Реакторы гетерогенных процессов

Лекция 3. химическое равновесие в технологических процессах. Скорость технологических процессов. Способы увеличения скорости процесса. Лекция 4. Общие закономерности гетерогенных процессов. Равновесие и скорость гетерогенных процессов. Влияние механизма гетерогенного процесса на скорость химико-технологического процесса, 4.2. Химические реакторы [c.282]

Вслед за кратким обзором основных понятий и терминологии кинетики химических реакций рассмотрены реакции в гомогенных средах, неизотермические процессы, проточные реакторы, гетерогенные каталитические процессы, реакции в слое зернистого материала и методы моделирования. В конце дано очень краткое описание типов химических реакторов, применяемых в промышленности. [c.10]

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]

Методы технологического расчета и подбора параметров значительно отличаются для различных типов реакторов. При рассмотрении основных закономерностей была установлена сложность классификации химико-технологических процессов и соответствующих реакторов Й10 характеру операции (периодические и непрерывные) фазовому составу реагирующих масс (различные группы гомогенных и гетерогенных процессов), тепловому эффекту процесса (экзо- и эндотермические), наивысшей температуре (низко- и высокотемпературные), применяемому давлению (вакуумные, под атмосферным и высоким давлением), степени перемешивания (смешения и вытеснения), температурному режиму (адиабатические, изотермические и политермические). [c.80]

Проанализируем специфические особенности реакторов рассматриваемых типов и сопоставим их с отличительными признаками других типов реакторов. Прежде всего, очевидным становится наличие принципиальных различий между гетерогенными и гетерогеннокаталитическими реакторами. При этом трехфазные гетерогеннокаталитические реакторы в определенной мере сочетают свойства гетерогенного и гетерогенно-каталитического реакторов при некотором преобладании свойств последних. Каковы же основные отличительные особенности гетерогенного процесса [c.11]

Уравнения (VII.23) достаточно записать только для ключевых веществ, так как концентрации всех остальных реагентов можно выразить через ключевые с помощью линейных соотношений (см. раздел 11.2). При расчете процесса с неподвижным катализатором под и надо понимать фильтрационную скорость потока IV, т. е. скорость, рассчитанную на полное сечение аппарата, равную истинной средней скорости, умноженной на долю свободного объема е. Выражения для функций и в случае гетерогенного процесса должны быть составлены с учетом как кинетических, так и диффузионных факторов поэтому для квазигомогенной модели расчет реактора всегда должен быть предварен анализом процессов на отдельном зерне катализатора, позволяющим установить макроскопическую скорость процесса в единице объема слоя. [c.283]

В книге рассмотрены вопросы расчета химических ре-акц/1Й, протекающих в типичных для процессов химической технологии реакторах. Изложены основы кинетики гомогенных н гетерогенных процессов, приведены рекомендации по составлению материального и энергетического балансов реакторов, освещены вопросы их гидродинамики. Рассмотрена термодинамика химических реакций. Даны примеры расчетов и задачи для самостоятельного решения. Книга дополнена обзорной статьей о современных направлениях работ в области моделирования химических реакторов и исчерпывающей библиографией. [c.4]

На схеме УП1-15, в изображен реактор идеального вытеснения, который часто используют для проведения гетерогенных процессов [c.223]

Первостепенную роль играет катализатор. Катализаторы, применяемые для гетерогенных процессов, помимо высокой активности должны обладать стабильностью, избирательностью дейстВ Ия, максимальной длительностью работы, легкостью регенерации и т. д. По способу применения катализаторы подразделяют на две группы стационарные и подвижные. При работе со стационарными катализаторами последние помещают в реакторы и через них пропускают гидрируемые вещества с водородом. С уменьшением активности катализатора его регенерируют в реакционных колоннах. [c.151]

Большое распространение гетерогенных процессов обусловило широкое использование в реакторах специальных приемов и средств для улучшения массообмена между фазами высокие линейные скорости газа (в реакторах для гетерогенно-каталитических процессов), барботажные устройства, различного рода насадки и тарелки, устройства для механического перемешивания реакционной среды и т. д. [c.119]

Рассмотрим общие закономерности протекания реакций в проточном реакторе. В гетерогенном процессе реагируют только те вещества, которые адсорбированы на поверхности. Скорость т гетерогенной химической реакции определяют как количество вещества, реагирующего в единицу времени на единице площади поверхности катализатора [c.448]

По назначению химические реакторы делят на реакторы для гомогенных процессов, реакторы для гетерогенных процессов и реакторы для гетерогенно-каталитических процессов. [c.125]

Реакторы для гетерогенных процессов конструируют с учетом обеспечения наилучших условий массопередачи, создания возможно большей поверхности контакта фаз и ее обновления в ходе процесса, обеспечения необходимого режима движения компонентов в каждой фазе. Конструкция реакторов этого типа существенно зависит от агрегатного состояния компонентов процесса. [c.125]

Нитрование нафталина — процесс гетерогенный, поэтому его ведут при перемешивании. Замечено, что при регламентном режиме перемешивания скорость процесса при повышении температуры от 150 до 160°С возрастает примерно в 1,8 разя, а если интенсивность перемешивания снизить вдвое, то при таком же изменении температуры реактора скорость процесса по- [c.120]

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]

Гетерогенное гидрирование проводится при нормальном или повышенном давлении в замкнутом реакторе (периодический процесс) или в проточной установке. Восстанавливаемое вещество, контактирующее с твердым катализатором, может находиться в жидкой (жидкость, раствор) или газовой фазе. [c.76]

Нередко составляют баланс для какой-либо одной фазы гетерогенного процесса, происходящего в реакторе. Тогда, вследствие перехода веществ из одной фазы в другую, масса веществ, поступающих в реактор в составе данной фазы (например, газовой), не равна массе веществ, выходящих из реактора. В реакторе происходит накопление или убыль количества веществ в данной фазе. При этом общее уравнение материального баланса, например для газовой фазы, принимает вид [c.27]

Классификация каталитических реакторов по фазовому при-, / знаку определяет конструкцию реактора. Гетерогенно-каталитические процессы могут происходить в газовой и жидкой фазах с твердым или жидким катализатором. Подавляющее большинство промышленных каталитических процессов осуществляется в газовой фазе на твердых катализаторах. [c.235]

Для проведения гомогенных процессов применяются все основные типы реакторов, рассмотренных в гл. П1. Устройство реакторов для проведения гомогенных процессов проще, чем устройство реакторов для гетерогенных процессов, ввиду легкости перемешивания. Все реальные аппараты занимают промежуточное положение между аппаратами идеального вытеснения и полного смешения. Движущая сила процесса в реальных реакторах меньше, чем в реакторах идеального вытеснения. Следовательно, в реакторах для гомогенных процессов перемешивание необходимо усиливать только до перехода процесса из диффузионной области в кинетическую, дальнейшее же усиление перемешивания снижает скорость процесса. В некоторых случаях бывает необходимо усиление перемешивания и в кинетической области, например, для устранения местных перегревов реакционной смеси, для усиления теплопередачи между реакционной смесью и теплообменными поверхностями и т. п. Конструкции реакторов зависят от характера среды (газ, жидкость), параметров процесса и свойств соединений, участвующих в реакциях. [c.145]

Кинетические уравнения и принцип расчета реакторов для гетерогенных процессов определяются также характером перемешивания реагирующих фаз и взаимным направлением их движения. В двухфазных гетерогенных системах для каждой из фаз возможны оба идеальных режима перемешивания — идеального вытеснения и полного смешения. В двухфазных гетерогенных системах могут быть различные комбинации движения реагирующих потоков, например, если обе фазы находятся в режиме, близком к идеальному вытеснению, то возможны их прямоточное, противоточное, и перекрестное направления (см. гл. П, с. 61). Основные виды контакта двух фаз при идеальных гидродинамических режимах показаны на рис. 74. В этой схеме не учтена возможная сегрегация жидкости в системах Ж — Г и Ж — Ж. Идеальные модели положены в основу конструирования реакторов для проведения целого ряда гетерогенных процессов. Кинетика процессов, конструкции применяемых реакторов и методы их расчета определя- [c.155]

Реакторы для проведения гетерогенных процессов в системе Г—Ж не имеют характерных особенностей и служат типовой аппаратурой, в которой на химических заводах осуществляют также физические массообменные процессы и операции — физическую абсорбцию и десорбцию, испарение, дистилляцию и ректификацию, промывку газов, теплообмен. В таких же реакторах осуществляют и хемосорбционные процессы (например, в производстве соды, минеральных кислот, ряда органических веществ). В табл. 5 приведены некоторые типы реакторов для процессов в системе Г—Ж, систематизированные по принципу устройства и режиму движения фаз. Все эти типы реакторов фактически работают при промежуточных режимах, приближающихся к одной из идеальных моделей перемешивания. [c.167]

Таблица 7. Типы реакторов для гетерогенных процессов в системе Ж—Т

Если заменить Гна и к Т)х на к Т)/ , то уравнение (4.124) будет полностью совпадать с уравнением (4.80), описывающем неизотермический процесс на поверхности твердой частицы в гетерогенном процессе, которое было проанализировано в разделе 4.7.2 о критических тепловых явлениях в гетерогенном процессе. Решение уравнения (4.80), как и уравнения (4.124), имеет 1 или 3 корня, а, следовательно, в проточном адиабатическом реакторе идеального смешения возможно существование одного или трех стационарных режимов процесса (рис. 4.61, а). Положительная обратная связь между тепловыделением в реакторе и отводом теплоты из него с нагретым прореагировавшим потоком обуславливают возможность появления неоднозначных стационарных режимов. [c.195]

Периодическидействующий реактор полного перемешивания. Реакторы периодического действия используются в промышленности почти исключительно для проведения реакций в жидкой фазе или гетерогенных процессов с участием жидкости. Это типовые аппараты для малотоннажных производств, с которыми приходится иметь дело, например, в фармацевтической промышленности. В случае процессов в газовой фазе реакторы периодического действия находят применение главным образом для лабораторных исследований кинетики реакций. [c.299]

Реакторы для гетерогенных процессов с твердой фазой [c.212]

Рис. 4.71. Схемы реакторов для гетерогенных процессов с твердой фазой (Г — газ, ТВ — твердый компонент)

Нарисуйте схемы реакторов для гетерогенных процессов газ (жидкость)—твердое и объясните их работу. Приведите примеры промышленных процессов, в которых при.меняются такие реакторы. [c.225]

Рис. 2.79. Схемы реакторов для гетерогенных процессов с твердой фазой. Пояснение в тексте

Реакторы для газожидкостных гетерогенных процессов (рис. 2.81). Принципиально взаимодействие газа с жидкостью осуществляют тремя способами прямоточное или противоточное движение сплошных потоков газа и жидкости барботаж газа через жидкость (газ диспергирован в объеме жидкости) разбрызгивание жидкости в газе (жидкость диспергирована в объеме газа). [c.165]

ГЕТЕРОГЕННЫЙ РЕАКТОР - расчет процесса в реакторах с гетерогенной реакцией типа газ-твердое . Предусмотрены расчеты в проточном и периодическом единичном реакторах, в каскаде реакторов в режимах смещения ( кипящий слой ) и вытеснения ( адсорбер ) с учетом полидисперсности твердого материала и изменения в реакторе концентрации газообразного реагента в течение процесса. [c.469]

В нефтехимическом производстве нашли широкое распространение полые барботажные аппараты с высоким слоем жидкости. Несмотря на простоту конструктивного оформления и высокую эксплуатационную надежность, они обладают рядом недостатков малой удельной поверхностью фазового контакта, создающейся только за счет барботажа, низкой степенью диспергирования газовой фазы в жидкой. В силу этого их эффективность как реакторов для гетерогенных процессов, идущих в диффузионной области, оказывается относительно низкой. [c.130]

В практических расчетах не всегда присутствуют все три фазы, может быть несколько веществ в какой-то одной фазе, а тогда уравнение (4.10) может упрсицаться или усложняться. Нередко материальный баланс составляется для какой-нибудь одной фазы гетерогенного процесса, происходящего в реакторе. Тогда в процессе перехода веществ пз одной фазы в другую масса веществ, поступающих в реактор в составе этой фазы (например, газовой), не равна массе веществ, выходящих из реактора. В реакторе увеличивается или уменьшается масса веществ в данной фазе. В этом случае общее уравнение материального баланса, например для газовой фазы, примет вид [c.63]

Вопросы, рассматриваемые в этой главе, излагаются более подробно и на более высоком уровне в книге Петерсена Анализ химических реакций (см. библиографию, стр. 147). Здесь мы сможем только обсудить простейшие случаи и указать их связь с обш,ей проблемой анализа химических реакторов. В предыдущих главах для описания процесса мы нсио.тхьзовали функцию г (I, Т), которая определяет скорость-реакции в единице объема реактора. Применение этой функции, безусловно, оправдано в случае гомогенного процесса. Однако было бы желательно сохранить тот же способ описания и при расчете гетерогенных процессов, таких, как каталитические газофазные реакции в неподвижном слое таблетированного катализатора. В разделе VI. обсуждаются связанные с этим вопросом трудности и ограничения. Многих затруднений можно избежать, введя понятие об определяющей стадии (раздел VI.2). В последующих разделах будут исследованы некоторые характеристики процессов адсорбции (раздел VI. 2), внешней массопередачн (раздел VI.3) и внутренней диффузии (раздел VI.4). Затем мы постараемся обобщить эти явления (раздел VI.5) и вкратце остановимся на некоторых эффектах, связанных с конечной скоростью теплопередачи (раздел VI.6). Структура главы показана на рис. VI. . [c.119]

Подобные соотношения справедливы и для гетерогенных процессов. В качестве линейного размера вместо радиуса реактора применяется диаметр частиц, а вместо линейной скорости используется объемная скорость 5. Семь безразмерных комплексов, характеризующих гетерогенный процесс, перечислены в табл. 74, где они пронумерованы от (Н) до (л), причем только шесть из них являются независимыми. Выражение 4130рсТ характеризует увеличение теплоотвода за счет излучения по сравнению с теплопроводностью . [c.345]

Книга Расчеты химико-технологических процессов написана в соответствии с принятой программой курса Общая химическая технология и содержит задачи по составлению материальных и тепловых балансов, по равновесию и кинетике гомогенных и гетерогенных процессов, расчеты химических реакторов и др. Каждый раздел снабжен типичными примерами и задачами для самостоятельного решения. Указанные расчеты составлены на основании производственных и проектных данных ряда научно-исследовательских и проектных институтов, а также химических комбинатов и заводов. Отдельные примеры взяты из известных руководств М. Е. Позина и др. Расчеты по технологии неорганических веществ , С. Д. Бескова Техно-химические расчеты , О. Левенш-пиля Инженерное оформление химических процессов , С. Бей-ласа Химическая кинетика и расчеты промышленных реакторов и других, причем в каждом таком примере в тексте сделаны особые оговорки. [c.3]

Вибрационные и пульсационные колонны с перфорированными тарелками применяют в химической промышленности главным образом для процессов жидкостной экстракции и в качестве химических реакторов для гомогенных и гетерогенных процессов. В вибрационных колоннах п емешивание и диопер-гирование жидкостей осуществляется в результате возвратнопоступательного движения перфорированных тарелок, через отверстия которых протекают находящиеся в аппарате жидкости. В пульсационных колоннах с перфорированными тарелками жидкость специальными пульсаторами приводится в колебательное движение. [c.169]

Исходя из физического происхождения причин, приводящих к автоколебаниям, гетерогенно-каталитические системы можно разделить на два класса. К первому классу относятся системы, в которых колебания не связаны с процессами подачи реагирующих веществ в реактор и процессами массопереноса, а их возникновение определяется явлениями, происходящими на поверхности катализатора. Ко второму классу относятся системы, в которых автоколебания скорости реакции существенно зависят от скорости подачи исходных реагирующих веществ в реактор, т. е. колебательное поведение системы обусловливается взаимодействием процессов транспорта реагирующих веществ в реактор с кинетическими потоками возникнования расходования веществ в ходе реакции. [c.316]

Применение полусквозного потока для проведения контактно-гетерогенных процессов, при котором почти исключается рециркуляция продуктов контактирования в реакторе. Процесс протекает в условиях идеального вытеснения и в понижающемся температурном режиме, в результате чего обеспечивается сравнительно высокая селективность процесса дегидрирования н-бутана. [c.239]

Распределение времени пребывания газа в псевдоожиженном слое. В случае каталитических процессов, протекающих в системе газ — твердое тело, данные о распределении времени пребывания газа в слое играют главную роль для нахождения характеристик реакторов. На ранних этапах исследования этой проблемы процессы изучали при помощи модели диффузионного типа. Однако, как оказалось, результаты,-полученные на такой модели, только в относительно узкой области коррелировались с опытными данньийи, особенно для каталитических гетерогенных процессов. Это привело к выводу о том, что диффузионную однопараметрическую модель можно использовать только для весьма приближенного объяснения характеристик псевдоожиженного слоя. [c.292]

Объем реактора для процесса при заданной производительности определяется активностью катализатора, режимом проведения процесса, выбранной конструкцией реактора и возможностями теплосъема. Чем активнее катализатор, тем меньщее время контакта требуется для обеспечения заданного выхода полимера на единицу массы катализатора. Так, гомогенные ванадиевые катализаторы при проведении полимеризации в суспензионном режиме и катализаторы типа используемых фирмой- DSM (Голландия) в растворном режиме обеспечивают возможность работы при наименьшем времени контакта (15—30 мин, давление около 4 М,Па). Гетерогенные каг тализаторы на носителях, применяемые при суспензионной или газофазной полимеризации этилена, требуют более длительного времени контакта (1—2 ч и более при давлении 1,5 МПа). Такое увеличение времени контакта требует соответствующего увеличения объема реактора. [c.135]

Уравнения (VI.3) и (У1.4) служат основой расчета реакторов. Для этого необходимо в первую очередь знать значенце коэффициента к — наиболее характерного показателя эффективности работы реактора. Основная сложность разнохарактерного влияния многих независимых переменных на скорость процесса учитывается именно коэффициентом скорости к. Для гетерогенных процессов в переходной области (для двухфазной системы) [c.154]

Реакторы гетерогенного катализа, особенно контактные аппараты, в которых реагируют газы на твердых катализаторах, весьма разнообразны. Контактные аппараты должны ра- / ботать непрерывно, обладать высокой интенсивностью, обеспечи- г вать режим процесса, близкий к оптимальному, в особенности оптимальный температурный режим, должны иметь минимальное гидравлическое сопротивление, простую конструкцию и легко обслуживаться. [c.235]

Схемы реакторов для осуществления гетерогенных процессов с твердой фазой показаны на рис. 4.71. В простейшем реакторе (рис. 4.71, а) твердое вещество зафужают в реактор, а газ циркулирует [c.212]

Снижая энергию активации диссоциации СН4, поверхность облегчает протекание пиролиза. Поверхность играет и другую функцию, вызывая перераспределение относительной доли продуктов пиролиза. Так, при малом отношении 8/У реактора и больших скоростях подачи пиролизуемого метана образуются в основном этя , этилен и ацетилен [7]. При пиролизе метана на дисперсных поверхностях с достаточно большим отношением 5/У образуется преимущественно углерод, а СгН , С2Н2 практически совсем не образуются [46]. На основе приведенного выше существенным является тот факт, что при образовании значительных количеств газообразных углеводородов оценка гетерогенности процесса пиролиза по интенсивности образования углерода на поверхности содержит принципиальную ошибку. [c.220]

Реакторы для гетерогенных процессов с твердой фазой (рис. 2.79). В простейшем реакторе (рис. 2.79,а) твердое вещество зафужают в реактор, а газ циркулирует через неподвижный слой. В таком реакторе проводят многие процессы адсорбционной очистки газов и жидкостей, например очистку природного газа от серосодержащих соединений (от серы ). Вначале их все гидрируют до HjS, который затем поглощают оксидом цинка ZnO + HjS = ZnS + Н2О. Поглощение H2S протекает в сравнительно узкой зоне слоя, послойно. По мере отработки первых слоев сорбента зона реакции продвигается дальше (рис. 2.80). После появления проскока H2S (неполного его поглощения из-за расходования сорбента) поглотитель заменяют. [c.163]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология