Реакторы непрерывного действия идеального вытеснения

Рассмотрим трубчатый реактор непрерывного действия, работающий по принципу идеального вытеснения. Пусть в этом реакторе протекает гомогенная химическая реакция кинетического порядка, большего или равного единице. [c.45]

Режим движения реагентов. По режиму движения реагентов различают два предельных типа реакторов непрерывного действия идеального вытеснения и полного (идеального) смешения (перемешивания). [c.78]

Реакторы непрерывного действия обычно подразделяют на реакторы типа аппарата идеального вытеснения и тина аппарата идеального смешения. [c.31]

Применительно к установившейся классификации рассматриваются следующие модели химических реакторов идеального смешения (периодического и непрерывного действия), идеального вытеснения и с наложением диффузионных потоков. [c.200]

Химические реакторы непрерывного действия по режиму движения компонентов делятся на реакторы идеального вытеснения (РИВ-Н), реакторы идеального смешения (РИС-Н) и реакторы промежуточного типа (РПТ-Н). [c.122]

На рис. 10.15 представлен характер изменения температуры и движущей силы процесса в реакторах непрерывного действия идеального вытеснения (РИВ-Н) и идеального смешения (РИС-Н). Из него следует, что наибольшая величина движущей силы достигается в реакторах типа РИВ-Н, а наименьшая в реакторах типа РИС-Н. [c.123]

Ниже в качестве примера рассматривается работа проточного реактора непрерывного действия идеального вытеснения, в котором проходит экзотермическая реакция первого порядка по недостающему компоненту. Если в каждом сечении реактора с помощью охлаждающего агента (.Мх) отводится вся выделяющаяся теплота реакции, то можно считать, что реакция происходит при изотермических условиях. Аналогично будет протекать реакция в реакторе периодического действия при полном перемешивании реакционной массы и отводе выделяющейся теплоты. Уравнение скорости химической реакции (6.1), не осложняемой процессами переноса массы компонентов, применительно к случаю ее зависимости только от концентрации одного компонента можно записать через степень превращения X этого компонента [c.108]

Кинетику гетерогенных реакций чаще всего исследуют на лабораторных аппаратах непрерывного действия идеального вытеснения. Принципиальная схема такого реактора приведена на рис. Х.2. Скорость изменения концентрации вещества С по длине I описывается уравнением [c.255]

С установлением специфических условий работы изотермических реакторов идеальных типов общее уравнение преобразуется в характеристические уравнения соответствующих реакторов периодического действия, непрерывного действия с полным вытеснением, непрерывного действия с полным перемешиванием п полупериодического действия. Характеристическое уравнение реактора должно выражать взаимозависимость его основных параметров. [c.32]

В заключение укажем, что в локальной области рассмотренные уравнения кинетики для процессов, протекающих в реакторах непрерывного действия, справедливы и для реакторов, в которых принцип идеального смешения или вытеснения строго пе выдерживается. Объясняется это возможностью всегда корректировать такие отступления экспериментальным выявлением формальных констант скорости и порядков реакции необходимо только, чтобы и для модели, и для реактора промышленного размера условия проведения процесса были одинаковы (см. главу VI). [c.35]

Как отмечалось выше, реактор вытеснения представляет собой реактор непрерывного действия, в котором не предусматривается перемешивание среды в каких-либо точках по направлению потока. Отсюда следует, что наиболее подходяшей аппроксимацией при расчете пара.метров реактора является модель идеального вытеснения (которую также называют моделью с поршневым режимом). [c.47]

В то же время, если скорость процесса в целом лимитируется химической реакцией, то представляется возможным рассматривать систему как реактор непрерывного действия с перемешивающим устройством. В промежуточном случае для расчета скорости протекания химических реакций требуется знание механизма контакта между газом и твердыми частицами. Необходимо располагать точной информацией о режиме газового потока через непрерывную фазу (т. е. идеальное вытеснение или полное перемешивание степень продольного перемешивания), скорости межфазного обмена газом, распределении пузырей по размерам, а также о соотношении диаметров облака циркуляции и пузыря. [c.336]

Анализ роста биомассы в любом проточном биореакторе, работающем в непрерывном режиме, включает определение характеристик потока в биореакторе и кинетики происходящих в нем биологических процессов. Характеристики потока во всех реакторах непрерывного действия могут быть описаны по типу распределения времени пребывания субстрата в реакторе. Двумя крайними случаями распределения времени пребывания являются реактор идеального вытеснения и реактор полного смешения. При работе в однофазной системе можно представить существование как этих крайних случаев, так и множества промежуточных ситуаций. Однако дать ответ на вопрос о типе перемешивания в биореакторах, в которых происходят микробные процессы, гораздо сложнее. Пока есть возможность работать с дискретно диспергированными в жидкости клетками, в условиях идеального крупномасштабного перемешивания, существенные градиенты будут иметь место только в малых локальных зонах. Поэтому в случае бактериальных суспензий в биореакторах [c.105]

Промышленные реакторы могут быть периодического и непрерывного действия. Реакторы непрерывного действия подразделяют на аппараты идеального вытеснения, идеального смещения и промежуточного типа. [c.372]

Расчет величины Q по уравнению (П.28) упрощается стационарностью энергетического баланса в реакторах непрерывного действия. Для аппаратов группы РБ и РМ скорость реакции неизменна и определяется конечной концентрацией реагирующих веществ. Это положение допустимо также и при тепловом расчете реакторов группы РП. Хотя по жидкой фазе они близки к аппаратам идеального вытеснения, но в силу малого времени пребывания в них жидкости и протекания реакции преимущественно в диффузионной области скорость химического превращения в этих аппаратах можно считать неизменной во времени. [c.26]

Реакторами идеального вытеснения называются реакторы непрерывного действия, в которых осуществляются ламинарный гидродинамический режим. В них поток реагентов движется в одном направлении по длине реактора без перемешивания, обратного или поперечного перемещения. В РИВ-Н параметры, движущая сила процесса и скорость процесса изменяются по длине реактора (во времени), причем отклонение средней движущей силы от постоянного значения является максимальным (рис. 10.14а). [c.122]

С учетом изложенного по аналогии с уравнениями (11,16) и (11,36) для обратимой реакции, протекающей в реакторе непрерывного действия типа аппарата идеального вытеснения, будем иметь [c.33]

Не менее важной характеристикой процесса является время пребывания в реакторе тех элементов объема, которые уже покинули систему. По существу, это время есть не что иное, как продолжительность химического взаимодействия, определяющая состав конечных продуктов. Из реактора периодического действия после достижения определенной степени превращения выводят весь реакционный объем. Время пребывания всех выводимых из системы элементов-объема всегда одинаково и равно продолжительности периодического-процесса. Элементы объема, выводимые из реактора непрерывного действия, имеют различное время пребывания. Исключением из этого правила является лишь модель реактора идеального вытеснения, в которой пренебрегают перемешиванием элементов объема в направлении движения потока, т. е. рассматривают движение потока, подобное поршню. Поэтому все элементы проходят такой реактор за одинаковое время. Однако во всех других идеализированных моделях реакторов, как и в любом реальном реакторе, всегда есть перемешивание и в направлениях, не совпадающих с направлением потока. Движение элементов объема в таких реакторах является неупорядоченным и их траекторию невозможно определить заранее. Поэтому на выходе неизбежно оказываются элементы объема с различным временем пребывания в реакторе. [c.9]

Уравнения (11,36) и (11,38) — (11,42) следует рассматривать как уравнения локальной кинетики для процессов, протекающих в реакторах непрерывного действия тина аппарата идеального вытеснения. Эти уравнения справедливы для гомогенных и гетерогенных процессов, протекающих как в кинетической, так и в диффузионной областях с ускоряющим или тормозящим влиянием продуктов реакции. [c.33]

Реактор непрерывного действия, в котором принимают структуру потока, соответствующую модели идеального вытеснения [c.139]

Промышленные реакторы могут быть периодического и непрерывного действия. Реакторы непрерывного действия подразделяют на аппараты идеального вытеснения, идеального смешения и промежуточного типа. В реакторах идеального вытеснения все элементы потока движутся с одинаковой скоростью. К реакторам этого типа близки трубчатые реакторы, колонные реакторы с насадкой. В реакторах идеального смешения создается интенсивная внутренняя циркуляция потоков, приводящая к выравниванию концентраций в реакционном объеме. Время пребывания частиц в реакторе неодинаково и не совпадает со средним временем пребывания реакционной смеси. К аппаратам этого типа можно отнести реакторы с псевдоожиженным слоем катализатора, реакторы с мешалками и т. п. [c.339]

Эффект неидеального перемешивания (функция распределения по временам удерживания отличается от гауссовой) в первом приближении может быть определен также с помощью смешаной модели Для описания работы реального аппарата объемом 5 м была использована модель, которая включала активный объем, работающий в режиме реактора непрерывного действия идеального смешения (85% полного объема), так называемый мертвый объем (15%) и обводную линию. Соотношение объемов и потоков подбиралось таким образом, чтобы распределение по временам удерживания для модели и реального аппарата совпадало. Очевидно, что этим условиям может удовлетворить множество различных моделей. Найти лучшую из них можно путем сравнения рассчитанных и экспериментальных величин конверсии и МВР. Моделирование на ЭВМ позволяет для подобных моделей оценить время выхода на стационарный режим, которое будет зависеть от величины мертвого объема и распределения потоков между активным и мертвым объемом. Другого типа модели могут включать элементарные объемы идеального смешения и вытеснения или набор элементарных периодических реакторов, соответствующих экспериментальной кривой распределения по временам удерживания для данного реактора. Этот подход можно считать оправданным при анализе режима и оптимизации существующих производств. При расчете реактора, по-видимому, более перспективным должен оказаться метод, основанный на использовании коэффициентов турбулентного переноса и ячеечных моделей В настоящее время можно только [c.347]

С этой целью рассмотрим изотермический реактор идеального вытеснения, в котором химическая реакция в движущемся потоке газа или жидкости протекает при постоянном объеме (реактор непрерывного действия). [c.149]

Перемешивание под влиянием продольной (осевой) диффузии приводит к выравниванию концентраций по длине реактора и, следовательно, к уменьшению движущей силы процесса. В итоге рабочий объем реактора должен возрастать. Сравним время пребывания и объемы реакторов идеального смешения непрерывного действия и вытеснения. Законы изменения концентраций в этих аппаратах различны [ср. рис. 1-3 и 1-5]. Поэтому для достижения одинаковой степени превращения и потребуется различное время т. [c.102]

Рядом работ последнего времени показано, что именно на этом пути может быть найдено рациональное конструктивное решение реакторов непрерывного действия в тех многочисленных случаях, когда применение трубчатых аппаратов идеального вытеснения , по указанным выше причинам, полностью исключено. Каскадный вариант (рис. П1. 1,5), представляющий собой систему котлов с мешалками, позволяет варьировать количество включенных аппаратов и таким образом облегчает переход от одного вида процесса к другому. В пользу этого варианта говорит также простота конструкции. самих аппаратов. Колонный вариант (рис. П1. 1,г) выполняется в форме развитого по высоте реактора [c.78]

Простейшим аппаратом непрерывного действия является трубчатый реактор, в котором реагенты смешивают (перед поступлением или уже в самом реакторе) и пропускают через трубки таким образом, чтобы исключить перемешивание в направлении движения потока, т. е. здесь налицо приближение к режиму идеального вытеснения. Как и при работе с реактором периодического действия, состав реакционной массы изменяется во времени при подаче реагентов в трубчатый реактор непрерывного действия с постоянной скоростью продолжительность реакции для данной порции питания отсчитывается с момента ее поступления в реактор, так что можно вычертить изменение состава по длине трубки реактора. [c.232]

Зависимость относительной производительности реакторов вытеснения и смешения от конверсии для реакций различных порядков приведена на рис. 3.14, из которого видно, что различие по производительности тем больше, чем выше конверсия и порядок реакции. Следовательно, в большинстве случаев наиболее высокопроизводительными являются реакторы непрерывного действия идеального вьггеснения. Вместе с тем широко распространенные гетерогенные процессы, особенно сопровождаемые быстрыми высокоэндотермическими реакциями, требуют применения аппаратов с интенсивным перемешиванием взаимодействующих фаз. Для увеличения производительности таких реакторных устройств часто применяют их секционирование или используют каскад последовательно соединенных аппаратов. [c.132]

В работе [106] модель, использованная в [184], модифицирована для случая неоднородного псевдоожиженного слоя. Модель являлась развитием двухфазной теории [123] течения газа через псевдоожиженный слой. Каталитические частицы рассматривались в качестве отдельной фазы. Предполагалось, что температура частицы и концентрация реагента внутри нее зависят от времени пребывания частицы в системе. В отличие от [184] в работе [106] рассматривался реактор непрерывного действия по катализатору с непрерывным вводом и выводом частиц твердой фазы. Исследовано два предельных случая, в одном из которых газ в плотной фазе слоя считался идеально перемешенным, в другом рассматривался режим идеального вытеснения в газе плотной фазы. Во всех случаях газ в разбавленной фазе слоя (фаза пузырей) считался движущимся в режиме идеаль- [c.157]

В реакторах непрерывного действия идеального смешения или омежуточного типа получается больше побочных продуктов,, м в реакторах периодического действия или реакторах непрерыв-го действия идеального вытеснения [10]. Вследствие явления вы-гвания в реакторах непрерывного действия, работающих по прин-пу идеального смешения, часть реакционной смеси задерживается ительное время, во много раз превосходящее среднее время на-ждения смеси в реакторе. Это явление приводит к тому, что в реак-рах непрерывного действия идеального смешения при синтезе но-лачных феноло-формальдегидных смол образуются резольные олы, отлагающиеся на стенках реактора и в переточных трубках, связи с этим представляет интерес опубликованная схема аппара-рного оформления непрерывного метода синтеза новолачных фено--формальдегидных смол [И]. [c.443]

Чтобы найти результаты процесса при больщом изменении состояния системы, т. е. для реактора в целом, требуется- решение дифференциальных уравнений скорости от начального до конечного состояния системы. Это решение различно для разных типов химических реакторов. Каждый реактор характеризуется своим математическим уравнением, совместное решение которого с дифференциальными уравнениями скорости и теплопередачи дает возможность решить поставленную задачу. Это наиболее просто достигается для идеальных химических реакторов. Существует три типа идеальных реакторов их классификация основана на структуре потока реакционной массы. Один из них — периодический, а два других — непрерывного действия идеального вытеснения и полного смешения. [c.220]

Непрерывный реактор идеального вытеснения (рис. 48) является частным случаем непрерывно действующих аппаратов вытеснения, в которых реакционная масса движется вдоль оси потока, вытесняя последующие слои. Условие идеальности такого аппарата состоит в том, что каждый элемент реакционной массы в данном поперечном сечении движется вдоль оси потока с одинаковой линейной скоростью. Этим исключаются торможение потока насадкой или стенками и диффузионные явления, из которых особенно существенно обратное, или продольное перемешивание вдоль оси потока. При стационарном режиме работы, I е [c.221]

Полимеризация может быть осуществлена в реакторе с мешалкой, а также в трубчатом реакторе. Оба реактора непрерывного действия. Первый относится к аппаратам идеального смешения, второй — к аппаратам идеальнего вытеснения. Аппараты идеального смешения характеризуются постоянством концентрации реагентов во всем реакционном объеме. Постоянство концентрации обеспечивается тщательным и мгновенным перемешиванием поступающей жидкости с имеющейся в аппарате реакционной средой. Расчетное и фактическое время пребывания частиц в реакционной зоне неодинаково, что объясняется большими скоростями диффузии и изменением концентрации частиц по длине аппарата вследствие проскоков. [c.94]

Две интересные работы были проведены сотрудниками лаборатории Шелла. В первой из них изучали перемешивание твердых частиц путем добавления в слой меченых (радиоактивным изотопом) зерен катализатора и отбора проб через определенные интервалы времени из различных точек слоя. Были исследованы три промышленные установки каталитического крекинга. Распределения времени пребывания, найденные описанным методом, говорят о том, что псевдоожиженные слои в регенераторах и реакторах непрерывного действия приближаются по рабочему режиму к системе полного перемешивания. Наблюдаемые отклонения от этого режима обусловлены наличием байпасов, малоподвижных зон катализатора, участков с идеальным вытеснением или сочетанием перечисленных факторов. [c.259]

При исследовании реакторов непрерывного действия удобно выделить два предельных случая, рассмотренных выше, — реактор идеального смешения и реактор идеального вытеснения. Ряд промышленных полимеризационных реакторов емкостного типа с мешалками различной конструкции больше всего соответствует перво модели, в то время как трубчатые, колонноподобные и червячные реакторы чаще всего описывают второй моделью. [c.349]

Переходя таким путем от времени к пространственной координате, мы как бы представляем реактор идеального вытеснения в виде непрерывной совокупности реакторов периодического действия кинетика реакций в каждом из этих реакторов описывается одним и тем же уравнением (1,11) при одинаковых начальных условиях значение же времени, которому отвечает состояние реакционных систем, непрерывно изменяется вдоль их цепочки. [c.18]

Исследования гидродинамических характеристик реальных реакторов непрерывного действия, какими являются аэротенки, циркуляционные окислительные каналы, биологические пруды, а также более сложные системы, составленные из данных сооружений, показывают значительные отклонения от идеальных режимов. Указанные отклонения в первую очередь вызваны тем, что в реальных системах протекают побочные гидродинамические процессы, обусловливающие в общем случае наличие в одном реакторе следующих типов потока идеального вытеснения, идеального смешения, проскока подаваемых загрязнений, возврата активного ила, поперечного и продольного перемешивания, а также зон с не-установившимся питанием, полузастойных и застойных зон. [c.159]

Режим движения реакционной среды. На рис. 1-4 представлены два типа реакторов непрерывного действия. В первом реакторе элемент объема движется, не смешиваясь с предыдущим или последующим элементами объема. Состав элемента объема будет изменяться последовательно по длине реактора вследствие химической реакции. Реактор не имеет ни одного механического конструктивного прпснособления для перемешивания и характеризуется большими значениями соотношений между длиной и диаметром. При движении через реактор элемент объема, вероятно, ведет себя так же, как поршень в цилиндре, вытесняя все, что находится перед ним, поэтому такой реакционный аппарат называют реактором с полным вытеснением (реактором идеального вытеснения). [c.28]

Таким образом, трубчатые аппараты идеального вытеснения нельзя, рассматривать в качестве универсальных реакторов непрерывного действия. Их можно рекомендавать для ведения процессов полимеризации в стойких водных эмульсиях и в некоторых случаях для полимеризации и поликонденсации в растворах. [c.76]

Шахтные печи — это реакторы непрерывного действия, реакционная зона которых вьшолнена в виде вертикальной шахты круглого или прямоугольного сечения (рис. 6.42). Шахта заполнена кусковым материалом (шихтой). Исходный твердый материал загружается сверху и медленно опускается по мере отвода твердых продуктов реакции в нижней части шахты. Газ подают снизу, а газообразные продукты реакции выводятся из верхней части шахты. Таким образом, газовая и твердая фазы движутся противотоком в режиме, близком к идеальному вытеснению. [c.129]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология