Проточный реактор с перемешивание

ПРОТОЧНЫЙ РЕАКТОР С ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ [c.14]

Стационарные состояния проточного реактора с перемешиванием находят, определяя те значения концентрации С и температуры Тз (или безразмерной температуры т] ), при которых производные в уравнениях (1,1) и (1,3) равны нулю [c.15]

Для некоторых химических систем невыгодно использовать проточный реактор с перемешиванием. Левеншпиль (1963 г.) показал, например, что в определенных случаях можно уменьшить объем реактора и увеличить выход, если перемешивание вообще отсутствует. [c.16]

Считая, что псевдоожижающая газовая фаза идеально перемешивается, этот объем системы можно моделировать как проточный реактор с перемешиванием, в котором вместо химической реакции и тепловыделения происходит передача массы и тепла от твердой фазы. Таким образом для газа, находящегося между частицами, имеем [c.20]

Если частицы катализатора настолько малы, что температуру и состав их можно принять постоянными, и если предположить, что газ внутри частиц тоже однороден, то твердую фазу, как и псевдо-ожижающую газовую, можно считать эквивалентной модифицированному проточному реактору с перемешиванием член уравнения материального баланса, описывающий поток вещества, заменяется выражением для массопереноса между фазами, а член уравнения теплового баланса, представляющий поток тепла, опускается совсем. Таким образом, для частиц катализатора имеем [c.20]

Если тепловыми эффектами в данной системе можно пренебречь, то изотермический проточный реактор с перемешиванием, в котором состав реакционной смеси определяется двумя концентрациями (например, концентрацией реагента y и концентрацией продукта Св), будет представлен уравнениями [c.22]

Пример III-3. Изобразите фазовую плоскость модели проточного реактора с перемешиванием, линеаризованной в окрестности точки промежуточного стационарного состояния Ts = 400 К, j = 0,5 моль/л), используя параметры, приводимые Арисом и Амундсоном (см. пример И-З). [c.69]

Так как проточный реактор с перемешиванием работает с исходной смесью, не содержащей перекиси и свободных радикалов, уравнения теплового баланса для изотермического режима имеют следующий вид [c.24]

Проточные реакторы с перемешиванием, как и любые другие реакторы, принято рассчитывать, используя анализ стационарных состояний. При этом законы сохранения массы и энергии используются совместно с выражениями скорости реакции для того, чтобы добиться, как иногда говорят, баланса между входом и выходом изучаемой системы, т. е. предполагается, что временная зависимость достаточно слабая и ею можно пренебречь. Однако идея массового и энергетического балансов сама по себе не гарантирует единственности набора условий, и инженер должен понимать, что при некоторых сочетаниях параметров системы на различных уровнях могут существовать режимы работы реактора, совершенно отличные от тех, которые предполагались. Основание для такого утверждения вполне естественно вытекает из исследования моделей систем, описанных в гл. I. [c.26]

Рассмотрим, например, проточный реактор с перемешиванием, описываемый уравнением (1,1). Так как баланс требует, чтобы производная по времени была равна нулю, любое решение [c.26]

Даже простейший анализ проточного реактора с перемешиванием при учете теплообмена требует двух уравнений. В принципе, для исследования всех стационарных состояний такого реактора необходимы итеративные численные расчеты по совместным алгебраическим уравнениям (1,5). Однако и в этом случае существует возможность упрощения задачи путем приведения ее к одному уравнению. Этого можно достигнуть, учитывая, что сумма уравнений (1,5) [c.31]

Другими словами, проточный реактор с перемешиванием будет иметь единственное стационарное состояние, если наклон линии теплоотвода на рис. И-2 превышает наклон линии тепловыделения во всем интересующем нас температурном диапазоне (например, линия О). При таком расчете может быть получен надежный, но очень заниженный результат. [c.35]

Пример И-3. Даны необходимые значения параметров. Обеспечьте теплопередачу, требуемую для того, чтобы гарантировать единственность стационарного состояния проточного реактора с перемешиванием при реакции первого кинетического порядка. Определите, насколько будут занижены результаты при использовании уравнения (П, 45). [c.38]

Пример 11-4. Покажите, что в случае Т , = Т о результат, аналогичный неравенству (II, Зв), может быть получен для модели проточного реактора с перемешиванием, учитывающей температурную зависимость. Используйте кинетическое уравнение (I, 66), чтобы вывести условие единственности [c.40]

Выше уже отмечалось, что расчет не всегда обеспечивает выбор параметров, приводящих к единственному стационарному состоянию. Условия могут быть настолько экстремальны, что их можно полностью исключить нз рассмотрения, как это было сделано для изотермического проточного реактора с перемешиванием, применяемого в процессе окисления изопропилового спирта. Кроме того, расчет, основанный на единственности стационарного состояния, часто приводит к неэкономичным результатам. Когда предварительные вычисления показывают, что можно получить интересующие нас результаты, цель расчета меняется. В то время как условия единственности могут использоваться при расчете предельных случаев, для создания реакторов, имеющих несколько стационарных состояний, необходимы другие основания. [c.46]

Обратимся снова к модели проточного реактора с перемешиванием, учитывающей температурную зависимость. Для данной модели положения стационарных состояний независимо от выбранных пара- [c.46]

Рис. П-8. Операционные кривые стационарных состояний модели проточного реактора с перемешиванием, учитывающей температурную зависимость.

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 гл. II указывалось, что термин стационарное состояние может ввести в заблуждение, если не учитывать возможность неединственности, так как для проточного реактора с перемешиванием при данном ряде значений параметров суш,ествует не одна точка баланса между входом и выходом. Достигнутое стационарное состояние останется неизменным, если исключить воздействие возмущений. Под устойчивостью понимается постоянство, но необходимо помнить, что условие равенства временных производных нулю еще не гарантирует неизменности режима. [c.55]

ФАЗОВАЯ ПЛОСКОСТЬ ПРОТОЧНОГО РЕАКТОРА С ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ [c.57]

В моделях реакторов, представленных в гл. I, в основном используются системы второго порядка, состоящие из пар совместных уравнений первого порядка. Модели проточных реакторов с перемешиванием могут быть записаны в следующем обобщенном виде [c.57]

Такие модели поддаются графическому анализу, при котором зависимые переменные (переменные состояния) считаются координатами так называемой фазовой плоскости. Используя, например, уравнения (1,1) и (1,3) для проточного реактора с перемешиванием можно для фиксированных значений различных параметров определить каждую точку состояния системы на плоскости (т), С). Поскольку система сменяет во времени ряд состояний от начального до конечного, изображение их на плоскости (т). С) дает траекторию. Мгновенный наклон этой кривой находится из уравнений (П1, 1) [c.57]

Некоторые результаты особых характеристик проточных реакторов с перемешиванием показаны на рис. III-4—III-6. Первый из этих рисунков интересен тем, что на нем представлена реакторная система с тремя стационарными состояниями более того, ход [c.57]

Такая замена преобразует уравнения (I, 3) и (I, 1) для проточного реактора с перемешиванием к виду [c.59]

Дифференциальные уравнения модели проточного реактора с перемешиванием нелинейны только из-за входящего в них выражения, учитывающего скорость реакции. Вследствие относительной легкости, с которой можно обращаться с линейными уравнениями, эта функция иногда аппроксимируется в интересующей нас области двумя первыми членами ряда Тейлора. Линейная аппроксимация приемлема в окрестности точки разложения. В такой окрестности [c.64]

Линеаризованные уравнения проточного реактора с перемешиванием получаются при использовании (III, 18) для аппроксимации г в уравнениях (III, 6) [c.64]

Рис. 111-10. Эскиз фазовой плоскости линеаризованной модели проточного реактора с перемешиванием (пример 111-3).

Чтобы в деталях проследить процесс линеаризации и исследования устойчивости конкретной системы, рассмотрим вывод критерия устойчивости в малом нелинейных моделей проточных реакторов с перемешиванием. Отправной точкой исследования является уравнение (III, 40), из которого следует, что собственные значения для системы второго порядка оба отрицательны, если (и только если) [c.83]

Неравенства (IV, 38) дают критерий устойчивости линеаризованной системы уравнений проточного реактора с перемешиванием (III, 19). Подстановка конкретных значений коэффициентов в (IV, 38) приводит к выражениям [c.83]

Рис. 1У-4. Операционные кривые стационарного состояния модели проточного реактора с перемешиванием, учитывающей температурную зависимость, и область неустойчивости.

Пусть проточный реактор с перемешиванием, рассчитанный для работы в условиях стационарного состояния подвергается импульсным возмущениям, которые мгновенно переводят его в новое состояние ( , Т ). Рассматривая подобный случай, желательно знать, возвратится ли система (и как) после прекращения действия возмущения в исходное состояние. Ответ на этот вопрос связан с исследованием траектории, выходящей из точки (С,-, Т,), которая соответствует исходному состоянию. [c.90]

Уравнение (1,3) совместно с уравнением (1,1) и соответствующими начальными условиями определяет концентрацию и температуру в реакторе в любой момент времени. Поскольку в рассматриваемой системе предусмотрена подача и отвод потока, модель ее называется моделью проточного реактора с перемешиванием (непрерывнодействующего реактора полного смешения). Если д = О, а подача в реактор и отвод из него также равны нулю, то модель описывает пе-риодическидействующнй реактор с постоянным давлением [c.15]

В предыдущем изложении принималось, что достаточно задать одно значение концентрации С, чтобы описать интересующий нас в данный момент состав реакционной смеси. Арис (1965 г.) показал, что это справедливо для единичной реакции в проточном реакторе с перемешиванием, когда состав подаваемой смеси постоянен и связан простым соотношением с составом вещества, первоначально находящегося в реакторе, так что это вещество можно считать продуктом неполной реакции в подаваемой смеси. Если, например, вслед за продолжительным периодом работы в стационарном режиме нужно изучить динамические характеристики реактора при ступен- [c.21]

Построить модель проточного реактора с перемешиванием, включающую в себя концентрацию перекиси и концентрацию промежуточного свободног радикала Сд, полагая, что изопропиловый спирт имеется в избытке. Использовать гипотезу о так называемом псевдостационарном состоянии [Арис (1965 г.)]. Концентрацию свободного радикала Се считать постоянной. Выяснить является ли результат особым случаем уравнений (I, 18). [c.23]

Исследование диаграммы Ван Хирдена ясно показывает, что стационарное состояние реактора может быть очень чувствительным к небольшим возмущениям параметров, если условия близки к тем, при которых получается тройное пересечение. Отметим, например, значительные изменения температуры и концентрации, которые будут сопровождать относительно малые перемещения от линии А к линии В на рис. П-2а или от линии Е к линии О на рис. П-26. Когда такое резкое повышение температуры происходит внезапно, говорят о зажигании, а в том случае, когда температура понижается,— о гашении реакции. Конечно, эти понятия имеют аналогию в процессах горения, но указанные переходы между стационарными состояниями никоим образом не связаны с системами, в которых имеется пламя. Экспериментальные данные о работе проточного реактора с перемешиванием можно найти в исследованиях Фуру-савы, Нашимуры и Мияуши (1969 г.), а также Вайтаса и Шмитца (1970 г.). [c.33]

Вестертерп (1962 г.) применил такой подход к системам параллельных и последовательных реакций первого порядка и нашел, что для последних кривая теиловыделения ири высокой селективности промежуточного продукта имеет форму сдвоенного S. При таких условиях возможны не менее пяти стационарных состояний. Анализ был применен в исследовании процесса получения фталевого ангидрида из нафталина. Реактор с псевдоожиженным слоем моделировался как проточный реактор с перемешиванием. Обоснования для такого приближения приводятся в разделе, посвященном автотер-мическим реакторам. [c.42]

Установив, что диаграмма Ван Хирдена (см. рис. П-2) полезна при исследовании числа стационарных состояний моделей проточных реакторов с перемешиванием в изотермических условиях или с учетом температурной зависимости, посмотрим, можно ли распространить те же идеи на многофазные модели, порядок которых выше второго. [c.43]

Эти соотношения можно упростить, заметив, что в числовом примере П-6 типовые значения параметра для псевдоожиженного слоя Gj Gi— 1 кроме того, величину G , в уравнении (11,105) можно опустить, так как она мала по сравнению с (Gj— 1) Н. Такие упрощения ведут к точным уравнениям (П,90) и (11,101), полученным для однофазного проточного реактора с перемешиванием, и обосновывают подход Ван Хирдена. [c.51]

Интересный пример можно найти в работе Лайбена (1966 г.) по проточным реакторам с перемешиванием типа используемых для проведения реакций алкилирования или в производстве тетраэтилсвинца. Эти реакторы охлаждаются кипящим растворителем, который затем концентрируется и обратным током снова поступает в реактор. Температура реактора поддерживается на заданном уровне с помощью контура обратной связи, который регулирует скорость обратного потока растворителя, как схематично показано на рис. 11-10. Динамика системы моделируется уравнением (1,1) и видоизмененным уравнением (1,2) [c.52]

Выражение (IV, 47) идентично неравенству (II, 47), которое было определено ранее как достаточное условие единственности стационарного состояния и интерпретировалось как температурная зависимость тепловыделения и теплоотвода. Условие единственности касается всех возможных температур, представляющих интерес, в то время как условие устойчивости должно относиться только к стационарному состоянию. В результате проточный реактор с перемешиванием может иметь единственное стационарное состояние, которое неустойчиво [если, например, неравенство (IV, 47) справедливо при всех температурах, но условие (IV, 40а) нарушается при стационарном состоянии], или устойчивое стационарное состояние, которое не будет единственным стационарным состоянием [если неравенство (IV, 47) удовлетворяется при стационарном состоянии, но нарушается при других температурных условиях]. Представление о необходимости теплового баланса более раннее, чем произведенный здесь анализ устойчивости стационарного состояния, и восходит по крайней мере к Ван Хирдену (1953 г.). [c.86]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология