Полное смешение Идеальное вытеснение или смешение

Все используемые в промышленности реальные химические реакторы отличаются от идеальных, так как обеспечить режим полного вытеснения или полного смешения практически невозможно. Б трубчатых реакторах, которые по своей конструкции близки к аппаратам полного вытеснения, соседние элементы потока взаимодействуют вследствие турбулентности потока. Это приводит к частичному перемешиванию соседних слоев, т. е. нарушению режима идеального вытеснения. [c.229]

Реактор (см. рис. 3.67) представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с переменным сечением по высоте. Наличие кипящего слоя позволяет классифицировать аппарат как реактор идеального вытеснения с одинаковым временем пребывания углеводородных молекул в реакционной зоне. С другой стороны, колебание объемных скоростей в кипящем слое выравнивает концентрации реагентов. Этот фактор, а также изотермичность слоя позволяют считать аппарат реактором полного смешения. Гомогенность кипящего слоя и обеспечение тепловой защиты аппарата создают интегрально-адиабатические условия, что значительно повышает константу скорости реакции и эффективность работы реактора. [c.390]

Типовые модели выбираются в зависимости от структуры потоков в аппарате, в котором осуществляется процесс. Наиболее часто используют одну из трех гидродинамических моделей (рис. 2-2) 1) полного (или идеального) вытеснения 2) полного перемешивания или идеального смешения 3) промежуточную модель. [c.41]

Режим полного смешения (перемешивания) представляет собой противоположный режиму идеального вытеснения предельный случай поведения потока в аппарате. При этом считается, что сразу же после входа в аппарат все элементы потока хаотически перемещаются по всему объему аппарата с очень большой (в пределе - с бесконечной) скоростью. Следовательно, любая порция только что вошедшего в аппарат потока имеет равную с другими частями потока вероятность покинуть аппарат. Ближе всего к режиму полного смешения оказываются режимы работы аппаратов с интенсивно работающими перемешивающими устройствами (рис. 1.56) или аппараты с псевдоожиженным слоем дисперсного материала, когда речь идет о времени пребывания отдельных порций (или даже отдельных частиц) потока дисперсного материала в объеме псевдоожиженного слоя. [c.139]

Типовые модели выбираются в зависимости от структуры потоков в аппарате, в котором осуществляется процесс. Наиболее часто используют следующие гидродинамические модели (табл. 2.1) 1) полного (или идеального) вытеснения 2) полного перемешивания, или идеального смешения 3) диффузионную модель 4) ячеечную модель. Третья и четвертая модели являются промежуточными между первой и второй. [c.40]

Итак, для многих систем сложных реакций, чтобы получить высокую селективность, выгодно проводить процесс в реакторах идеального вытеснения. Однако применение последних не всегда возможно (например, при сравнительно медленных реакциях или при необходимости перемешивания реакционной смеси в гетерофазных процессах). В таких случаях получению достаточно высокой селективности способствует применение каскада реакторов полного смешения или секционированных аппаратов. Это можно наглядно показать на рассмотренном ранее примере параллельных реакций с уравнением дифференциальной селек- [c.347]

Таким образом, в зависимости от технологических требований и технико-экономических показателей процесса в каждом конкретном случае необходимо стремиться использовать аппараты с режимами, близкими к режимам полного смешения или вытеснения. Качественную и количественную оценку отличия реального режима от идеального можно выполнить различными методами. В настоящее время разработаны следующие методы определения перемешивания в аппарате [c.92]

О ячеистая модель переходит в идеальную модель полного смешения, а при оо — модель полного вытеснения. В этом смысле число N является мерой перемешивания в реакторе, и, следовательно, его роль в ячеистой модели аналогична критерию Пекле в диффузионной модели. Очевидно, что адекватность ячеистой модели процессу в реальном реакторе в значительной степени будет определяться выбором величины числа N. [c.82]

Можно провести расчет трубчатого реактора на основе каскада реакторов смешения, если подробно исследованы оба пограничных случая реактора полного (идеального) вытеснения и непрерывнодействующего реактора смешения. Все частицы реагента, поступившие в трубчатый реактор полного вытеснения (рис. 11-4), имеют одинаковое время пребывания (движутся сплошным потоком), и, следовательно, не появляется никаких изменений скорости в радиальном направлении и не возникает диффузия в продольном направлении -v 0). [c.207]

В работающем с рециркуляцией реакторе, таким образом, выход ниже, чем в идеальном трубчатом реакторе (полного вытеснения), и выше, чем в реакторе полного смешения. На рис. 13-29 скорость реакции представлена в виде функции концентрации, а также показаны концентрации на выходе из реактора полного вытеснения (с ) и реактора полного смешения (с о). Выходная концентрация реагирующего компонента при конечном отношении рециркуляции может быть найдена путем линейной интерполяции, если соответствующий [c.286]

Наиболее простой вид уравнения материального и теплового балансов принимают для реакторов полного перемешивания (идеального смешения) и реакторов полного (идеального) вытеснения. [c.293]

Сложность описания и расчета теплообмена с учетом реальных условий его протекания во многом объясняет тот факт, что в настоящее время теплообменную аппаратуру рассчитывают по моделям, предполагающим режим полного вытеснения теплоносителя либо его полное смешение. Эти крайние случаи режимов течения теплоносителя обоснованы для определенных конструкций теплообменных аппаратов и видов теплоотдачи, однако в большинстве случаев использование модели идеального смешения и вытеснения теплоносителя дает погрешность в расчете. В связи с этим возникает необходимость использования более реальных моделей движения теплоносителей, обладающих одновременно достаточной простотой. [c.69]

Для системы, имеющей распределение времени пребывания аналогичное распределению в модели идеального смешения, величина / может лежать между нулем (смешение на молекулярном уровне) и единицей (случай полного разделения). Для системы, соответствующей модели идеального вытеснения, где частицы потока не смешиваются, степень разделения достигает максимального значения /=1. [c.107]

Проследим неоднозначность определения концентраций при режиме с полным использованием исходных и промежуточных реагентов для реакций второго порядка, протекающих в реакторах идеального смешения и идеального вытеснения в системе реактор — узел разделения . Продукты реакции разделяются в ректификационной колонне, разделительная способность которой для упрощения анализа принимается бесконечной. В качестве рецикла используется дистиллят, а конечные продукты реакции, имеющие наименьшую летучесть, отбираются из куба колонны. [c.132]

Полное преврашение вещества А может быть достигнуто лишь при Лд > к2/к1 применение реактора идеального вытеснения в этом случае выгоднее, однако с ростом Лд разница в объемах реакторов идеального вытеснения и смешения уменьшается. [c.292]

Уравнения (УП,34) и (УП,35), выражающие материальный баланс по веществам А я R для реактора идеального вытеснения, полностью правомерны для проточного реактора идеального смешения и являются исходными при получении уравнений, характеризующих полный состав продуктов в реакторах этого типа. [c.193]

Поток идеального вытеснения и поток идеального смешения являются двумя крайними формами перемешивания в первом случае отсутствует внутреннее смешение элементов жидкости, во втором — происходит их полное внутреннее смешение. [c.310]

По степени смешения исходных веществ с продуктами реакции в проточных реакторах различают два предельных режима идеального вытеснения и полного (идеального) смешения [17], а также промежуточные режимы неполного смешения, при которых и проводятся производственные химические процессы. [c.70]

Рнс. 39. Зависимость фактического выхода продукта х и концентрации исходного вещества С от времени по закону действующих масс для процессов а — идеального вытеснения б—полного смешения. [c.73]

Контактные аппараты с высокими фильтрующими слоями катализатора соответствуют режиму, приближающемуся к идеальному вытеснению, а реакторы кипящего слоя при небольших высотах слоев и скоростях газа, превышающих в два и более раз критическую скорость взвешивания, могут приближаться к полному смешению. [c.74]

Расчетные кривые для аппарата 1 — идеального вытеснения г — полного смешения. Размер частиц катализатора (в мм) 3 — 0,20 4 — 0,38 5 — 0,75 6 — 1,50. [c.96]

Образование в слое крупных пузырей и осевое (продольное) перемешивание газовой фазы сильно уменьшают движущую силу процесса и снижают скорость его [1—3, 54, 55, 63—73]. Неоднородность взвешенного слоя по концентрации твердых частиц (наличие пузырей), характеристики пузырей и перемешивание газов подробно рассмотрены в главе I. Действие пузырей и перемешивание приводят к тому, что в лабораторных аппаратах малого сечения наблюдаются режимы перемешивания между идеальным вытеснением и полным смешением (см. главу III). Для примера на рис. 55 приведены типичные результаты лабораторных опытов [63]. Они показывают, что в реакторе малого размера (трубки диаметром 30 и 73 мм) совместное влияние проскока г аза в виде пузырей и перемешивание газов сказы- [c.96]

Для режима идеального вытеснения 0 = 0 и Ре = оо, для полного смешения = сх5 и Ре = 0. Следовательно, при возрастании -степени перемешивания Ре уменьшается от оо до 0. [c.99]

Здесь т — доля газа, поступающего в реактор идеального вытеснения — т) — доля газа, поступающего в реактор полного смешения (1 — п) — доля непрореагировавшего газа из-за явления проскока . [c.275]

В настоящее время для расчета массообменных аппаратов широко используются представления об идеализированных моделях. Чаще всего принимают, что поток жидкости или газа в аппарате можно представить моделью идеального вытеснения или полного смешения. В реальных реакторах режим движения потоков никогда не удовлетворяет полностью этим идеализированным моделям и носит промежуточный характер. Поэтому желательно оценить отклонение реального потока от идеального. [c.157]

Для расчета реакторов используют их идеализированные модели. Обычно выделяют три типа идеальных реакторов а) периодический полного смешения б) проточный идеального вытеснения в) проточный полного смешения. [c.89]

Дифференциальное уравнение (VI.81) характеризует кинетику синтеза аммиака при режиме идеального вытеснения. По данным практики можно полагать, что на первых четырех полках колонны синтеза со взвешенными слоями катализатора гидродинамические условия близки к полному смешению. Для определения высоты слоя катализатора при режиме смешения уравнение (VI. 81) с учетом соотношения (VI. 82) преобразуется к виду [c.150]

По степени смешения исходных веществ с продуктами реакции различают предельные режимы идеального вытеснения и полного (идеального) смешения [2, 3, 28, 32, 65—67], а также промежуточные режимы неполного смешения, характерные для производственных реакторов. [c.44]

В промышленных реакторах большого диаметра нередко самопроизвольно устанавливается внутренняя частичная циркуляция отдельных реагирующих потоков, приводящая к разбавлению сырья продуктами превращения, снижению движущей силы процесса и нередко к изменению его направления [8, 9]. Интенсивная внутренняя циркуляция наблюдается также при барботаже газа в многофазных гидрогенизационных реакторах такую циркуляцию специально создают для получения тонких дисперсий или эмульсий из несмешивающихся компонентов реакционной смеси. Кроме того, для управления скоростью или смещения термодинамического равновесия в отдельные зоны сложных реакторных устройств нередко подают высокоактивный реагент, склонный к побочным превращениям возможен противоток компонентов, рециркуляция непревращенного сырья или отдельных реагентов и др. Все это приводит к неравномерному распределению концентрации по пути реагирующего потока, далекому от распределения при идеальном вытеснении или полном смешении. Помимо двух указанных существенных осложнений [c.137]

Проточные аппараты непрерывного действия в зависимости от характера движения потока делятся на аппараты полного (идеального) вытеснения, полного (идеального) смешения и промежуточного типа. [c.6]

Промежуточное место между аппаратами идеального смешения и идеального вытеснения занимают аппараты, в которых фактическое время пребывания частиц отличается от расчетного меньше, чем в аппаратах идеального смешения, но больше, чем в аппаратах идеального вытеснения. В таком аппарате промежуточного типа (рис. 4,В) не происходит полного смешения предыдущих и последующих объемов вещества, однако здесь не наблюдается и полного вытеснения их. Соответственно [c.30]

Гидродинамическая структура жидкостного потока в колонном биореакторе может соответствовать идеальному перемешиванию при наличии контура циркуляции, или приближаться к идеальному вытеснению при прямоточном взаимодействии барботируемого газа и питательной среды, что позволяет применять эти аппараты для широкого класса процессов культивирования аэробных микроорганизмов [20]. Необходимая величина скорости сорбции кислорода, с учетом потребления кислорода микроорганизмами, достигается в основном расходом газовой фазы и относительной скоростью движения газового и жидкостного потоков. В работах [5, 12, 20] рассмотрены примеры использования секционированных колонных бнореакторов в процессах микробиологического синтеза. В многоступенчатом колонном биореакторе, состоящем из секций, разделенных перфорированными тарелками, подача субстрата осуществляется на нижнюю тарелку, а вывод суспензии микроорганизмов — сверху. Дополнительно к турбулизацин жидкости барботируемым газом в ряде аппаратов применяется механическое пере.мешнванпе за счет лопастных мешалок, находящихся в каждой секции колонны и помещенных на центральной оси. Движение жидкости и газа в ферментере обычно противоточное. За счет дополнительного механического перемешивания каждая секция колонны работает как ячейка полного смешения. [c.206]

Зависимость селективности от степени превращения позволяет выбрать оптимальную модель реактора для максимального выхода целевого продукта В (рис. 33). Выход продукта в реакторе идеального вытеснения или же реакторе смешения периодического действия определяется площадью под кривой зависимости 5в от х в непрерывно работающем реакторе полного смешения — площадью прямоугольника, равной 5в- а. Если селективность с увеличением степени превращения уменьшается (рис. 33,а,б), выход также будет уменьшаться. В этом случае площадь под кривой будет бoльuJe площади прямоугольника и, следовательно, предпочтителен реактор идельного вытеснения или реактор периодического действия. Каскад реакторов полного смешения (рис. 33,6) даст более высокий выход, чем единичный реактор полного смешения. Если с увеличением степени превращения селективность возрастает (рис. 33, е), то по заштрихованным площадям видио, что выход в реакторе полного смешения будет значительно выше, чем в реакторе идеального вытеснения или реакторе периодического действия. При этом использование каскада реакторов не рекоменду- [c.101]

В случае реактора выгеснения простейший метод расчета основан на предположении о поршневом течении, тогда как упрощающим допущением для реакторов смешения является модель об идеальном перемешивании. При хорошем перемешивании и достаточно малой вязкости жидкости отклонения от данной модели обычно много меньше, чем от модели идеального вытеснения. Ван де Васс [1] исследовал влияние перемешивания на степень приближения к идеальной модели. Согласно его данным, время перемешивания определяется мощностью мешалки. По утверждению Данквертса [2] для полного перемешивания необходимо, чтобы за время, много меньшее, чем среднее время пребывания, жидкость, находящаяся вблизи выхода из аппарата, отбрасывалась под воздействием мешалки к его входу. I [c.81]

Более надежными с точки зрения общности являются теоретические модели реактора. Они, как правило, сложны, но при использовании вычислительной техники исследование таких моделей возможно, поэтому в последнее время они часто применяются. Здесь иногда удается нрименить стандартные модели идеальных реакторов (идеального вытеснения, полного неремешивания, диффузионную), а также различные их комбинации параллельные зоны идеального, вытеснения, последовательно соединенные зоны полного смешения и идеального вытеснения, параллельное соединение зон полного смешения и идеального вытеснения, байпас с различной комбинацией зон, последовательное соединение зон полного смешения (ячеечная модель). Такие модели подробно описаны [121, 129]. Но они далеки от отображения истинного протекания процессов и поэтому формальны, а рекомендации, сделанные на их основе, относятся только к конкретным условиям. [c.117]

Изменекия гидродинамической обстановки в реакторе, происходящие при изменении скорости газового потока (Шг) и высоты пенного слоя (Н), позволяют исследовать работу реактора по моделям идеального вытеснения, полного смешения, ддффузионной илв ячеечной. В ходе исследований производится определение, корректировка коэффициентов, проверяется адекватность моделей и исследуется влияние указанных переменных параметров на коэффициент массопередачи к. п. д. и интенсивность работы абсорбера,. [c.229]

В проточном аппарате полного смешения исходный материальный поток, поступая в аппарат, мгновенно и идеально перемешивается со всей массой уже находящегося в нем продукта и в таком виде частично выводится из аппарата. Поэтому каждый из указанных параметров принимает для всего объема аппарата постоянное значение, совпадающее с конечной величиной .того параметра, с которой продукт и выводится. Если аппарат полного смешения используется в качестве реактора, в который подается реагирующая смесь, то происходит неравномерная (по длительности) обработка отдельных порций сырья— некоторая часть поступающих веществ проходит реактор быстро и, следовательно, выдерживается в зоне реакций меньшее время, чем это необходимо другая часть, наоборот, длительно задерживается в реакторе. Эти и некоторые другие недостатки приводят к тому, что обычно проточные аппараты полного смешения по свэим показателям уступают аппаратам полного вытеснения. Однако при необходимости показатели работы аппаратов полного смешения могут быть улучшены либо путем установки вместо одного аппарата нескольких, последовательно соединенных между собой, либо путем внутреннего секционирования (см., например [20, 21]). [c.7]

В многокамерном адсорбере с кипящим слоем (рис. XIV-9) газ последовательно проходит через перфюрированные тарелки (газораспределительные решетки) 1, имеющие переточные трубы 2, по которым твердые частицы адсорбента стекают со ступени на ступень, противотоком к потоку газа. При псевдоожиженном адсорбенте на каждой ступени взаимодействие фаз приближается к режиму идеального смешения, в то время как для аппарата в целом это взаимодействие близко к режиму идеального вытеснения. В таких условиях газ более равномерно распределяется по площади поперечного сечения аппарата, сводится к минимуму проскок газа без взаимодействия с адсорбентом и увеличивается время взаимодействия фаз. В результате достигается более равномерная и полная отработка зерен адсорбента. [c.577]