторы, как распределение времени пребывания, величины и распределения концентраций и температур, могут существенно влиять на выход и качество продукта. Рассмотрим только три основных типа реакторов — реактор периодического действия, трубчатый реактор полного вытеснения и проточный реактор полного перемешивания, [c.337]

В книге рассмотрены важнейшие понятия химической кинетики. Изложены основы теории реакторов различных типов (периодического и непрерывного действия, колонных каскадов). Описаны реакторы с твердой фазой (неподвижным и псевдоожиженным слоем катализатора). Рассмотрены случаи протекания в аппаратах реакций, сопровождаемых абсорбцией и экстракцией. Приведены методы расчета реакторов с мешалками (аппараты идеального смешения) и трубчатых реакторов (аппараты идеального вытеснения). Даны сравнение реакторных установок и рекомендации по выбору реакторов. Во втором издании книги (первое издание вышло в 1968 г.) более подробно рассмотрены вопросы моделирования и оптимизации реакторов. [c.4]

Трубчатые реакторы. Стабильность процесса в трубчатом реакторе определяется в основном величиной внутреннего диаметра трубки (ВДТ), При увеличении ВДТ конструкция реактора становится проще и возможно увеличение его мощности, но при этом ухудшается стабильность аппарата, выражающаяся, например, в увеличении параметрической чувствительности и величины динамического заброса [37, 38]. Решающими факторами при выборе максимального ВДТ для экзотермических процессов являются параметрическая чувствительность, динамические характеристики, допустимое гидравлическое сопротивление слоя катализатора, избирательность процесса п точность стабилизации входных параметров, которые определяются из анализа стационарных и нестационарных процессов в трубках разного диаметра. Для процессов эндотермических и протекающих вблизи равновесия определяющими параметрами являются, как правило, гидравлическое сопротивление и мощность аппарата. Максимальные значения ВДТ для процессов окисления метанола в формальдегид — 25 мм, окислительного дегидрирования н-бутенов — 21 мм, синтеза винилхлорида при концентрированном ацетилене — 55 мм и разбавленном — 80 мм [38], дегидратации <к-окси- [c.14]

Использование этой формулы полезно при проектировании трубчатых реакторов для расчета длины реактора, выбора системы охлаждения труб реактора и других параметров. [c.55]

При проектировании нужно учитывать также, что объем испарителя влияет на гибкость и стабильность процесса. Так, малый объем продукта (25—40 м ) в испарителе трубчатого реактора с трубой диаметром 200 мм на Омском КРЗ позволяет быстро переходить с получения битума одной марки на другую. Но это же обусловливает трудности в поддержании стабильности процесса небольшие изменения режима сразу сказываются на качестве продукта. Фактически в течение одних суток температура размягчения битума в реакторе, работающем на одну марку битума БНК-5, неоднократно меняется в широких пределах — от 80 до 110 С. Усреднение качества продукции происходит в резервуаре для хранения. В таких условиях не исклю чена возможность выпуска нестандартной продукции. Следовательно, при выборе объема испарителя необходимо учитывать требования гибкости и стабильности процесса. [c.55]

Для трубчатых реакторов возникает Задача выбора диаметра контактных трубок. Чем меньше этот диаметр, тем лучше условия теплообмена и меньше перепады температур по радиусу трубок. Однако число трубок для аппарата заданной конструкции увеличивается с уменьшением их диаметра и конструкция реактора усложняется. Возрастание диаметра трубок вызывает увеличение необходимого количества катализатора из-за снижения средней температуры (при постоянстве максимально допускаемой температуры по осям трубок) и соответствующее возрастание чувствительности температурного поля к колебаниям температуры теплоносителя и начальным условиям на входе в трубки. [c.501]

Трубчатые реакторы со шнековым передавливанием реакционной массы выпускаются промышленностью, но при окончательном выборе реактора готовым не обойтись. Серийный реактор может оказаться непригодным из-за несоответствия шнекового устройства (шаг, частота вращения) времени пребывания реакционной массы, из-за несоответствия конструкционных материалов агрессивным свойствам реакционной массы, из-за необходимости введения распределенной подачи одного или обоих компонентов, из-за требований к распределению температурного ноля по длине реактора. [c.197]

При выборе точек коллокации 2, должны быть проверены соответствующие граничные условия. В этой задаче применимы граничные условия (I, 9) для трубчатого реактора с продольным перемешиванием. Условие при 2 = L остается неизменным, но в условиях на входе следует учесть рецикл. Сочетание условий рецикла (IX, 1) с граничными уравнениями (I, 9) дает [c.230]

Выражение (4) в общем случае отлично от О и по абсолютной величине равно температурному изменению теплового эффекта химической реакции при постоянном давлении в пределах рассматриваемых температур. Очевидно, чем больше температурная зависимость теплового эффекта, тем больше отличаются значения сравниваемых величин. Таким образом, согласно (I) тепловая мощность трубчатого реактора зависит от выбора температуры начала отсчета энтальпии [c.84]

Выбор при конструировании газлифтного трубчатого реактора оптимального отношения Г = / //ц имеет существенное значение. Увеличивая конструктивный параметр Г, т. е. суммарную площадь сечения барботажных труб, мы увеличиваем реакционный объем аппарата (объем барботажной зоны). Но при этом, как следует из уравнения (1У.26), уменьшается скорость циркуляции жидкости и ухудшаются условия массопереноса реагирующего вещества из газа в жидкость. Исследования кинетики химического превращения в газлифтных трубчатых реакторах показали, что оптимальным является Г = 1. [c.98]

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО РЕЖИМА РАБОТЫ ТРУБЧАТОГО РЕАКТОРА [c.111]

При этом возникает задача выбора структуры ПРИКЛАДНОЙ математической модели трубчатого реактора, которая не должна быть сложной, но не может быть простой, не должна быть жесткой, но не может включать в себя только уравнения материальных балансов, чтобы достаточно адекватно описывать процесс и позволить решать прикладные задачи. [c.187]

Выбор диаметра трубок в трубчатом реакторе предполагает следующий компромисс. С уменьшением диаметра трубок улучшаются условия теплообмена между слоем катализатора и теплоносителем, умень- [c.213]

Многозонный трубчатый реактор отличается тем, что в нем по длине реактора с целью повышения его производительности предусматривается несколько точек дополнительного ввода свежей реакционной смеси. От выбора числа таких вводов и мест их расположения существенно зависит производительность реактора. Варьируя длину, диаметры зон реактора и распределение реакционной смеси по вводам, можно значительно увеличить выход полиэтилена. При этом решается задача как выбора оптимального режима, так и оптимального конструирования реактора. [c.93]

Однако критическое значение критерия Рейнольдса, характеризующее переход от ламинарного режима к турбулентному (или к его переходной области), существенно различается в зависимости от типа процесса. Так, при транспортировании потоков по трубам, а также для трубчатых реакторов Ке р == 2300 (причем ш — средняя скорость движения потока, й — диаметр трубы или аппарата, р и Л — плотность и вязкость потока), при осаждении в гравитационном поле Кбкр = 0,2 (где оу— скорость осаждения частицы, — диаметр частицы, риц — плотность и вязкость среды, в которой происходит осаждение), при перемешивании КСкр = 50 (здесь ш — я ( д, где п — частота вращения мешалки, а — диаметр мешалки, р и д- плотность и вязкость перемешиваемой среды). Значение Ке р при движении двухфазных и многофазных потоков установить затруднительно, так как в отдельных случаях невозможно однозначно решить вопрос выбора определяющего линейного размера, а также скорости. Поэтому при описании экстракционных процессов с помощью критериальных уравнений, т. е. в безразмерной форме, необходимо раскрыть обозначения величин, включаемых в традиционно используемые гидродинамические критерии (Рейнольдса, Фруда, Архимеда, Лященко и т. д.). [c.76]

Поскольку повышение температуры ведет к увеличению скорости реакции, весь ход реакции видоизменяется. Теплота реакции, практически равная теплоте полимеризации этилена (около 22 ккал/моль), выделяется внезапно, что приводит к неравномерному повышению температуры. При этом появляются всякие осложнения и часто реакция заканчивается вспышкой, сопровождающейся полным разложением этилена на метан, водород и углерод. Предельными условиями для взрыва при опытах в небольших лабораторных автоклавах являются температура 125° и давление 125 ат (для чистого триэтилалюминия). Будут ли эти условия предельными для крупных реакторов, неизвестно. Если же исходить из высших алюминийтриалкилов или же разбавлять триэтилалюминий насыщенным углеводородом, то опасность такого саморазложения уменьшается. При непрерывном ведении процесса в больших масштабах должен быть обеспечен непрерывный отвод тепла путем соответствующего выбора конструкции реактора (длинные трубчатые реакторы, см. стр. 187). [c.154]

Выбор оптим-ального режима работы трубчатого реактора. [c.115]

Существование достаточно адекватной математической модели трубчатого реактора полимеризации этилена имеет первостепенное значение при выборе оптимальной конструкции реактора, разработке системы автоматического управления им и ряде других задач. [c.209]

Однако из-за неправильного выбора типа реактора выход ди-этилбензолов был низким, требовался большой расход катализатора (табл. 37). В результате замены реактора с мешалкой на трубчатый реактор со статическим смесителем стало возможным повышение температуры процесса с 80 до 100 С, что в прежнем реакторе вызывало значительное смолообразование существенно сократилось время пребывания в реакторе. [c.96]

На выбор реактора может также оказать влияние и такой фактор, как нестабильность того или иного химического соединения в реакционной среде. Если какой-нибудь реагент легко превращается в нежелательные продукты в результате побочной реакции, реактор непрерывного действия с перемешиванием может оказаться предпочтительным вариантом, так как в этом случае можно выбрать такое время пребывания в реакторе, при котором в течение всего времени реакции концентрация исходного сырья в реакционном объеме будет очень низкой. Это, к примеру, может иметь место, если скорость побочной реакции зависит от более высокой концентрации реагента, чем та, которая требуется для реакции образования целевого продукта. Напротив, при нестабильности продукта более подходящим может оказаться трубчатый реактор, в котором высокая концентрация продукта наблюдается только в течение короткого периода перед выходом потока из трубки. [c.234]

Могут быть также использованы реакторные системы комбинированного типа, составленные, скажем, из последовательно соединенных трубчатого реактора и реактора непрерывного действия с перемешиванием или же наоборот. Проблему выбора и оптимизации реакторов весьма популярно излагает Денбиг [102] несколько более широкое освещение эта проблема получила в книге Смита [112]. [c.234]

Полимеризация этилена по радикальному механизму при высоких давлениях — другой полимеризационный процесс, вызывающий большой интерес с точки зрения моделирования. Кинетика полимеризации этилена из-за экспериментальных трудностей изучена хуже, чем в случае полимеризации стирола . Выбор типа аппаратуры также более ограничен из-за специфических требований к конструкции, предъявляемых давлением 1500 — 3000 ат. Это или трубчатый реактор, или толстостенный цилиндрический аппарат с дисковой мешалкой [c.333]

Ввиду последовательно-параллельного типа протекающих реакций для повышения селективности выгоден реактор, близкий к модели идеального вытеснения, при отсутствии циркуляции смеси. Вместе с высокой линейной скоростью потока это предопределяет выбор трубчатого реактора с большой длиной труб малого диаметра (змеевик, трубчатка). Первая его секция служит для подогрева смеси, что для высокотемпературных реакций осуществляют в трубчатой печи топочными газами, а для других — в пароподогревателях типа, например, труба в трубе . Основная часть реакции может осуществляться в адиабатических условиях. [c.221]

Оба метода производства — в трубчатом реакторе и в реакторе с мешалкой — конкурентоспособны выбор метода зависит от конкретных условий производства — его технико-экономических показателей. [c.103]

При изучении реакторов широко применяется моделирование процесса и расчет необходимых параметров по полученной модели. В связи с этим предлагаемая работа посвящена изучению химического превращения в различных типах реакторов и сравнительному анализу моделей реакторов для выбора наиболее целесообразной. Количество выполняемых работ соответствует числу моделей реакторов. Первая часть работы посвящена изучению химических превращений в проточном трубчатом реакторе, вторая — в реакторе смешения периодического действия и третья — в реакторе смешения непрерывного действия и каскаде таких реакторов. [c.283]

Как показал опыт эксплуатации обоих реакторов, интенсивный отвод тепла реакции может быть более надежно обеспечен в трубчатом реакторе, в котором отношение поверхности теплопередачи к реакционному объему больше, чем в объемном реакторе. Недостатком объемного реактора является также трудность уплотнения сальника мешалки во время работы при повышенном давлении. В то же время в объемном реакторе сравнительно легко осуществить принудительное перемешивание механической мешалкой, что в трубчатом реакторе неосуществимо. Кроме того, нельзя не отметить, что немаловажную роль при выборе конструкции реактора играет необходимость обеспечить хорошее отделение реакционной смеси от газов, образующихся в процессе доокисления. В объемных реакторах такое разделение происходит непосредственно в самом аппарате благодаря сравнительно большой свободной поверхности раздела жидкой и газовой фаз внутри аппарата. В трубчатых реакторах сепарация газов затруднена, и после каждой ступени необходимо устанавливать высокоэффективные сепараторы. [c.192]

Селективное гидрирование можно осуществлять в трубчатых и в колонных реакторах. При невысоком содержании примесей ацетилена и его гомологов предпочтение отдается последнему типу. Высокое содержание ацетилена предопределяет использование " трубчатого реактора. Окончательный выбор конструкции реактора зависит от свойств применяемого катализатора, а также от содержания ацетилена в исходной смеси. Режим селективного гидрирования во многом зависит от катализатора. [c.110]

Так как при любом Т подлежит свободному выбору, то почти очевидно, что температура должна быть выбрана так, чтобы подынтеграль пое выражение было максимальным ири всех значениях мы говорим почти очевидно , так как мы видели в главе IX, что это положение нельзя обобш,ать на случай более, чем одной реакции. Точное доказательство этого можно получить либо рассматривая периодический реактор как последовательность бесконечно большого чпсла бесконечно малых реакторов идеального смешения, либо приняв доказательство, полученное для трубчатого реактора в разделе IX.5. Разумеется, что если Т не ограничено технологическими пределами, то 7 ( ) лежит на кривой в плоскости Т (рис. Х.З) и Т )) = г ( ). При малом I величины Г (I), / , ( ) и —(1ТУ(11 становятся очень большими, так что в начале процесса поддерживать температуру на кривой невозможно. Предположим, что верхний предел температуры настолько высок, что это ограничение пе чувствуется, но величина д достигает максимального возможного значения д в точке Ь на кривой Это означает, что мы можем поддерживать оптимальный режим только выше точки Ь, но не ниже ее, и надо показать, каково будет оптимальное решение нри малых степенях полноты реакции с учетом этого ограничения. Если А — точка, в которой выполняется соотношение [c.312]

При проектировании реакторов особенное внимание следует обратить на обеспечение хорошего теплоотвода на этой стадии его роль не менее важна, чем роль кинетики реакции. Основой рационального проектирования реактора является правильный выбор температуры охлаждающей рубашки. Пример расчета диаметра реактора и температуры охлаждающей рубашки, обеспечивающих устойчивость процесса, приводит Харриот 2ог Исходная смесь со скоростью 0,848 лг /ч поступает в трубчатый реактор при 100°С. Начальная концентрация составляет 3,2 - кмоль]м , требуемая температура реакции не должна выходить из пределов ПО—120°С, так как при более высоких температурах образуются побочные продукты. Теплота реакции равна 13 900 ккал1моль, а удельная тепло- [c.278]

Другие задачи оптимизации. Рассмотренные здесь примерь дают представление о б основных идеях и методах, лежащих в основе решения разнообразных задач оптимизации реакторных узлов. Можно указать три направления уточнения и развития оптимальных расчетов. Первое из них — это анализ различных стадийных схем. Укажем, например, па расчет цепочек адиабатических реакторов, где охлаждение реагирующей смеси между стадиями происходит не в промежуточных теплообменниках, а путем добавления холодного сырья или инертного вещества. Другой пример — расчет оптимального трубчатого реактора с секционировапным теплообменником. Второе направление состоит в уточнении критерия оптимальности путем более полного учета затрат на ведение процесса. Например, результаты оптимального расчета цепочки адиабатических реакторов можво уточнить, приняв во внимание расходы на устройство промежуточных теплообменников. Наконец, третье направление — выбор оптимальных значений других управляющих параметров, помимо температуры процесса. Так, в работе [25] рассматривается вопр1>с об оптимальном профиле давления по длине трубчатого реактора, а в работе [26] — об оптимальном изменении состава каталитической системы. При проектировании стадийных схем, наряду с определением оптимального перепада температур между стадаями, может рассчитываться оптимальное количество свежего реагента, добавляемого к реагирующей смеси. Вряд ли можно даже перечислить все возможные варианты задач оптимизации методы их решения, однако, мало отличаются друг от друга. [c.397]

Таким образом, знак наклона кривой трр — является показателем для выбора тина реактора, обеспечивающего наибольший выход. Он Э1 вивалентен показателю, приведенному ранее Денби-гом 1 , Трамбузом и Пиретом которые рассматривали знак величины для реакционной спстемы. Когда он отрицателен, наиболее благоприятны для образования целевого продукта низкие степени превращения и предпочтительным является трубчатый реактор когда он положителен, большую часть целевого продукта следует получить ири высокой степени превращения (предпочтительнее кубовый реактор). В последнем случае производительность реактора обязательно будет низкой, так что всегда потребуется большой реакционный объем (по сравнению с трубчатым реактором). Следует лп, и до какой степени целесообразно, пожертвовать некоторой долей выхода для повышения производительности реактора (например, за счет применения каскада кубовых реакторов) Это могут показать только эконолшческпе расчеты. [c.203]

Выбор [4] в пользу трубчатых реакторов был сделан на том основании, что при использовании одного и того же сырья битумы, полученные в этих реакторах, имели несколько более высокую температуру размягчения, чем битумы с такой же пенетрацией при 25°С, но полученные в колонне. Это позволяло рассчитывать на возможность использования в качестве сырья окисления более тяжелого гудрона (при большей глубине отбора вакуумных дистиллятов) в случае применения трубчатьрс реакторов. [c.43]

Разработаны также пути оптимизации окисления этилена по критерию себестоимости. Математическое моделирование процесса съема тепла в трубчатых реакторах получения окиси этилена позволило выявить влияние на устойчивость процесса коэффициента теплопередачи различных теплоносителей, способа подачи газа в реактор (снизу или сверху). Результаты исследования возможностей математического моделирования и путей оптимизации процессов окисления этилена в окись этилена, которые разрабатываются в Институте катализа СО АН СССР и в Научно-исследовательском физико-химическом институте им. Карпова под руководством акад. АН СССР Г. К. Борескова, чл.-корр. М. Г. Слинько, Г. М. Островского и др., позволяют ускорить выбор новых катализаторов для этого процесса и оптимальных параметров при проектировании новых объектов есть данные о применении вычислительных машин для управления работой установок получения окиси этилена за рубежом [c.247]

Трубчатые змеевики и окислительные колонны широко используются в производстве нефтяных окисленных битумов. В связи с этим необходимо сравнить затраты на производстсо битумов в каждом из этих реакторов с целью определения и обоснованного выбора наиболее эффективного аппарата. Такие сравнения проводились неоднократно [1—4], причем подсчет осуществлялся на основе анализа действующих производств. Но поскольку в общих расходных показателях конкретной установки трудно выделить долю, приходящуюся на окислительный узел, наблюдаются большие расхождения. Это приводит к противоречивым выводам. Так, металлоемкость производства битумов в трубчатых реакторах больше, чем в колоннах, по одним данным, в 60 раз 21, по другим — в 1,2 раза [1]. Или по мнению одних исследователей, расход топлива не зависит от конструкции окислительного аппарата [3], по мнению других — он выше в 2,7— [c.32]

При ведении процессов в змеевиковых трубчатых реакторах с устойчивым турбулентным режимом движения реагентов направление потока практически безразлично. Выбор схемы движения в этих условиях обычно определяется, теплотехническими сообра-жениями . [c.172]

Реактор большую часть времени работает в стационарном режиме, поэтому при выборе конотрук 1ии реактора можно использовать модель статики процесса полимеризации,описывающей распределение концентрации реагентов и температуры реакционной смеси по длине трубчатого реактора [c.201]

В данной работе рассматриваются различные вопросы выбора тепл0110сителя для процесса окисления этилена кислородом воздуха на катализаторе в трубчатых реакторах. [c.54]

Таким образом, основным недостатком процессов окислительного хлорирования хлорпроизводных углеводородов является образование продуктов окисления и высокая экзотермичность процесса, что делает этот процесс труднорегулируемым. Наибольшее распространение получили трубчатые реакторы со съемом тепла циркулирующим в межтрубном шространстве теплоносителем. Поэтому для обеспечения хорошей теплопроводности процессов и снижения износа катализатора выбор носителя имеет существенное значение. Для увеличения срока службы катализатора и поддержания его первоначальной активности предлагаются различные меры, например периодическая замена части загрузки катализатора, размещение по высоте реактора катализатора с различным содержанием активной массы, постепенное повыщение температуры реакции регулирование суммарного теплового эффекта реакции путем изменения состава и соотношения в подаче сырья, состоящего из смеси [c.98]

Целью настоящей работы был выбор конструктивных паг д- 1 етров трубчатых реакторов с точки зрения обеспечения мини-.мальных удельных капиталовложений, связанных с конверсией природного газа. Критерием оценки капиталовложении была стоимость реакционных труб. [c.175]