Реакторы температурные профили

Рис. IX.6. Оптимальный температурный профиль для последовательной реакции при различной длине реактора.

Оптимальный температурный профиль для обратимой экзотермической реакции, показанный на рис. IX.5, можно обрезать в любой точке г — Ь, получив тем самым оптимальный температурный профиль для реактора заданной длины. Это означает, что оптимальное решение зависит только от локальных условий и не зависит от длины оставшейся части реактора. В случае, когда протекает более чем одна реакция, это, вообще говоря, не так. Например, если исследуется последовательная (консекутивная) реакция п цель [c.268]

Е. А. Ф е й г и н, И. В. Г и р с а н о в, В. М. П л а т о и о в. Расчет оптимального температурного профиля в химическом реакторе при реакциях [c.302]

Возможна также постановка оптимальной задачи, в которой требуется определить оптимальное число ступеней в реакторе. Правда, в последнем случае в качестве критерия оптимальности нужно использовать экономические оценки эффективности процесса, включающие стоимость затрат на дополнительное оборудование при увеличении числа ступеней аппарата. Очевидно, что оптимальным в смысле эффективности применения катализатора является ступенчатый реактор с бесконечно большим числом ступеней, так как при этом результирующий температурный профиль реактора приближается к опти-мальному профилю для одноступенчатого реактора идеального вытеснения (см. рис. П1-14). [c.124]

Рис. 111-23. Характер оптимального температурного профиля ступенчатого адиабатического реактора с подачей на ступени части исходного холодного потока сырья.

При переходе от одного масштаба к другому в случае сильно экзотермической реакции (во избежание осложнений, вследствие образования в реакторе температурного профиля) в качестве модели обычно применяют один элемент большого реактора, если последний состоит из нескольких одинаковых элементов (например, если реактор представляет собой систему трубок, заполненных катализатором, таким элементом выбирают одну из трубок). [c.421]

Трубчатые реакторы. Температурный профиль в трубчатом реакторе для экзотермических процессов имеет сечение с максимальной температурой - горячей точкой . Как правило, в этом месте температура близка к максимально допустимой для данного процесса, что соответствует оптимальному режиму трубчатого реактора. Поэтому значение и положение горячей точки - важный показатель работы трубчатых реакторов. [c.211]

В трубчатом реакторе температурный профиль по длине характеризуется наличием экстремума (так называемой горячей точки), что связано с высокой интенсивностью тепловыделения на входных участках слоя и уменьшением тепловыделения вследствие снижения концентрации реагентов. [c.35]

Сформулируем задачу оптимизации, как задачу определения оптимального температурного профиля в реакторе Т (т), при котором в аппарате заданных размеров можно достигнуть максимальной степени превращения х. Конечное значение степеии превращения и с учетом уравнения (VI,250) может быть рассчитано как величина функционала [c.315]

На рис. У-9 приведено сравнение оптимальных температурных профилей для различных значений выхода продукта Р. Из рисунка видно, что для реактора, рассчитанного на более высокий выход продукта Р (кривая 2), средняя температура по его длине оказывается ниже, вследствие чего средняя скорость реакции также уменьшается и размеры аппарата возрастают. [c.228]

Как было найдено выше, при оптимальном температурном профиле в реакторе идеального вытеснения для реакции (У,170), температура на выходе аппарата должна быть бесконечно большой. Поэтому, с одной стороны, при практической реализации указанного [c.228]

Поскольку при оптимальном температурном профиле и отсутствии ограничений температура в реакторе должна монотонно возрастать с увеличением степени превращения исходного реагента, можно ожидать, что и прп наличии ограничений па температуру типа неравенств (У,201) общий характер ее изменения сохранится, но [c.229]

Кроме того, как было отмечено выше (см. стр. 232), размеры неизотермического участка не зависят от заданных значений концентраций. Таким образом, если в реакторе с оптимальным температурным профилем имеются оба изотермических участка при минимальной и максимальной температурах, то изменение значения, т. е. изменение желаемого выхода продукта реакции Р, сказывается на указанном профиле лишь в области изотермического участка прн минимальной температуре Т , время пребывания реагентов на котором в данном случае изменяется. [c.234]

Таким образом, расчет времени пребывания реагентов в реакторе идеального вытеснения с оптимальным температурным профилем для реакции (V,170) состоит из следующих этапов [c.235]

Поскольку на практике реализация оптимального температурного профиля встречает серьезные технические трудности, представляет интерес рассмотреть возможность приближения к этому профилю секционированием реактора с поддержанием в пределах каждой секции изотермического режима или близкого к нему. Такое сравнение по существу эквивалентно решению задачи исследования чувствительности найденного оптимального температурного режима аппарата и в этой связи имеет еще большее значение. [c.240]

При,мер задачи с ограничением вида (У,261) уже приводился при расчете оптимального температурного профиля в реакторе идеаль- [c.241]

Рассмотрим теперь различные варианты постановки оптимальной задачи, котор )1е могут представиться при расчете оптимального температурного профиля в реакторе. [c.379]

Еслн в процессе выбора температуры Т х,, удовлетворяющей условию (VH,396), оказывается, что найденное значение Тот-. (0) превышает предельно допустимое 7, то начальный участок реактора [(), Tj ] прп оптимальном температурном режиме должен работать в изотермических условиях с температурой Tj, Размеры этого участка, т. е. значенне т , должны определяться также при расчете оптимального температурного профиля в аппарате. [c.383]

Очевидно, что конечный участок реактора нри этом должен работать н изотермических условиях ири температуре Т - Ту. Возможные типы соответствующих температурных профилей показаны па ])ис. VH-17. [c.384]

Между параллельными неизотермическими реакторами, температурный профиль которых известен и не зависит от нагрузки, нагрузка распределяется пропорционально величинам ХсргУрг [c.147]

Трубчатый реактор. Температурный профиль данного реактора определяется тем, что объем реактора, в котором в результате реакции выделяется тепло, пропорционален квадрату его диаметра, в то время как поверхность теплосъема пропорциональна диаметру в первой степени. Поэтому в трубах большого диаметра неустойчивость проявляется резче, чем в трубах малого диаметра. Следует иметь в виду, что, за исключением автокаталитических реакций с индукционным периодом, максимальной скоростью реакции при данной температуре является скорость в начальный период, т. е. при входе в реактор, где и возникает опасность резкого подъема температуры. [c.355]

СОСТОИТ в том, чтобы получить наибольший выход промежуточного вещества А , то в случае, когда энергия активации второй реакции больше, чем первой, оптимальным является падающий температурный профиль по длине реактора. Здесь снова при исходной смеси, состоящей из чистого вещества А , оптимальная температура на входе бесконечна, так что необходимо ограничить температуру верхним пределом Т. Нижний температурный предел в этой задаче также существен. Действительно, увеличение температуры способствует протеканию реакции с большей энергией активации А А ) за счет другой реакции (Л1 -> 2). и потому мы могли бы добиться практически полного превращения А ь А 2, проводя процесс в бесконечно длинном реакторе при бесконечно малой температуре, что, разумеется, бессмысленно. Нри > О существует оптимальная длина реактора, с превышением которой выход вещества А, уменьшается. Некоторые оптимальные профили показаны на рис. IX.6, из которого следует, что по мере увеличения длпны реактора максимальная температура Т поддерживается на все более коротком отрезке и падение температуры от Т до Т . становится все круче. Для большей ясности деталей кривые на рис. IX.6 проведены с общей абсциссой 2 = при этом точки А, В,. . Е обозначают вход в слой соответствующей длины. Точка Е отмечает вход в слой наибольшей длины, который выгодно использовать при данной минимальной температуре [c.269]

Расчеты Амундсона и Билоуса были выполнены для необратимой реакции первого порядка, так что г имеет вид (1 — ) /с (Г). Типичные расчетные кривые, полученные численным интегрированием системы уравнений (IX.65), (IX.66), показаны на рис. IX.15. Здесь показаны температурные профили Т ( ) при постоянной начальной температуре Гд = 340°К, но при температуре теплоносителя изменяющейся от 300 до 342,5° К. Вплоть до = 335° К температурный профиль изменяется весьма слабо, но дальнейший прирост всего на 2,5 град приводит к образованию резкого температурного пика, превышающего температуру у входа на 80 град. При дальнейшем увеличении на 5 град перепад температур между входом в реактор и горячей точкой возрастает до 100 град. Анализ чувствительности реактора, проведенный Амундсоном и Билоусом, основан на исследовании отклика системы на синусоидальные возмущения впоследствие был дан более строгий анализ отклика на случайные возмущения. Здесь мы ограничимся только качественным исследованием вопроса. [c.281]

Для оценки чувствительности оптимума гораздо чаще используют прямое сравнение предполагаемого варианта реалтгзации процесса с оптимальным. Именно такой прнем применен в последующих г/тавах. тли оценки оптимального распределения 1)еакционных объемов в каскаде реакторов (см. главу IV, стр. 172) и ступенчатого приближения к оптимал[,ному температурному профилю в реакторе В1,1-теснении (см. главу V, стр. 240). Указанный подход к проверке чувствительности дает хорошие результаты, так как позволяет сразу проверить возможность приближения к оптимальному режиму. [c.38]

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]

Практическая реализация оптимального температурного профиля в реакторе вытеснения, как правило, встречает серьезные затруднения, связанные с необходимостью создания специальной системы теплообмена, которая должна обеспечивать определенное 1иачение температуры в каждом сечении аппарата. Поэтому для приближения условий реакции к оптимальным иногда применяют ступенчатые реакторы с различными температурными условиями на [c.116]

Однако для такого реактора весьма существенными могут оказаться дополнительные затраты на организацию ступеней, которые в первом приближении можно принять пропорциональными их числу. Если в координатах затраты 3 — число ступеней N построить зависимость затрат на катализатор (рис. П1-18, кривая /), то указанная зависимость будет иметь монотонно убывающий характер. Это объясняется тем, что при неограниченном увеличении числа ступеней в аппарате, рассчитываемом, например, на заданную степень превращения, температурный профиль приближается к оптимальному и обеспечивается более эффективное использование катализатора. С другой стороны, с увеличением числа ступеней возрастают расходы на аппаратурное оформление промежуточного теплоотвода (рис. П1-18, кривая 2). Суммарные затраты в этом случае имеют выраженный минимум (рис. HI-18, кривая 3), положение которого и отвечает оптимальному числу ступеней реактора iVonr.- [c.124]

Четоды исследования функций классического аиализа, рассмотренные в предыдущих главах, за исключением метода миожителей Лагранжа, наиболее эффективно применяются для оптимизации процессов с сосредоточенными параметрами. Лишь в ряде случаев, используя особенности математического онисания конкретных н[)оцессов, указанными методами удается репитгь некоторые задачи оптимизации процессов с распределенными параметрами. Для этих процессов решение характеризуется пе совокупностью значений конечного числа независимых переменных, а соответствующей функцией от независимо/ переменной (как, например, ири решении задачи выбора оптимального температурного профиля в реакторе вытеснения). [c.191]

В этом разделе рассмотрено решение методами вариационного исчисления задачи расчета оптималыюго температурного профиля в реакторе идеального вытеснения для параллельных реакций первого порядка [c.222]

Задача оптимизации становится задачей определения такого температурного профиля, при котором заданное значение концентрации продукта Р на выходе реактора может бытlJ достигнуто при лишимальном времени пребывания реагентов в аппарате. [c.222]

Уравнение (У,194) представляет собой соотношение между концентрациями основного продукта реакции Р и исходного реагента А, которое должно врлполиятьея в любом сечении реактора идеального вьггееиеиия ирн использовании оптимального температурного профиля, Этот профиль может быть также найден как функция концентрации X/,, если, принимая во внимание, что =-= —5, подставить выражение (У,192) в соотношение (У,42), имеющее вид [c.227]

Для расчета оптимального температурного профиля па неизотермическом учаспке реактора нужно примепть формулу (У.Шб), которую удобнее представить в виде [c.237]

Подставляя зависимость (У,251) в формулу (У,250), найдем соотпо1иенне для Расчет, оптимального температурного профиля па неизотермическом участке реактора [c.237]

Па рис. V-11 показан полученпый для случая Лр = 0,4 температурный профиль, при применении которого заданный выход продукта Я достигается за минимальное время пребыпапня реагентов в реакторе. [c.238]

Поскольку решение вариационной задачи связано с получением и решением уравнения Эйлера, которое, в свою очередь, может существовать лишь в том случае, когда отыскиваемая экстремаль допускает свободное двухстороннее варьирование, наличие ограпиче-Н1п1[ (У,260) и (У,261) может привести к тому, что в некоторых случаях вообще невозможно написать данное уравнение. При этом ограничение типа (У,261) еще позволяет иногда использовать аппарат вариационного исчисления иоиском решения в виде функции, п( -разному определенной в ряде интервалов, на которых х ) = л , x t) х или д < X (/) < х , как было сделано ири расчете оптимального температурного профиля в реакторе. При ограничениях же типа (У,260) вариационную задачу даже таким способом в общем случае, ио-видимому, нельзя решить. Это объясняется тем, что при ограничениях типа (У,260) экстремаль функционала может проходить не только внутри дозволенной области, но также частично или нолностью по ее границе. [c.242]

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]

НЫ11 температурный профиль в реакторе идеалыюго вытеснения для обратимой экзотермической реакции при наличии ограничений на ее температуру. [c.318]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология