Превращение при идеальном вытеснении

О и р оо, т. е. в условиях режима идеального вытеснения в плотной фазе и максимального межфазного обмена. При этом конечная степень превращения [c.131]

Таким образом, отношение объемов (а при одинаковом поперечном сечении — отношение высот) реакторов полного перемешивания и идеального вытеснения при одинаковой степени превращения выразится в виде [c.245]

При 1>12 с увеличением концентрации исходного вещества с в реакционной зоне повышается доля целевого вещества в продуктах реакции, и процесс выгоднее проводить в реакторе идеального вытеснения (секционированной колонне) с небольшой степенью превращения. При доля целевого вещества в продуктах ре- [c.247]

Если бы была применима модель идеального вытеснения, то из этого уравнения можно было бы найти степень превращения, достижимую в реакторе вытеснения, имеющем время пребывания 1. Если в действительности среда движется ламинарно (при незначительной диффузии), то это уравнение могло бы быть использовано лишь применительно к такому кольцевому сечению, для которого время пребывания равно I. Чтобы получить среднюю степень превращения на выходе, необходимо воспользоваться уравнением (2.24) п усреднить все времена пребывания от /о до оо. Таким образом, [c.70]

Отсюда следует, что для достаточно высоких степеней превращения, обычно имеющих место в аппаратах промышленного типа, реактор должен быть приблизительно на одну треть больше, чем рассчитанный на основе модели идеального вытеснения. Возрастание размера реактора получается несколько меньше ожидаемого по-видимому, быстрое движение жидкости или газа вблизи от оси реактора в значительной мере компенсируется замедлением движения вблизи от стенки реактора. Кроме того, имеются два других фактора, не учтенных при расчете, которые еще больше способствуют приближению параметров реактора к параметрам модели идеального вытеснения. Одним [c.71]

Рассчитаем объем реактора вытеснения при адиабатическом процессе для той же реакции, как и в Приложении 1, и с той же степенью превращения, как и ранее. Температуру на входе в реактор принимаем равной 20° С и при расчете исходим из модели идеального вытеснения. [c.77]

Как следует из таблицы, при одинаковой производительности (и прочих равных условиях) одноступенчатый реактор смешения должен иметь объем в 100 раз, двухступенчатый реактор смешения — 7,9 раза, а трехступенчатый реактор смешения--15 3,8 раза больше объема реактора вытеснения, работающего в режиме, близком к идеальному. Однако при низких степенях превращения большие различия в объеме, обусловленные необходимостью компенсации проскока, станут значительно меньше. Так, при 2 = 0,90 одноступенчатый реактор смешения окажется только в 10 раз, а двухступенчатый реактор — в 3 раза больше реактора идеального вытеснения. [c.89]

Предположим, что А и В поступают в реактор идеального вытеснения в эквимолярных соотношениях. Если 2 — степень превращения в данном поперечном сечении, то соответствующие молярные доли для А и В будут равны 1/2 (1 —2), а для С и О [c.144]

Вторая модель является противоположностью первой. Принимается, что в реакторе происходит полное перемешивание всех частиц. Концентрация веществ, выходящих из реактора, равна их концентрации в реакторе. Степень превращения в таком реакторе значительно ниже, чем в модели реактора идеального вытеснения. [c.29]

Для случая Ь = о скорость реакции постоянна, не зависит от концентрации и времени. Как видно из рис. 1-18, степени превращения при идеальном вытеснении и идеальном смешении совпадают. Для третьей модели (неполное смешение) средняя степень превращения меньше, чем для других моделей. [c.36]

Рис. 1-18. Средняя степень превращения для реакций нулевого порядка а — неполное смешение б — идеальное смешение и идеальное вытеснение

Рис. 1-21. Средняя степень превращения для реакции третьего порядка а —идеальное смешение б —неполное смешение в —идеальное вытеснение обозначения см. рис. 1-18.

Если для данных значений а, 3, и 7 величина р ниже Ро (верхнего предела р, для которого допущение об идеальном вытеснении позволит рассчитать превращение с погрешностью не более 5%), то конверсию следует отсчитывать в левой части графика. [c.406]

Имеется ряд модификаций аппаратов с восходящим потоком. Их расчет с учетом сказанного может основываться на описании процеосов моделью потока идеального вытеснения. Обозначая массовый поток 1-го превращенного вещества в газовом потоке при регенерации 01г, скорость его образования в единице газового объема текущий объем аппарата V и долю газа в потоке 1 — <р, имеем [c.190]

Использование закона дезактивации позволяет осуществить оптимизацию по средней степени превращения. Пусть текущая степень превращения Хс определена интегрированием уравнения кинетики реакции в потоке идеального вытеснения [19] [c.348]

Сравнение формул ( 1.53) и (VI.57) показывает, что расчет степени превращения по диффузионной модели дает лишь относительно малую поправку к расчету, выполненному на основе модели идеального вытеснения. [c.231]

Стационарные режимы слоя в целом. Выведенные выше условия перехода между различными режимами отдельной ячейки носят локальный характер и зависят от концентраций реагентов и температуры потока в данной точке зернистого слоя. Чтобы найти условия, при которых в тех или иных частях реактора достигаются концентрации реагентов и температуры, соответствуюш ие названным точкам перехода, необходимо решить систему уравнений, описывающих рассматриваемый процесс. Если на входе реактора реакция идет в кинетическом режиме и требуется выяснить, перейдет ли она в диффузионный под действием выделяющегося тепла, то вплоть до самой точки перехода можно пользоваться приближением идеального вытеснения. Это оправдано тем, что в кинетическом режиме степень превращения, достигаемая в одной ячейке, всегда мала, а в этих условиях приближение идеального вытеснения является достаточно точным. [c.252]

Рассмотрим процесс, включающий произвольное число реакций. Химические превращения в реакторе идеального вытеснения описываются системой уравнений [c.391]

Модели, основанные на идеализированном представлении объекта. Основу таких моделей составляют уравнения, описывающие протекание процесса в идеальных условиях по гидродинамике — идеальное вытеснение или смешение массопереносу — идеальная ступень контакта свойствам смеси — идеальные жидкая и паровая (газовая) фазы химическому превращению — брутто-реакции теплопереносу — постоянство коэффициента теплопередачи, теплоемкости. В результате математическое [c.426]

При сравнении обеих моделей реакторов в изотермических условиях отметим, что при одном и том же значении степени превращения на выходе из реактора идеального вытеснения средняя скорость процесса всегда наивысшая, следовательно, необходимый объем реактора такого типа будет наименьшим. [c.106]

Подставляя выражение (У-17) в соотношение (У-15) полу-чпм, что фактор (У-17) меньше единицы. Следовательно, в адиабатическом реакторе идеального вытеснения для эндотермических реакций всегда достигается более высокая степень превращения на единицу объема. [c.111]

На рис. -3 представлено изменение относительного времени пребывания, необходимого для достижения данной степени превращения в реакторах идеального смешения ( т) и идеального вытеснения tв) в случае протекания эндотермических, изотермических и экзотермических реакций. Из рисунка следует, что реактор идеального смешения предпочтительнее реактора идеального вытеснения для экзотермических реакций при низких и средних значениях х. При изотермических условиях и особенно при эндотермических реакциях реактор идеального вытеснения предпочтительнее реактора идеального смешения. [c.111]

РИС. У-З. Изменение относительного времени пребывания в реакторах идеального смешения (im) и идеального вытеснения (/в) при разных степенях превращения для различных реакций и разных значениях Лi= в / д )i / — /1 = 1 2 п=2, М = - 3 — п = 2, Ж = 1,25 4 — п = 2, Л =2 5 — п=2. ЛГ=5 5 — л=2, М=10. [c.112]

Для большинства экзотермических процессов скорость вначале увеличивается с возрастанием степени превращения вследствие повышения температуры в системе, но в конце снижается с уменьшением л в результате расходования реагентов. При сравнительно малых степенях превращения средняя скорость реакции в аппарате идеального смешения всегда выше, чем в аппарате идеального вытеснения. Однако по достижении некото- [c.112]

Топологическая структура (2.69) представляет развернутый (детализированный) 8/-элемент в связных диаграммах моделей структуры потоков. Последний фрагмент связной диаграммы системы химических реакций непосредственно стыкуется с диаграммами гидродинамической структуры потоков в аппаратах при моделировании физико-химических систем. Пример полной сигнал-связной диаграммы процесса химического превращения в реакторе идеального вытеснения приведен на рис. 2.12. [c.142]

Рис. 3.20. Этапы построения сигнального графа процесса химического превращения в реакторе идеального вытеснения на основе связной диаграмм

Пользуясь уравнением (У,12), можно определить размеры реактора при заданной скорости подачи исходных веществ и заданной степени превращения основного компонента. Как следует из сравнения уравнений (У,9) и (У,12), основное отличие реактора идеального вытеснения от проточного реактора идеального смешения заключается в том, что в первом случае скорость реакции является,величиной переменной, а во втором — постоянной. [c.115]

Упражнение 1Х.8. Лабораторные исследования дегидратации этилового спирта показывают, что реакция С2Н5ОН —> С2Н4 -Ь Н2О протекает-по первому порядку. Константа скоростп реакции при 150° С равна 0,52 л (моль-сек). Предложено сконструировать небольшой лабораторный реактор, который работал бы прп давлении 2 атм и температуре 150° С и давал бы 35%-е превращение спирта при массовой скорости потока 9,9 кг/ч. Если диаметр реактора 10 сл, то какова должна быть его длпна Предполагается, что газ идеален, реактор работает в режиме идеального вытеснения, а теплотой реакции можно пренебречь. [c.265]

Размер реактора таков, что предположение об идеальном вытеснении в реакторе приводит к степени превращения 86,5%. Если на самом деле ноток ламина-рен, то найдпте [c.290]

Хорошо известно, что режим идеального вытеснения недостаточное условие для пол> чения достоверных данных. Весьма важно, чтобы реактор был изотермичен, так как отклонения от изотермичности могут привести к большему искажению данных по кинетике основных реакций, чем эффекты неоднородностей потока. Для обеспечения изотермичности слоя катализатора используют различные приемы. В частности, одним из эффективных приемов является помещение реактора с катализатором в псевдоожижений слой нагретого песка [30]. В бане с псевдоожиженным слоем теплоносителя устанавливается равномерный тепловой режим, соответственно и в реакторе или системе последовательно соединенных реакторов по всей высоте слоя обеспечивается изотермичность. Температура реактора зау меряется термопарой, прикрепленной к наружной стенке. Указанный способ подвода тепла имеет определенные трудности ввиду необходимости поддержания теплоносителя в псевдоожиженном состоянии длительное время. Однако он является наиболее рациональным, так как отпадает необходимость загрузки в реакторы инертной насадки для фиксации слоя катализатора в зоне равномерного температурного поля, как это делается обычно в реакторах с подводом тепла через стенку от электронагревательной спирали (см. рис. 3.15). В показанном на этом рисунке типе реактора изотермичность обеспечивается в ограниченной зоне ввиду больших теплопотерь через верхний и нижний фланцы. Реактор такого типа обычно используется при проведении экспериментов с большой глубиной превращения в длительных опытах. Недостатком такого типа реактора является ухудшение показателей по селективности катализатора из-за протекающих реакций термодеструк-цни в зоне инертной насадки над входной зоной катализатора. Этот реактор также может быть приспособлен для проведения опытов с малой степенью преврашения, т. е. при высоких значениях объемной скорости подачи сырья [35]. Суть такого приспособления заключается в том, что внутрь пустого реактора помещается [c.91]

Гаким образом, поставив эксперимент по оп[)еделению равновесной температуры смеси данного состава, что относительно просто, [lo KOjLbKy при этом не требуется иодвода реагентов в зону реакции и отвода их из нее, далее ио формуле (111,146) уже можно рассчитать оптимальное значение температуры реакции, при котором смесь этого состава будет реагировать с максимальной скоростью. Если известна зависимость равновесной температуры Tg от степени превращения, то с помощью формулы (111,146) можно построить и зависимость оптимальной температуры Т т. от степени иревращения (рис. 111-15), которая может быть исиользована для расчета оптимального температурного профиля в реакторе идеального вытеснения (рис. 111-14). [c.116]

Пример 111-11. Для обратимой экзотермической реакции (III, 194), проводимой в ступенчатом адиабатическом реакторе идеального вытеснения, имеющем N ступеней, найти минимальное время пребывания х реагентов в аппарате и распределение его по ступеням, обеспечивающее заданную степень превращения исходпого реагента А. [c.125]

И выражение ( 1,258) дает указанную температуру, выходящую за пределы ограничения ( 1,268), то оптимальным будет ее значение, соответствующее верхнему или нижнему пределу в неравенствах ( 1,268). В этом случае результирующий оптимальный температурный профиль в реакторе идеального вытеснения состоит из изотермических участков при температурах 7 и участка с температурой, характер нзменення которой определяется выражением ( 1,258). Причем в данное выражение необходимо подставить зависимость степени превращения от т, получаемую интегрированием уравнения ( 1,267). [c.317]

С целью анализа влияния структуры потока в химическом реакторе на его рабочие характеристики (степень превращения и избирательность) сравним работу реактора для проведения некоторых цаиболее раопро С праиенцых типов реакций iB режимах идеального вытеснения и полного перемешивания. [c.244]

Анализ уравнений (VI.164) —(VI.165) покааы1вает, что избирательность процесса в реакторе идеального вытеснения выше, чем в реакторе полного перемешивания. Из этих уравнений следует также, что с увеличением степени превращения исходного вещества (увеличением времени пребывания в реакторе) избирательность по промежуточному продукту падает в реакторах обоих типов. 0 [c.247]

Необратимая реакция первого порядка протекает в длинном цилиндрическом реакторе. Объем, температура и вязкость не изменяются. В частном случае для модели идеального вытеснения степень превращения равна 86,5%. Какова будет степень превр1ащ Н11я при ламинарном потоке (диффузией можно пренебречь) [c.79]

Расчеты показывают, что неравномерные распределения скорости потока приводят к отклонению от режима идеального вытеснения. Так, например, при параболическом распределении скорости потока для необратимой реакции первого порядка максимальное снижение степени превращения за счет неоднородности поперечного потока скорости может составлять 11% [195]. В работе [196] предложена методика оценки влияния пространственных неоднородностей на процесс и показано, что некоторые неравнв-мерности на входе в слой катализатора можно компенсировать соответствующим запасом катализатора в слое. Так, при неравномерностях температур перед последним слоем реактора окисление ЗОз в 80з/32 от +7 до —5° требуется 20%-ное увеличение количества катализатора. Но при неравномерностях более +10° ни при каком запасе катализатора нельзя достичь заданной степени превращения. В таких случаях необходима установка перед слоем хорошего смесителя и распределителя потока. Кроме того, неоднородности влияют на устойчивость процесса [192, 196]. Опыт работы и обслуживания промышленных реакторов подтверждает, что результаты моделирования процессов могут быть не-реализованы на практике при возможных отклонениях от принятого технологического режима работы реактора. Эти отклонения обусловлены пространственными неоднородностями. Так, например, при обследовании работы пятислойных контактных аппаратов, окисления ЗОа в 80 з производительностью 360 т/сут установлено что максимальная неоднородность поля температур на входе в последние два слоя достигает 25—30°, в результате чего конверсия на 0,3—0,6% оказалась ниже расчетной [197]. [c.325]

Сравнение с данными на стр. 406 показывает, что 95%-ное превращение и максимальная селективность достигаются при весьма малых значениях р. Нише приведены отношения В/Н, гарантирующие, что ошибка в значеннях (1 — е) Я (при оптимальной селективности и допущениях об идеальном вытеснении либо полном перемешивании) не выйдет за пределы 5% [c.411]

Из формулы (VII.И) следует, что время периодического процесса или, что равнозначно, процесса в реакторе идеального вытеснения, равно площади под этой кривой, заключенной между абсциссами С и Со. Величина же времени контакта S равна площади прямоугольника ABKD и, таким образом, всегда 5 > i. По мере приближения к равновесной концентрации Ср (Т) (или по мере исчерпания лимитирующего исходного вещества в необратимой реакции) величина l/r, а следовательно, и S, возрастает как (С — Ср) , а величина t, выражающаяся интегральной формулой (VII.И), — как — п С — Ср), Поэтому отношение 8Ц всегда становится неограниченно большим при приближении к равновесной степени превращения. Если функция г (С) имеет максимум (такой функции соответствует пунктирная кривая на рис. VI 1.8), то неравенство S t нарушается однако и в этом случае оно начнет выполняться при степени превращения, достаточно близкой к равновесной. [c.278]

Оценка средних скоростей реакций позволяет объяснить эти выводы. Скорость эндотермических реакций уменьшается с увеличением степени иреврашения вследствие расходования реагентов и уменьшения температуры в системе. Средняя скорость реакции в аппарате идеального вытеснения (где она принимает среднее значение от максимального на входе и минимального на выходе) всегда выше средней скорости в реакторе идеального смешения кроме того, высокая степень превращения достигается только при высоких средних скоростях реакций. Поэтому при теплообмене реактор идеального вытеснения всегда предпочтительнее реактора идеального смешения. [c.112]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология