Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Реактор двухфазная модель

    ДВУХФАЗНАЯ МОДЕЛЬ РЕАКТОРА С ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ КАТАЛИЗАТОРА [c.120]

    Кроме рассмотренных, известны и другие модели структуры потоков, предложенные для специальных случаев. Так, применительно к псевдоожиженному слою разработана и исследована [68] двухфазная модель с поршневым течением фаз и обменом между ними. Для реакторов с неподвижным слоем катализатора предложена [69, 70] модель структуры потока, по которой неподвижный слой представляет собой ряд параллельных диффузионных каналов с различной степенью перемешивания и с примыкаю- [c.30]


    Модель проточного реактора с зернистым слоем катализатора, в которой учитываются процессы внутри зерна и на его границе, фактически представляет собою двухфазную модель, хотя и усредняющую условия в каждой фазе. Эта модель включает в себя уравнение, описывающее перенос вещества внутри зерна катализатора, перенос вещества и тепла между катализатором и потоком, а также уравнения материального и теплового балансов для потока. Ввиду достаточно большой теплопроводности материала зерен, последние можно считать изотермическими и составлять баланс тепла для зерна в целом. [c.291]

    Из множества физических и математических моделей процессов в псевдоожиженном слое [20, 25, 32, 551 в настоящее время применительно к химическим реакторам, более обобщенной моделью, по-видимому, следует считать двухфазную модель [1221. [c.120]

    Математическая модель. Уравнения этой модели при условии изотермичности процесса находят из уравнений материального баланса для потока газа. Для составления их выделим в реакторе, имеющем высоту насыпного и рабочего слоев катализатора VI Ь ш площадь сечения Р, элемент объема длиной 1 (рис. 42). В соответствии с двухфазной моделью представим этот элемент в виде двух составляющих — одной для плотной фазы (индекс 1 ) — другой для фазы пузырей (индекс 2 ), Введем следующие обозначения  [c.121]

    Применение двухфазной модели для исследования и расчета химических реакторов с псевдоожиженным слоем катализатора возможно лишь при знании коэффициентов Д и р. Как показано в работах [31, 45], эти коэффициенты зависят от масштаба реактора и, следовательно, те значения, которые можно получить на лабораторных и опытных установках, не могут быть использованы при масштабном переходе. Поэтому было предпринято ряд попыток получить обобщенные зависимости (графические или в виде уравнений) для и Р от размеров и конструктивных особенностей реакторов в присутствии химических реакций [124] и без них [31]. [c.127]

    Для математического описания реактора с псевдоожиженным слоем катализатора часто используют двухфазную модель , согласно которой псевдоожиженный слой можно представить в виде двух фаз плотной , состоящей из однородного слоя взвешенных частиц катализатора, через который движется реакционная смесь, и дискретной , т. е. газовых пузырей, проходящих через плотную фазу. Дискретная фаза не содержит частиц катализатора и в ней реакции не протекают. Между дискретной и плотной фазами происходит массообмен. Перемешивание реакционной смеси в плотной фазе описывается эффективным коэффициентом диффузии. Температуру псевдоожиженного слоя можно считать постоянной. Мы ограничимся рассмотрением реакторов с псевдоожиженным слоем, для которых характерны условия  [c.46]


    Двухфазная модель реактора с псевдоожиженным слоем катализатора является сравнительно новой и разработку ее основных положений пока нельзя считать законченной. Экспериментальные исследования с целью проверки теории двухфазной модели малочисленны и их результаты в известной мере противоречивы. Это, в первую очередь, относится к определению величин скорости газа в плотной и газовой фазе. [c.131]

    Модели реакторов с рециркуляцией. ... Глава VI. Двухфазная модель реактора с псевдоожиженным [c.176]

    Математическое моделирование процесса в псевдоожиженном слое проведено с использованием двухфазной модели [16]. Расчет показал, что при применении в -реакторе специальных внутренних устройств, разбивающих пузыри и увеличивающих коэффициент межфазного обмена, показатели процесса дегидрирования в псевдоожиженном слое не уступают показателям процесса в трубчатом реакторе, приближающемся к реакторам идеального вытеснения. [c.689]

    Двухфазная модель реакторов с зернистым слоем. До сих пор часто в математической модели реакторов члены уравнений материального и теплового балансов, выражающие скорость химических реакций, аппроксимируются уравнениями формальной химической кинетики с некоторыми эффективными значениями кинетических констант. Недостатками такого приближения, во-первых, является то, что эффективные константы должны определяться для каждого размера зерна и каждой структуры катализатора, а, во-вторых, в этом случае модель обладает слабой экстраполирующей способностью, особенно для быстрых и сильно экзотермических реакций, где велика роль процессов переноса. [c.291]

    Сложность гидродинамической обстановки в аппаратах кипящего слоя предопределяет особый подход к их расчету. При моделировании каталитического реактора необходимо учитывать влияние как кинетических закономерностей процесса, так и гидродинамических факторов на выход продукта. Наибольшее распространение получили двухфазные модели, учитывающие наличие неоднородностей в слое (см. гл. 1). [c.271]

    В качестве примера применения расчета реактора с зернистым слоем по двухфазной модели рассмотрим расчет реактора для сильно экзотермической реакции окисления о-ксилола во фталевый ангидрид, приведенный в работе [20]. [c.292]

    На рис. УП.12 приведены кривые значений конверсии о-ксилола во фталевый ангидрид по длине реактора для трубчатого реактора диаметром трубки 25 мм, рассчитанные по однофазной и двухфазной модели. Для обоих случаев принято, что О = 0,04/) . В обоих случаях расчет проведен для температуры па 15 град ниже температуры теплового взрыва реактора, определенной для соответствующей модели. Как видно из рис. VII.12, расчет по двухфазной модели показывает возможность увеличения выхода ангидрида с 0,57 до 0,66 за счет повышения рабочей температуры процесса. [c.294]

    Рассмотренные варианты двухфазных моделей реактора являются наиболее простыми. Предложена [138] более сложная модель для реакции первого порядка, учитывающая скорость движения пузырей. В модель с перемешиванием [3] также вводятся усложнения, когда рассматриваются три зоны слоя, и это приводит к более сложной системе уравнений. Однако, пока нельзя сказать, что какая-либо модель является универсальной. Если учитывать два предельных состояния структуры слоя (см. главу I), режим, с обособленными пузырями и агрегатный, то модель с потоком через пузырь по своей сути ближе к первому состоянию, а для второго гидродинамического режима более подходящей будет модель с перемешиванием, так как в ней не учитывается размер и скорость движения пустот. [c.122]

    Для расчета показателей процесса по любой двухфазной модели необходимо на основе литературных данных или исследований в лабораторном реакторе задаться кинетическими уравнениями основной и побочных реакций. Если в процессе работы катализатор теряет активность, то кинетика дезактивации и регенерации также должна быть известна. Теплоты реакций и равновесный состав реакционной смеси рассчитывают из термодинамических данных. Предварительные эксперименты в лабораторном изотермическом реакторе с неподвижным слоем необходимы для получения зависимостей констант скоростей процессов от размера зерен и пор катализатора, температуры, давления, состава реакционной среды и других условий. [c.282]

    Рассмотрим двухфазную модель каталитического реактора с изотермическим взвешенным неоднородным слоем. В дальнейшем будем иметь в виду, что в непрерывной фазе протекает реакция в кинетической области..  [c.311]

    Описанные нестационарная и стационарная двухфазные модели дают наиболее полную информацию о связи химической реакции и явлений переноса в газовой и твердой фазах в реакторе. При использовании этих моделей предполагаем, что необходимые кинетические параметры переноса известны с удовлетворительной надежностью. Можно получить данные о степени использования зерна в каждой точке реактора в зависимости от реакционных условий, а так же о разности концентраций и температуры на наружной поверхности, что позволяет оценить перегрев катализатора. Вся эта информация необходима для расчета реактора, масштабирования процесса и разработки высокоселективных катализаторов. [c.174]


    В зерне катализатора может возникнуть множество стационарных состояний. Однако установлено, что в промышленных аппаратах в большинстве случаев условия множественности режимов на зерне не реализуются, они возможны только для очень сильно экзотермических процессов. В реакторах с охлаждением множественные состояния исчезают. Такие явления подробно исследованы в работах [240-242]. Критерий Льюиса не влияет на стационарное состояние, но сильно влияет на его устойчивость. Для сокращения машинного времени применяют также двухфазную модель, не учитывающую градиенты температуры и вещества в твердой фазе (твердую фазу принимают как сплошную [243- 246]) и включающую обмен веществом и теплом между газовой и твердой фазами. В работах [247, 248] установлено, что для расчета критических явлений зажигания и потухания, необходимо учесть распределение скорости потока по сечению (рис. 3.54). Учет неоднородности потока приводит к тому, что максимум температуры перемещается к входу реактора по сравнению с расчетом по модели идеального вытеснения (рис. 3.55). Однако следует отметить, что все результаты получены в коротких реакционных зонах. Для длинных реакционных зон и больших значений критерия Ре результаты расчета слабо зависят от критерия Ре и близки к решению уравнений по модели идеального вытеснения [249]. [c.175]

    Для стационарного случая проведено сопоставление с одномерной моделью в работе [256] для реактора с теплообменом. Установлено, что при больших значениях может быть использована квазигомогенная модель, а при малых - двухфазная. При сильно экзотермических реакциях рекомендуется двухфазная двухмерная модель. При малых Re радиальный перенос через твердую фазу преобладает. При высоких Re вкладом этого переноса в общий перенос можно пренебречь. Двухфазная модель была применена также к процессу с дезактивацией катализатора [257]. [c.177]

    Известно множество вариантов двухфазных моделей, отличающихся степенью идеализации реальной структуры слоя [19]. В простейшем случае они исходят из наличия в слое пузырей (дискретной или разреженной фазы) и плотной части слоя (плотной или непрерывной фазы), каждая из которых как бы представляет собой однофазный реактор. Согласно предложенным моделям, как правило, в пузырях химическая реакция не протекает, а состав реакционной смеси изменяется в результате газообмена с плотной частью слоя. В плотной части слоя принимается режим идеального вытеснения или полного перемешивания по газу. Ниже рассматриваются более подробно три двухфазные модели, которые наиболее существенно отличаются одна от другой принятыми допущениями. [c.271]

    Границы применимости двухфазных моделей для расчета реакторов. Необходимо обращать внимание на размерность скорости процесса при подстановке известных кинетических зависимостей в уравнения любой двухфазной модели. В уравнениях материальных балансов объемные расходы основного реагирующего вещества приведены к рабочим значениям температуры и давления в реакторе, поэтому скорость процесса должна быть определена в единицах объема реагента при рабочих условиях, расходуемого в единицу времени, и отнесена к объему плотной части слоя. Обычно предполагается, что порозность плотной части слоя равна порозности всего КС при скорости начала взвешивания. [c.277]

    В основу всех двухфазных моделей заложено раздельное рассмотрение влияния гидродинамики и кинетики на показатели каталитического процесса. Такой подход оправдан далеко не всегда. Процесс, сопровождающийся существенным изменением объема, протекая в плотной части КС, должен привести к локальному изменению скорости газа и, следовательно, к изменению гидродинамической обстановки в слое. Образование и подъем пузырей определяют интенсивность перемешивания твердых частиц и, как следствие, температурный режим работы реактора. Частицы катализа- [c.278]

Рис. 2.2. Схемы организации потоков в двухфазных моделях реакторов / — идеальное вытеснение 2 — диффузионное перемешивание 5 —идеальное смешение 4 —обмен Рис. 2.2. <a href="/info/941905">Схемы организации потоков</a> в двухфазных моделях реакторов / — <a href="/info/3451">идеальное вытеснение</a> 2 — <a href="/info/145977">диффузионное перемешивание</a> 5 —<a href="/info/27215">идеальное смешение</a> 4 —обмен
    Многообразие процессов, осуществляемых в КС, и сложность гидродинамической обстановки не позволяют разработать единую методику расчета каталитического реактора. Материал данного раздела ориентирован на применение различных двухфазных моделей для расчета широкого круга газофазных каталитических процессов. [c.282]

    Гидродинамическая обстановка при окислении диоксида серы в КС характеризуется следующими параметрами размер зерен катализатора от 0,5 до 2,5 мм кажущаяся плотность ванадиевого катализатора 1350 кг/м линейная скорость газа 0,3—1,5 м/с высота слоя от 0,15 до 0,6 м плотность газовой смеси при рабочих температурах 400—600 °С 0,4—0,7 кг/м вязкость (3-ь4)-10 Па-с (в зависимости от температуры и состава реакционной смеси) [1]. При таких диапазонах изменений диаметра частиц, высот слоя и линейных скоростей газа расчет реактора окисления диоксида серы целесообразно проводить по двухфазной модели с полным перемешиванием в плотной фазе. Диффузионной составляющей межфазного массопереноса в выражении (5.24) для крупных частиц можно пренебречь. Тогда на основании материальных балансов (5.26), (5.27) и (5.23) для однополочного аппарата КС, на входе которого отсутствует 50з, уравнения модели примут вид [c.284]

    Величина 7-9,81 10 /( -273) в уравнении (5.53) необходима для приведения скорости процесса к рабочим условиям в реакторе, так как скорость в кинетическом уравнении (5.51) выражена в единицах объема 50з, получаемого в единицу времени с единицы объема катализатора в пересчете на нормальные условия, а материальные балансы двухфазной модели записаны для рабочих условий в реакторе. [c.284]

Рис. 111-8. Средний эффективный диаметр пузырей в реакторах с псевдоожиженным слоем, рассчитанным согласно двухфазной модели по экспериментальным коэффициентам обмена Рис. 111-8. <a href="/info/748739">Средний эффективный</a> <a href="/info/326745">диаметр пузырей</a> в реакторах с <a href="/info/25630">псевдоожиженным слоем</a>, рассчитанным согласно <a href="/info/116949">двухфазной модели</a> по <a href="/info/146007">экспериментальным коэффициентам</a> обмена
    Результаты анализа данных по трем процессам убеждают в том, что исследование химического процесса в реакторах малого масштаба для моделирования реакторов нецелесообразно. В расчете реакторов с псевдоожиженным слоем наиболее важной остается оценка гидродинамической обстановки с изменением масштаба. На основании двухфазной модели она характеризуется коэффициентами и, Для того, чтобы успешно моделировать химические процессы в псевдоожиженном слое, по существу, неооходимо знание функциональных зависимостей типа  [c.311]

    Результаты, полученные в несекционированном реакторе были описаны двухфазной моделью с учетом следующих допущений  [c.335]

    Для определения кинетических коэффициентов а и р необходимо уметь измерять величины остальных параметров (температур, концентраций, потоков), входящих в соотношения (VI. 65) и (VI. 66). Локальные измерения этих параметров для каждого движущегося зерна практически неосуществимы. Когда же структура данного кипящего слоя хорошо соответствует той или иной теоретической модели (идеальное смешение твердой фазы, идеальное вытеснение газовой фазы, двухфазная модель с обменом газом между пузырями и сплошной фазой или без такого обмена), исходные уравнения (VI. 65) или (VI. 66) могут быть проинтегрированы вдоль всего реактора и величины аир определятся из полученных интегральных соотношений. Измерять в этом случае было бы достаточно лишь входные и выходные значения температур или концентраций в газе. Естественно, что, если при этом будет выбрана неправильная модель структуры кипящего слоя, то полученные таким путем расчетные значения кинетических коэффициентов могут оказаться значительно ниже или выше истинных. [c.483]

    Двухфазные модели реакторов с кипящим слоем, предложенные в работах [41, 42, 63, 64, 145, 170, 181, 182, 187, 188, 190, 191, 203, 204, 233, 251, 252], упрощенно отражают реальную структуру слоя. В своей простейшей форме они исходят из наличия в слое двух фаз плотной и разбавленной, каждая из которых как бы представляет собой однофазный реактор. В разбавленной фазе газ [c.90]

    При использовании двухфазных моделей наибольшие затруднения возникают при выборе коэффициентов продольного переноса в плотной фазе D и массообмена между фазами . Эти коэффициенты меняются с изменением размера реактора при одних и тех же значениях линейной скорости и доли газа, проходящего через плотную фазу. Поэтому были предприняты попытки получить наряду с численными значениями этих коэффициентов обобщенные зависимости (графические или в виде уравнений) для их определения в зависимости от размеров и конструктивных особенностей реакторов. [c.96]

    В книге изложены математические и физико-химические основы моделей химических реакторов. Рассмотрены модели идеального смешения и идеального вытеснения, диффузионная и ячеистая модели, комбинированные модели, двухфазная модель реактора с псевдоожиженным слоем катализатора, статистические модели. Знач>1тельное внимание уделено физической интерпретации процессов в реакторах, составлению основных уравнений, выбору граничных и начальных условий, качественному и количественному анализу типов моделей. [c.4]

    Двухфазная модель реактора с зернистым слоем в одномерном нриближенжи без учета изменения объема потока описывается для сферического зерна системой уравнений [c.292]

    Для моделирования процесса разработана нестационарная двухфазна модель реактора с псевдоожиженным слоем катализатора. В модели,учте тепло- и массоперенос в плотной фазе за счет теплопрводности и пр ольно [c.121]

    Более популярными являются модели реакторов, учитывающие неоднородность кипящего слоя [74, 82, 130—137]. Они применяются в нескольких вариантах, отличаясь различной степенью усложнения, и объединены обпщм названием двухфазная модель (см. главу I), Из этой группы моделей рассмотрим более подробно две учитывающую ноток газа через пузырь, но не рассматривающую перемешивание (модель с потоком через пузырь) [125] не учитывающую поток газа через пузырь, но рассматривающую перемешивание газа вдоль реактора (модель с перемешиванием) [131—134]. Для той и другой модели, в дополнение к положениям двухфазной модели структуры слоя, принимается, что реакция протекает только в плотной части слоя, и реактор изотермичен по высоте и по радиусу. [c.117]

    Приведенные данные показывают, что степень неоднородности кипящего слоя возрастает не только с увеличением разности и — кр. но и при и = onst показатель б увеличивается по высоте реактора. На языке двухфазной модели последнее объясняется возрастанием размеров поднимающихся пузырей при уменьшении их количества с ростом z. [c.91]

    Для получения на базе двухфазной модели сколько-нибудь обозримых результатов Ван Свааи [226 1 предложил сильно упростить исходную систему уравнений (IV. 1) для квазигомогенной реакции первого порядка в стационарном режиме (д/д1 = 0) непрерывной работы реактора с псевдоожиженным слоем катализатора. Считая, что в реальных промышленных системах для достижения больш ой производительности расходная скорость и должна значительно превышать скорость газа, проходящего через 182 [c.182]

    Так, двухфазная модель выдвигает на первый план прохождение части псевдоожижающего потока без непосредственного контакта с зернами (пузыри) — явление, наиболее существенное для каталитических и сорбционных процессов обработки газовой фазы. И хотя, как наиболее четко показали Гельперин и Айнштейн, в самой элементарной своей форме, двухфазная модель по простому балансу несправедлива и потребовались многочисленные ее усложнения, однако, в какой-то степени эта модель помогает при рас-счете промышленных каталитических реакторов. Более того, эта модель привела к разработке различных вариантов организованных кипящих слоев с насадками, в той или иной степени устраняющих неполноту контакта фаз. Подробной разработке и экспериментальному обоснованию этой модели посвящена специальная монография Девидсона и Харрисона. [c.284]

    Благодаря широкому применению ЭВМ, характерной чертой современных расчетов стала многовариантность. Окончательный выбор технологической схемы и режимов работы оборудования определяется экономической целесообразностью. Такой подход предопределяет повышенные требования к матемагиче-скому описанию химико-технологической системы. Применяемая для расчета реактора КС двухфазная модель должна удовлетворительно описывать каталитический процесс в достаточно широком диапазоне изменения диаметров частиц, высот слоя и скоровтей газа. [c.283]

    Этим замечанием ограничим обсуждение вопроса построения модели двухфазного процесса в реакторе, поскольку далее будем рассматривать процессы в реакторе, описываемые уравнениями (2.129а, б, в), (2.131а, б) и (2.132а, б, в). Они должны дать представление об общих свойствах процесса в реакторе. Такие модели иногда называют идеальным реактором . Тем не менее практика показывает, что эти модели позволяют предсказывать показатели многих реальных промыщленных реакторов. [c.108]


Смотреть страницы где упоминается термин Реактор двухфазная модель: [c.278]    [c.11]    [c.210]    [c.304]    [c.323]    [c.93]   
Промышленное псевдоожижение (1976) -- [ c.210 ]

Инженерная химия гетерогенного катализа (1971) -- [ c.291 ]




ПОИСК







© 2025 chem21.info Реклама на сайте