Адиабатическая реакция в аппарате идеального вытеснения

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]

Расчеты показывают, что, несмотря на высокую экзотермичность процесса хлорирования БК ( =-184 кДж/моль), тепловой режим в зоне протекания реакции проблем не вызывает. Даже при адиабатическом режиме работы трубчатого турбулетного реактора-хлоратора (без теплосъема) возрастание температуры в зоне реакции АТ, определяемое из соотношения AT=qAП/ pp (q- тепловой эффект реакции хлорирования, кДж/моль АП - количество образующегося продукта, моль/м Ср - средняя теплоемкость реакционной смеси, кДж/кгтрад, р- средняя плотность среды, кг/м , при хлорировании БК (12-15%-й раствор) молекулярным хлором в трубчатом аппарате, работающем в оптимальном режиме идеального вытеснения в турбулентных потоках, не превышает 3 1°. Другими словами, можно считать, что процесс протекает в квазиизотермических условиях и не требует внешнего или внутреннего теплосъема, а также специальных перемешивающих устройств. [c.345]

Ввиду высокой экзотермичности окисления адиабатические реакторы не нашли применения в этом процессе. Гораздо больше распространен трубчатый реактор со стационарным слоем катализатора, находящимся в трубах и охлаждаемым через межтрубное пространство хладоагентом (рис. 107,а). Трубы имеют диаметр 10—25 мм, что способствует лучшему отводу тепла и установлению более равномерной температуры по диаметру. С целью луч-щего использования катализаторного объёма реагенты подают в аппарат предварительно подогретыми. Наилучшим способом отвода выделяющегося тепла является испарение" в межтрубном пространстве водного конденсата, генерирующего водяной пар того или иного давления в зависимости от температуры реакции. Иногда используют охлаждение посторонним теплоносителем (расплавы солей, даутерм), который, в свою очередь, охлаждается кипящим водным конденсатом, дающим технологический пар. Преимуществами трубчатых контактных аппаратов является простота их устройства и обслуживания, а также близость к модели идеального вытеснения, способствующая повышению селективности недостатки таких аппаратов — неравномерность температуры по слою катализатора, малая доля полезного объема и, как следствие, большой расход металла. [c.502]

Реакция окисления ЗОа протекает с большим выделением тепла, которое необходимо отводить в процессе реакции. Отвод тепла можно осуществлять как непосредственно из слоя катализатора в контактных аппаратах с внутренним теплообменом, так и между слоями катализатора в многослойных контактных аппаратах. Для улучшения условий теплоотвода возможно применение псевдоожижениых слоев катализатора. В настоящей время наиболее широко применяются неподвижные слои катализатора. Большинство используемых в настоящее время контактных аппаратов для окисления 302 являются многослойными, с адиабатическими слоями катализатора и с отводом тепла между слоями. Однако возможен отвод тепла и непосредственно из слоя катализатора, например в трубчатых аппаратах. Математическая модель такого контактного аппарата с внутренним теплоотводом описывается следующей системой уравнений (для слоя идеального вытеснения) [c.76]

Рассмотрим конструкторские расчеты отдельного адиабатического реактора с неподвижным слоем катализатора. Такой реактор, в частности, используется для реакции дегидрирования бутилена в бутадиен (см. 8.3.2), поэтому полезно привести расчеты его, выполненные в [3, с. 244]. Кроме того, по гидродинамическим условиям реактор дегидрирования близок к аппарату идеального вытеснения. Катализатор может быть размещен одним слоем или несколькими (например, тремя) слоями в последнем случае осуществляется дробная подача (между этими слоями) водяного пара. [c.111]

Пример 111-11. Для обратимой экзотермической реакции (111,194), проводимой в ступенчатом адиабатическом реакторе идеального вытеснения, имеющем N ступеней, найти минимальное время пребывания т реагентов в аппарате [c.131]

По кривым га " —Ха легко подобрать оптимальный по производительности вариант реакционного узла для кинетического уравнения любого вида. Так, для экзотермических реакций, проводимых в адиабатических условиях, кривая обратной скорости имеет вид, сходный с изображенным на рис. 75, и эти реакции также выгоднее всего осуществлять в последовательных аппаратах полного смешения и идеального вытеснения. [c.317]

Технологическая схема прямой гидратации этилена (рис. 80) состоит из нескольких непрерывно протекающих операций 1) приготовления исходной парогазовой смеси, 2) гидратации этилена, 3) нейтрализации паров продуктов, образующихся в результате реакции, 4) рекуперации тепла рециркулирующих потоков и 5) очистки циркулирующего газа. Гидратация этилена проводится в контактном аппарате, который для защиты от коррозии выкладывается красной медью. Этилен, сжатый компрессором, смешивается с водяными парами и вся смесь направляется в теплообменник и затем в печь, откуда парогазовая смесь при 280° С поступает в гидра-татор, который заполнен твердым катализатором на высоту 8,5 м. Время контакта 18—20 с. Необходимую для процесса температуру исходной смеси можно получить смешением этилена с перегретым паром высокого давления (около 70-10 Н/м ). По режиму работы гидрататор приближается к адиабатическому реактору идеального вытеснения. [c.194]

Адиабатические процессы происходят без отвода (или подвода) тепла из слоя катализатора при ламинарном потоке газа, текущего по принципу идеального вытеснения. В результате температура по высоте слоя изменяется по уравнению адиабаты пропорционально тепловому эффекту реакции Гр, концентрации основного исходного реагента в газовой смеси и степени его превращения х. Уравнение адиабаты в зависимости от известных параметров процесса и задачи расчета выражается различно [27, 138, 172, 178]. Так, для однослойного аппарата, хорошо теплоизолированного снаружи (см. рис. 11.7), применяют следующие уравнения (со знаком плюс для экзотермических и минус — для эндотермических процессов) [c.72]

Реакция 2-го порядка типа А — В проходит в аппарате идеального вытеснения на пористом катализаторе, работающем во внутрикинетической области. Реакция идет с выделением тепля, но скорость отвода тепла велика по сравпепию со скоростью его выделения, поэтому температуру внутри зерна можно считать постоянной и равной температуре в ядре потока. Условия в аппарате адиабатические. [c.139]

Пример 111-11. Для обратимой экзотермической реакции (III, 194), проводимой в ступенчатом адиабатическом реакторе идеального вытеснения, имеющем N ступеней, найти минимальное время пребывания х реагентов в аппарате и распределение его по ступеням, обеспечивающее заданную степень превращения исходпого реагента А. [c.125]

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]

Реакцию гидратации проводят в аппарате непрерывного действия, который называют гпдрататором. Он представляет собой полую стальную колонну диаметром 1,5 м и высотой 10 м. Во избежание коррозии под действием фосфорной кислоты корпус и днище выкладывают листами красной меди. Катализатор насыпают в реактор слоем на высоту 8,5 м. Смесь этилена и паров воды проходит сверху через слой катализатора и выводится из нижней части гидрататора. Ввиду малой степени превращения и небольшой теплоты реакции гидрататор не нуждается в охлаждении. По режиму работы гидрататор приближается к адиабатическому реактору идеального вытеснения. [c.267]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология