Плотные слои как химический реактор

Другим примером двухфазной системы, смоделированной путем объединения двух простейших моделей, может служить каталитический реактор с плотным слоем твердых частиц. Следуя Лью, Арису и Амундсону (1963 г.), можно предположить, что газ (жидкость) находится в поршневом потоке, а химическая реакция происходит только внутри твердой фазы и может изменять состав газа (жидкости) только путем переноса между фазами. Тогда уравнения мо- [c.20]

Предположения, касающиеся перемешивания газа в плотной фазе псевдоожиженного слоя. Считается [148, 150, 151 ], что перемешивание газа в плотной фазе слоя может быть описано при помощи диффузионной модели. При этом коэффициент перемешивания От определяется либо по результатам экспериментального исследования перемешивания газа, либо выбирается таким образом, чтобы достичь лучшего согласования результатов расчета по модели химического реактора и экспериментальных данных". В ряде работ [147, Г49, 152, 153] используется допущение о том, что газ в плотной фазе слоя движется в режиме идеального вытеснения (От = 0). Используется также [147, 153] допущение об идеальном перемешивании (0,п = °о) газа в плотной фазе слоя. Могут использоваться и другие модели перемешивания газа. Например, в работе [67, с. 334] допускается наличие направленного вниз движения газа в плотной фазе слоя. [c.209]

В данном разделе будет приведена математическая модель неизотермического химического реактора, предложенная в работе [169]. Рассматривается случай, когда твердые частицы непрерывно вводятся в реактор с псевдоожиженным слоем и выводятся из него. Предполагается, что твердые частицы имеют одинаковый размер, форму и физические характеристики. Используется допущение о том, что твердые частицы достаточно малы и сопротивлением тепло- и массопереносу внутри частиц можно пренебречь, а также, что псевдоожиженный слой можно разбить на две фазы газовые пузыри и плотную фазу слоя. Считается, что можно пренебречь изменением физических характеристик газа в результате изменения концентрации реагента и температуры газа и той частью объема псевдоожиженного слоя, которая занята расположенными вне газовых пузырей частями областей циркуляции газа. Предполагается, что весь газ сверх количества, необходимого Для минимального псевдоожижения, проходит через слой в виде пузырей, т. е. [c.235]

В тех случаях, когда твердая фаза допускает ее переработку в плотных слоях, находят применение в качестве химических реакторов аппараты шахтного типа. Примером аппарата этого типа может служить шахтная печь для производства кальцинированной соды (рис. 206). Печь представляет собой цилиндрической формы шахту 4 [c.272]

Движение жидкой фазы кипящего слоя испытывает под влиянием пузырей весьма существенные возмущения. Большое значение при моделировании химических реакторов имеет особый характер обмена жидкой-среды, заключенной в пузыре, со средой, заполняющей промежутки между частицами в плотной фазе. [c.57]

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]

В предыдущих разделах данной главы при анализе массообмена газового пузыря с плотной фазой псевдоожиженного слоя предполагалось, что целевой компсшент не вступает в химическую реакцию в плотной фазе слоя и не адсорбируется твердыми частицами. Поэтому изложенные в этих, разделах результаты можно применять при математическом моделировании химических реакторов или тепломассообменных аппаратов с псевдоожиженным слоем только в том случае, если протекание химической реакции или адсорбционного процесса существенно не влияет на скорость массообмена газового пузыря с плотной фазой слоя. Цель данного раздела — построение математической модели массообмена газо- вого пузыря с плотной фазой псевдоожиженного слоя при наличии химической реакции.. [c.203]

В других реакторах с неподвижным слоем твердый реагент расположен плотным слоем на дне реакционной камеры. Жидкий или газообразный реагент однородного или неоднородного состава может вводиться в реакционную камеру однократно или в потоке. Он занимает свободное пространство над твердым реагентом (рис. 4.1, б и в). Очевидно, в этом случае реакция происходит только благодаря диффузии жидкого или газообразного реагента через порошкообразную массу к реакционной поверхности раздела. Вообпце говоря, если диффузия медленная, то наблюдается градиент не только для концентраций компонент жидкой или газообразной фазы, но и для степени химического воздействия на твердое веш ество. Кроме того, если жидкая или газообразная фаза подводится в потоке, то возникает второй градиент в горизонтальном направлении (рис. 4.1, в). [c.88]

А. Описание условий теплообмена. Важрюсть плотно-упакованных слоев связана с большим разнообразием инженерных разработок, в которых они используются. Часто встречающаяся и важная область их применения в химической индустрии — проточные неадиабатные каталитические реакторы. [c.435]

Повьш1ение активности катализаторов открыло возможность улучшить аппаратурное оформление каталитического крекинга с переходом от плотного псевдоожиженного слоя к разреженному. Згот технологический прием начал разрабатываться еще для аморфных катализаторов, но их низкая активность вынуждала обеспечить более частный контакт сьфья и катализатора, а это обусловливало вторичный крекинг бензина и повышенное газообразование. Введение новых реакторов с новыми цеолитсодержащими катализаторами дало еще 9,6 6 добавочного выхода бензина, который сейчас достигает 65%. Дальнейшее повышение выхода бензина становилось невозможным без химического преобразования сьфья, так как в этом случае легкий циркулирующий газойль (221-354°С) имел плотность 0,9659 и содержал 53% полициклических углеводородов, а тяжелый циркулирующий газойль, выкипающий выше 354°С, — соответственно 1,037 и 8 6%. Содержание водорода в последнем понижалось до 6,5% и его крекинг давал до 90% кокса. Поэтому дальнейшее повышение выхода бензина могло быть осуществлено только за счет гидрирова -ния полициклической ароматики. [c.24]

Выполненные физико-химические исследования / I / и результаты опытно-тфомышленной проверки / 2 / показали принципиальную возможность промышленной реализации перспективного процесса получения одного из крупнотоннажных продуктов органического синтеза-сероуглерода из газообразных углеводородов и серы в реакторе с электротермическтл гоевдоожиженным слоем графитовой насадки. В данной работе рассматриваются вопросы математического описания исследуемого процесса, когда псевдоожиженный электротермический слой графитовой насадки используется как промежуточный теплоноситель, РеакцЕИ синтеза сероуглерода происходят в обеих 11>азах слоя. Предполагается, что плотная фаза слоя находится при изотермических условиях, Те > То [c.16]

Экспериментальному исследованию массообмена пузыря с непрерывной фазой посвящена работа Стефенса, Синклера и Поттера [26]. В иредиоложеиии полного смешения газа в области циркуляции в [26] исследовался массообмен между областью циркуляции и непрерывной фазой слоя. Кратко опишем методику работы [261. В минимально ожиженный слой инжектировалась цепочка пузырей. Размер пузырей в процессе подъема не увеличивается. Трасер вводился в плотную фазу слоя вблизи свободной поверхности. В условиях опыта существенную роль играло обратное смешение газа. Измерялись профили концентрации в различных поперечных сечениях плотной фазы слоя. Использовалась простейшая одномерная математическая модель реактора с обратным перемешиванием (химических превращений нет). Сопоставление предсказываемого моделью продольного распределения концентрации в плотной фазе слоя с измеренным позволило определить коэффициенты массообмена пузыря с п.тотной фазой. Измеренные радиальные профили концентрации усреднялись при этом по сечению слоя. Исследовалась зависимость коэффициентов массообмена от параметров нсевдоожиженного слоя. [c.124]

При моделировании, расчете и оптимизации работы реакторов стремятся применить идеальные гидродинамические модели полного омешения или идеалыного вытеснения (ом. с. 283). Для реакторов со стационарным (фильтрующим) слоем катализатора во многих случаях применима модель идеального вытеснения при адиабатическом или политермическом температурном режиме. Для описания каталитических процессов в аппаратах КС непригодны идеальные модели смешения и вытеснения. Наличие газовых пустот (пузырей) в слое катализатора и перемешивание газа и твердых частиц усложняют протекание химических процессов. Это обстоятельство находит отражение в математических моделях реакторов для таких систем, называемых двухфазными. Особенностями таких моделей является то, что реакция не протекает в зоне пузырей, а изменение концентрации реагирующих веществ происходит за счет массообмена с плотной частью слоя. В настоящее время для расчета реакторов КС широко используется так называемая пузырчатая модель, которая была исследована на процессе окисления 50г и дала хорошую сходимость с экспериментом в варианте, когда в плотной части слоя происходит полное смешение. В связи с этим можно рекомендовать эту модель для расчета и оптимизации каталитических реакторов КС окисления 50г в первой ступенп контактирования системы ДК/ДА, при этом слои катализатора изотермичны по высоте. Расчет высот слоев катализатора сводится к решению системы уравнений [c.266]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология