Реакторы массопередачи

В действительности, однако, вопрос об устойчивости адиабатического слоя более сложен. Если он представляет собой неподвижный слой катализатора и существует заметное сопротивление внешней массопередаче к поверхности зерен катализатора, то возникают новые проблемы устойчивости, так как каждое зерно может работать в высокотемпературном или низкотемпературном режиме. При некоторых условиях стационарный режим слоя зависит от начального состояния при пуске реактора. Этот вопрос исследован Амундсоном и Лю (см. библиографию на стр. 252), но подробное его изложение выходит за рамки настоящей книги. [c.249]

VI-7. Толуол нитровали смесью водных растворов азотной и серной кислот в реакторе непрерывного действия при 35 °С с такой скоростью перемешивания, что влияние массопередачи можно не учитывать . Скорость реакции, выраженной в [c.199]

Для полного расчета реактора требуется знание начальных и граничных условий, таких как характер теплопередачи у стенок реактора или заданные температуры стенки. Для получения численных решений необходимы экспериментальные данные по коэффициенту трения, эффективной теплопроводности и эффективной диффузии, или по коэффициентам тепло- и массопередачи. Обзор данных для неподвижного и кипящего слоев твердых частиц приведен ниже. [c.245]

Скорость реакции.может не определяться стадией массопередачи, однако расчет реактора на основе массопередачи может оказаться полезным, так как этим путем определяются минимальные размеры аппарата, что может иметь значение в экономических исследованиях. [c.283]

Такие научные дисциплины, имеющие важное значение в химической технологии, как гидравлика, теплопередача, массопередача, дают много соотношений между соответствующими параметрами процесса. Эти соотношения позволяют осуществлять проектирование промышленной аппаратуры при помощи ограниченного количества опытных данных. Проявляется большой интерес и прилагается много усилий для разработки подобных обобщений также и в области химических реакторов, однако из-за сложности этой проблемы здесь не удалось пока достигнуть значительных успехов. Следовательно, как правило, приходится главным образом основываться на данных конкретных экспериментальных исследований. [c.339]

Метод, использующий единичный реактор аналогично широко применяемой в химической технологии единице переноса (в массопередаче). Этот метод, по-видимому, целесообразен при изучении некоторых вопросов химической кинетики. [c.341]

Ценность метода единичного реактора зависит, конечно, от успеха, с которым им можно пользоваться для корреляции данных. Корреляции многих данных по массопередаче были найдены в виде зависимости высоты единицы переноса от физических свойств веществ и условий процесса. Высота аппарата, необходимого для проведения данного процесса, может быть тогда найдена умножением ВЕП на Единицы реактора могут найти применение в гетерогенных процессах, в которых существенным фактором таблица 78 является диффузия, так как высоты единиц диффузионного переноса массопередачи и химического сопротивления,возможно, удалось бы скомбинировать некоторым образом в одну общую единицу. До сих пор, однако, не найдено соотношение для высоты единичного реактора, так что метод в настоящее время интересен только вследствие имеющейся аналогии. [c.351]

Основным агрегатом технологической схемы производства любого химического продукта обычно является химический реактор. Химический реактор — это аппарат, в котором осуществляются взаимосвязанные процессы химического превращения, массопередачи и теплообмена. Существует большое количество различных типов и конструкций химических реакторов, которые можно классифицировать по ряду признаков. Мы ограничимся приведением некоторых сведений о классификации реакторов по типу массопередачи, характеру движения реагирующей смеси в реакторе и условиям теплообмена. [c.14]

Ограничимся рассмотрением реакторов идеального смешения, для которых математические модели сводятся к системам обыкновенных дифференциальных уравнений. Реакторы, модели которых составляются в настоящей главе, различаются по типу массопередачи, условиям теплообмена и кинетике реакций. [c.39]

Если при стационарном режиме состояние реактора не изменяется во времени и не является термодинамически равновесным, то оно представляет собой стационарное состояние. Для реактора, находящегося в стационарном состоянии, концентрации реагентов и температура остаются постоянными, несмотря на протекание процессов химического превращения, массопередачи и теплообмена. [c.61]

В-третьих, в реакторах для проведения гетерогенных и гетеро-генно-каталитических процессов имеет место различный характер границы раздела фаз, тип массопередачи и, следовательно, ее механизм, хотя во всех случаях химической реакции предшествует перенос вещества через границу раздела фаз. [c.12]

I — высота реактора S — площадь поперечного сечения реактора к о — объемный коэффициент массопередачи кр — константа скорости реакции е — объемная доля дисперсной фазы яр — коэффициент распределения. [c.13]

Скорость химической реакции пропорциональна концентрации с, а скорость массопередачи — разности агф — с. Сумма этих движущих сил всегда равна х (I) гр. На некотором расстоянии от входа в реактор после перехода части реагента из транспортной фазы в реакционную обычно наступает состояние, близкое к динамическому равновесию [c.13]

При этом интегральная скорость химической реакции зависит от реакционного объема, а интегральная скорость массопередачи — от высоты реактора, поскольку линейная скорость дисперсной фазы почти не зависит от плош,ади поперечного сечения аппарата. Поэтому в общем случае эффективность многофазного реактора зависит как от его объема, так и от высоты. [c.117]

В двухфазном гетерогенно-каталитическом реакторе, изменяя при постоянной величине объема Ур отношение 8 я I, можно иногда наблюдать изменение эффективности аппарата. Однако в гетерогенно-каталитическом реакторе скорость химической реакции и массопередачи зависят только от линейной скорости сплошной фазы. В двухфазном жидкостном реакторе (ДЖР) интегральный эффект массопередачи зависит от времени пребывания дисперсной фазы, которое определяется высотой реактора и практически не зависит от его сечения. [c.117]

Приведенные данные свидетельствуют о значительном влиянии массопередачи на термическую устойчивость ДЖР. При достаточно больших значениях % или система термически устойчива, так как повышение температуры быстро переводит процесс в диффузионную область. При малых значениях разогрев реактора в результате колебаний температуры приводит к [c.178]

В предыдущем разделе было показано, что термическая устойчивость ДЖР характеризуется соотношением скоростей химической реакции, тепло- и массопередачи. Действительно, кривые, приведенные на рис. 9.2 и 9.4, показывают, что в большинстве случаев реактор термически устойчив уже при у 0,9, т. е. наличие сравнительно небольшого диффузионного сопротивления часто обеспечивает термическую устойчивость реактора. Однако температурная зависимость скорости процесса определяется не только изменением скорости химической реакции. [c.178]

Как это ни парадоксально, но при расчете химических реакторов жидкость — жидкость или жидкость — газ гораздо чаще приходится сталкиваться с обычной физической массопередачей, чем с массопередачей, осложненной химической реакцией. Этот факт является следствием физической природы и механизма влияния химической реакции на скорость процессов переноса. [c.226]

Этот факт оказывает определяющее влияние при расчете скорости массопередачи и коэффициентов массопередачи к поверхности катализатора в двухфазных и многофазных гетерогенно-каталитических реакторах. В реакторах этого типа реакция протекает на поверхности или в объеме зерна катализатора. Поэтому при вычислении коэффициентов массопередачи к поверхности катализатора влияние химической реакции обычно не учитывается. [c.227]

В подавляющем большинстве двухфазных жидкостных реакторов жидкость—жидкость или жидкость—газ химическое взаимодействие происходит в сплошной фазе. Поэтому наибольший интерес при расчете скорости массопередачи, осложненной химической реакцией, представляет случай, когда процесс массопередачи лимитируется сопротивлением сплошной реакционной фазы. [c.237]

Формулы (13.15), (13.28) и (13.36) позволяют моделировать тарельчатый аппарат в тех случаях, когда по каким-нибудь причинам прямой расчет коэффициентов массопередачи не может быть осуществлен и мы не можем рассчитывать тарельчатую колонну как каскад распылительных колонн. Эти формулы практически представляют собой формулы аддитивности массопередачи в секционном реакторе и позволяют, проводя эксперименты на малой модели (одна секция), переходить к многосекционному аппарату. [c.257]

Для численного решения математической модели реактора необходимо иметь значения величин к ,, к 1, 115 , е и 5. Значения величин /Ср,. и полученные экспериментальным путем, были приведены выше. Значения 1) , е и 5 могут быть получены расчетным путем. Однако в данном конкретном примере мы не будем останавливаться на гидродинамическом расчете реактора, так как расчет реактора со столь сложной математической моделью, включающей девять реакций и массопередачу по семи компонентам, займет слишком много места. Эти вопросы будут рассмотрены нами в дальнейшем на примере процесса с более простым химизмом. Применительно же к реактору синтеза ДМД примем 5 = 1 м е = 0,086 [c.309]

Конструкция реактора должна обеспечивать поддержание определенных значений следующих основных параметров процесса 1) времени реакции 2) температуры в различных точках реакционной зоны 3) давления в реакторе 4) скорости массопередачи к активной поверхности катализатора и между фазами (для многофазных процессов) 5) активности катализатора. [c.261]

Исследованию и расчету колонных химических реакторов и процессам абсорбции и десорбции в колонных аппаратах посвящена об-щирная литература. Больщинсгво работ относится к экспериментальному изучению конкретных систем и получению эмпирических формул дпя расчета аппаратов. В ряде работ применяются пленочная и пенетрационная модели массопередачи с химическими реакциями, изложенные в гл. 6. Поскольку, однако, эти модели разработаны для случая постоянства концентрации хемосорбента и абсорбтива (экстрактива) в сплошной и дисперсной фазах, их применение дпя расчета прямо- и противоточных аппаратов затруднено. Обычно при расчете колонных аппаратов полагают, что коэффициент ускорения массообмена вследствие протекання химических реакций постоянен по высоте колонны. Это допущение может привести в ряде случаев к существенным ошибкам. [c.286]

Пользуясь этим, Горт дал определение числа единичных реакторов Л 2 (по аналогии с числом единиц массопередачи), необходимых для достижения определенной степени превращения [c.350]

Колонны с насадкой, часто применяемые для осуществления чисто физических процессов массопередачи, используются также и для проведения гетерогенных реакций. Например, кожухотрубный реактор с насадкой для непрерывного хлорирования бензола состоит из ряда труб диаметром 102 мм и длиной около 7,6 м, заполненных керамическими кольцами Рашига диаметр кожуха аппарата 1,22 л, пропускная способность составляет около 35 т бензола1сутки. Для уменьшения образования полихлорбензолов температура в реакторе поддерживается ниже 43 °С за счет циркуляции в межтрубном пространстве охлаждающей воды. [c.360]

Книга является монографией, наиболее полно освещающей и обобщающей вопросы теории и практики процессов химического взаимодействия газов и жидкостей. В ней рассмотрены физикохимические основы и дано математическое описание этих процессов, их кинетика в различных гидродинамических условиях работы газожидкостных реакторов, абсорберов и их лабораторных моделей, элементы расчета соответствующих аппаратов. В книге приведено большое количество числовых примеров. Ряд разделов может спужить ценным пособием для экспериментаторов в области процессов массопередачи. [c.4]

Безденежных А. А., Вил ьдтгрубе В. Б., Теор. основы хим. технол., 4, 808 (1970). Исследование массопередачи из пузырей воздуха в барботажных реакторах (при окислении смеси ацетальдегида, циклогексанона и этилацетата). [c.268]

Н S 1 а п g Т. С., R е i 1 1 у Р., Сап. J. hem. Eng., 47, 514 (1969). Массопередача с химической реакцией. Каталитическое окисление ацетальдегида в барботажном реакторе. [c.283]

Псевдогомогенная модель. Еслп скорость массопередачи велика по сравнению со скоростью реакции rgif, то по всему объему реактора устанавливается равновесие между газовой и жидкой фазами, и для расчета процесса в РВГЖП достаточно решить уравнение (5.13), дополняя его уравнением равновесия между газом и жидкостью 56 [c.241]

VIII-8), что в его экспериментальном диапазоне зависимость между j i и к, по существу, не зависит от изменения высоты осевшего слоя (к аналогичным выводам пришли также Оркатт с соавт. и Ланкастер ). Это означает, что эффективности катализатора в верхней и нижней частях реактора сопоставимы. Данное заключение примечательно, так как, согласно измерениям, дискретная фаза диспергирована более тонко в основании, чем в верхней части псевдоожиженного слоя со свободно барбо-тирующими пузырями Эти наблюдения качественно объяснимы, если предположить, что уменьшение поверхности пузыря и скорости переноса по высоте слоя сопровождается одновременным понижением скорости реакции за счет падения концентрации реагента (т. е. перемешивание в непрерывной фазе неполное). Следовательно, если, например, скорость реакции была бы лимитирующим фактором в основании слоя, то это положеняе должно было бы еще сохраниться на выходе из него, где скорости реакции и массопередачи были бы меньше и в результате не наблюдалось бы никакого влияния высоты слоя на его характеристику. Иная ситуация может возникнуть при больших расходах газа, когда возможно уменьшение скорости межфазного обмена газом из-за образования очень больших пузырей или при высоких скоростях реакции. [c.367]

Вопрос о соотношении скоростей массопередачи и химической реакции обычно рассматривают в связи с существующими представлениями об области протекания процесса. Понятие о кпнетичест ой, диффузионной и переходной областях протекания процесса было введено Франк-Каменецким [30] в 1947 г. В течение последующей четверти века эти представленпя переходили из одной монографии в другую и из одного учебника в другой. При этом в большинстве работ полностью игнорировался тот факт, что Франк-Каменецкий рассматривал конкретный случай реакции первого порядка в гетерогенно-каталитическом реакторе для системы газ — твердое тело [31]. Более того, даже применительно к этому случаю формулировки [c.14]

Для расчета реакторов целесообразно подразделить реакции в жидкостях на две группы 1) очень быстрые реакции, скорость которых на поряд.чи превышает скорости процессов переноса, имеющих место в жидкостных системах 2) реакции, протекающие со скоростями, сравнимыми со скоростями указанных процессов. К первой группе относятся реакции между неорганическими молекулами, диссоциированными на ионы, ко второй — практически все реакции органических соединений. Скорость реакций первой группы не может быть лил1итирующей для всего реакторного процесса. Казалось бы, вид кинетического уравнения и значения самой скорости несущественны для расчета реактора. Действительно, это справедливо для достаточно грубых расчетов, не учитывающих влияния химической реакции на формальные значения коэффициентов массопередачи. Однако прп более точных расчетах, где указанные эффекты учиты- [c.27]

Сначала рассмотрим более общий случай исключения влияния межфазного массопереноса. Характер температурной зависимости (энергия активации) не может служить в жидкофазных реакциях надежным критерием оценки по ряду причин. Вследствие возможного клеточного диффузионно-контролируемого механизма или ионного характера реакции истинная энергия активации реакции может быть малой. Далее, как указывалось в предыдущем разделе, наблюдаемая температурная зависимость может быть следствием изменения коэффициентов распределения реагентов между фазами. Вблизи критической области такое влияние может быть особенно сильным и сказывается такнлб на соотношении объемов фаз. Наконец, в жидкостях, в отличие от газов, сам коэффициент диффузии зависит от температуры экспоненциально, причем эффективная энергия активации диффузии в вязких жидкостях составляет заметную величину. Поэтому обычно о переходе в кинетическую область судят ио прекращению зависимости скорости реакции от интенсивности перемешивания или барботажа. Здесь, однако, есть опасность, что при больших скоростях перемешивания может наступить автомодельная область, а ири очень интенсивном барботаже измениться гидродинамический режим. В результате объемный коэффициент массопередачи может стать инвариантным к эффекту перемешивания и ввести, таким образом, в заблуждение исследователя. В трехфазных каталитических реакторах этот прием более надежен ири условии неизменности соотношения фаз в потоке. [c.74]

Вопрос о коэффициенте межфазного массопереноса в случае катализсггора в виде утопленной насадки изучен недостаточно. Можно предполагать, что при достаточно малой толщине пленки жидкости на поверхности катализатора будет проявляться влияние химической реакции на коэффициент массопередачи, аналогично тому, как это показано в гл. 13 для двухфазного реактора. Однако поскольку доля такой поверхности в общей поверхности [c.189]

В общем случае в многофазном жидкостном реакторе (МЖР) воз-монлна массопередача как через сферическую, так и через плоскую границу раздела фаз. Массопередача через плоскую границу раздела фаз имеет место в трехфазных системах, когда, например, реакционная фаза образует пленку на поверхности твердого катализатора. Задача расчета скорости массопередачи в этом случае возникает сравнительно редко. Наиболее типичным для МЖР является случай массопередачи через сферическую границу раздела фаз между пузырями или каплями транспортной фазы и реакционной сплошной фазой. Этот случай и будет рассмотрен нами подробно. [c.194]

Реакция озонирования циклододецена (первого порядка по цик-лододецену) имеет очень большую константу скорости /Ср 10 с , что приводит к чисто диффузионному механизму протекания процесса в барботажной колонне. Необходимая высота реактора может быть вычислена по скорости массопередачи, осложненной химической реакцией. Так как скорость химического взаимодействия очень велика, то для расчета можно использовать формулу (12.95) [c.310]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология