Работа адиабатического реакции

Опишите в общих чертах метод, которым вы решали бы задачу, если бы-теплом реакции нельзя было пренебречь, предполагая, что температура походной смесп равна 150° С и реактор работает адиабатически. [c.265]

Расчет промышленных реакторов непосредственно по данным лабораторных исследований возможен только в простых случаях, например для изотермических или адиабатических реакций в гомогенной среде. Выше уже указывалось, что нужно проводить исследования в промежуточном масштабе. Необходимые для проектирования данные находятся при исследованиях ь полупромышленной или опытной промышленной установках в виде эмпирических зависимостей выхода химического превращения от параметров работы реактора. Нашей целью в основном является достижение в большем масштабе оптимальных условий, полученных в меньшем масштабе. Как и при масштабировании единичных типовых процессов, в этом случае можно использовать теорию подобия. [c.461]

Для получения кинетических. данных наиболее простой путь — осуществление изотермической р аботы интегральных конверторов, так как это ограничивает число переменных и облегчает интегрирование. Однако на практике изотермическая работа редко осуществляется, особенно для реакций с высокими тепловыми эффектами,вследствие ограничений в отводе тепла. Эти ограничения имеют большое значение, потому что плохой контроль за потоком тепла, приводящий к небольшим температурным градиентам в слое, может вызвать очень сильный эффект, поскольку скорость реакции экспоненциально зависит от температуры. При исследовании экзотермических реакций обычно применяют адиабатические трубные реакторы. Система температурного режима осуществляется таким образом, чтобы предотвратить утечку тепла через стенки реактора. Следовательно, профиль температур развивается вдоль длины реактора, размеры последнего зависят от теплоты реакции, теплоемкости реакционной среды и кинетики реакции. Полномасштабные заводские конверторы вследствие низкого соотношения поверхности и объема обычно работают адиабатически, и поэтому адиабатические- конверторы небольшого размера могут быть полезны для испытания на длительность пробега или для моделирования промышленной производительности. Эти конверторы могут работать либо на уровне полупромышленного масштаба, либо как пилотные установки. Адиабатические реакторы в настоящее время применяются для моделирования полномасштабных промышленных условий таких реакций, как высокотемпературная и низкотемпературная конверсия окиси углерода, реакция метанирования и синтез аммиака. [c.56]

Как указывалось выше, протекающие реакции сильно эндотермичны. Расход тепла при производстве бутенов из бутана составляет около 560, а при производстве бутадиена из бутана примерно 1120 ккал на 1 кг целевого продукта. Одновременно протекают побочные реакции, ведущие к образованию легких газов, небольшого количества полимера и кокса. Сжигаемый кокс используется при циклической работе адиабатических реакторов как источник части тепла, требуемого для протекания реакции. Газ можно использовать как топливо, а полимер — в качестве компонента жидких топлив. [c.284]

При газификации тяжелого сырья, наоборот, температура адиабатической реакции (1) может оказаться значительно выше, чем необходимо для удовлетворительного протекания процесса при работе на сырье, содержащем ненасыщенные или ароматические углеводороды. В этом случае для поддержания температуры в желаемых пределах к кислородному или углеводородному потоку добавляют разбавитель — обычно водяной пар. Вместо водяного пара для снижения температур можно применять также двуокись углерода при газификации с воздушным дутьем — без добавления кислорода или обогащения кислородом — функцию разбавителя выполняет азот, содержащийся в воздушном потоке. [c.81]

При постоянной плотности (и соответственно при постоянном Объеме) над системой не производится никакой работы, и, поскольку в адиабатической реакции система не отдает тепла окружению и не получает тепла от него, термодинамическое уравнение энергии на единицу массы будет [c.19]

Ряд других схем комбинированных реакторов для процессов с обратимыми и необратимыми реакциями первого и второго порядка рассмотрен в работах [84, 95—971. Их краткое изложение применительно к комбинациям различных типов адиабатических реакторов приведено в работе [4]. В приложении к практическим расчетам может оказаться полезной модель комбинированного проточного реактора в адиабатических условиях, описанная в работе [97]. Каждый реактор предлагается рассматривать как сумму элементарных реакторов идеального смешения (М) и идеального вытеснения (Т). Введение параметра М позволяет определить, какую часть от всего реакционного объема должен занимать реактор идеального смешения. [c.107]

Эффективность работы ступенчатого адиабатического реактора, в котором проводится соответствующая обратимая реакция, зависит [c.123]

Теоретическая температура реакции. Это — гипотетическая температура, которой достигла бы система, реагирующая адиабатически, при постоянном давлении без производства внешней работы. [c.148]

С аналогичной проблемой приходится встречаться при проведении реакции в любом реакторе без теплообменника. Количество теплоты, выделяемой или поглощаемой во время реакции, пропорционально количеству реагирующих исходных веществ, а следовательно, объему аппарата количество же теплоты, отводимой или подводимой извне, пропорционально поверхности аппарата. Поскольку с увеличением размеров аппарата объем его увеличивается пропорционально третьей степени линейного размера, а поверхность — второй степени, то чем больше аппарат, тем меньшее количество участвующей в обмене теплоты приходится на единицу объема аппарата. С повышением объема системы условия ее работы будут более близки к адиабатическим. В небольших аппаратах легче достигаются изотермические условия проведения процесса. Отсюда следует, что нужно использовать большие аппараты, когда необходимо ограничить внешний теплообмен, и меньшие, когда теплообмен с окружающей средой должен быть интенсивным. [c.404]

Исследование устойчивости адиабатического слоя можно распространить также на случай, при котором в потоке имеется продольное перемешивание. В работе Лин Шин-лина и Амундсона з изучалось влияние продольного перемешивания на профили температур и концентраций в случае одного или нескольких устойчивых состояний. Авторы рассматривали простую необратимую химическую реакцию первого порядка типа А В. [c.285]

Пример П1-3. Каталитический риформинг бензиновых фракций проводится в проточном адиабатическом реакторе. Пары бензина смешиваются с водородсодержащим газом (мольное соотношение 1 5), нагреваются до 480—520° С и при контактировании с зернами катализатора, заполняющего реактор, претерпевают химические превращения, в результате которых получается высокооктановый бензин. Для характеристики этих превращений Смит [15] предложил использовать представления о реакциях парафиновых (П), нафтеновых (Н), ароматических (А) углеводородов сырья. В работе [16] показано, что процесс можно описать схемой [c.104]

Для оценки стационарных режимов зернистого слоя в целом необходимо, таким образом, хотя бы качественно исследовать характер решений уравнений (VI.144) и (VI.145). Заметим, что первые два члена этих уравнений описывают перенос вещества и тепла, соответственно в поперечном и продольном направлениях. Возможны два предельных режима теплопереноса [36]. Первый — почти адиабатический, когда отвод тепла на стенку незначителен и практически все тепло реакции уходит на нагревание реагирующего потока. В этом режиме первый член уравнения (VI.145) пренебрежимо мал повсюду, кроме ближайшей окрестности стенки реактора. Переход трубчатого реактора в почти адиабатический режим является крайне нежелательным, поскольку при этом не решается главная задача аппарата этого типа — обеспечение отвода тепла реакции на стенку — и температура в центре реактора быстро возрастает, вызывая угрозу перехода процесса в диффузионный режим. Желательным обычно является другой предельный режим работы реактора, который можно назвать почти изотермическим. В этом режиме тепло реакции отводится в основном на стенку, а изменение температуры по длине реактора мало. Соответственно второй член уравнения (VI. 145) мал по сравнению с первым и в первом приближении может быть отброшен. Из сравнительной оценки обоих членов ясно, что условие работы реактора в почти изотермическом режиме имеет вид [c.254]

Приближенная теория процесса на утомляющемся катализаторе исходит из допущения, что в каждый момент времени реакция протекает только в тонком слое близ границы, разделяющей уже отравленную и еще работоспособную части реактора. Это предположение-оправдывается с тем большей точностью, чем интенсивнее идет реакция на неотравленном катализаторе и чем быстрее происходит его отравление. Локализации процесса в тонком слое способствует и разогрев зоны реакции при адиабатическом протекании реакции с положительным тепловым эффектом. Нетрудно убедиться, что с момента начала работы реактора через время 1 координата работающего-слоя равна [c.295]

Экспериментальное исследование было выполнено на примере реакции окисления бутана на катализаторе хромит меди на оксиде алюминия. Некоторые эксперименты, связанные с определением рабочего диапазона адиабатических разогревов, были проведены на пропан-бутановой смеси. Принципиальная схема установки аналогична приведенной на рис. 6.23. Установка состояла из двух реакторов, каждый из которых представлял собой вертикальную трубу диаметром 0,175 м и высотой 2,8 м. Высота слоя катализатора в каждом из реакторов равнялась 2-2,4 м. Зерна катализатора были изготовлены в виде цилиндров диаметром 2-6 мм, высотой 4-5 мм. Циклические режимы работы реализовывались поочередным переключением соответствующих вентилей, [c.325]

Интересная особенность автотермического процесса — возникновение гистерезиса. Если при постоянной скорости подачи сырья его температура возрастает, то реакция зажигается при определенной температуре питания [(Т о)з .] и реактор работает у верхней устойчивой рабочей точки. При снижении Т реактор продолжает работать с высокой степенью превращения до тех пор, пока не наступает затухание при температуре питания (Т о)заж- На рис. 1У-13 показана такая диаграмма гистерезиса для адиабатического процесса, построенная с использованием данных рис. IV- 2. В этом частном случае интервал гистерезиса равен (Го)зз . — ( о)зат. = 67 °С следовательно, адиабатический кубовый реактор [c.136]

Прозрачность стекла позволяет наблюдать за ходом процесса. В адиабатических процессах, протекающих при температурах примерно до 120 °С, кожух из стекла, вакуумированный до остаточного давления 10 мм рт. ст., обеспечивает достаточную термоизоляцию аппарата. При более высоких температурах, а также при использовании крупногабаритных аппаратов в качестве термоизоляционного материала применяют стекловолокно в слое изоляции оставляют смотровую щель, предназначенную для визуального наблюдения за ходом процесса (см. разд. 7.7). Важным преимуществом стекла является его высокая коррозионная стойкость. Поэтому многие химические реакции и процессы разделения проводят в аппаратах и установках, изготовленных из стекла или других керамических материалов. Широкому применению стекла в химической промышленности способствует высокая твердость и незначительная шероховатость поверхности стеклянных изделий. Стенки стеклянных аппаратов во время работы незначительно загрязняются и легко поддаются очистке. Ценным свойством стекла является также сравнительно небольшой коэффициент линейного расширения. Использование стеклянных аппаратов при переработке фармацевтических продуктов и однократной или двойной перегонке воды дает возможность получать продукты без запаха, вкуса й, главное, без примесей металлов. [c.325]

Рассмотрим решение задачи о температурной устойчивости работы реактора на примере необратимой экзотермической реакции, протекающей в реакторе полного смешения, работающем при интегральном адиабатическом режиме. [c.234]

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]

В заключение приведем примеры рассчитанных по алгоритму, приведенному в работе [18], зависимостей максимальной температуры во фронте от константы скорости химической реакции (рис. 3.6), величины адиабатического разогрева смеси (рис. 3.7) ж размера (рис. 3.8) зерна катализатора в условиях, когда величиной эффективной продольной теплопроводности по слою можно пренебречь [19]. Приведенные количественные зависимости согласуются с полученными ранее оценками. Отметим лишь влияние раЗ(Мера зерна катализатора в условиях, когда роль продольного переноса тепла пренебрежимо мала. Как видно из выражения (3.566), [c.94]

Существенным отличием между схемами 1, 3 и схемами 2, 4, 5 является использование в них тепла, выделяющегося в процессе реакции. В схемах 1 и 3 тепло запирается в слое катализатора. Для работы же схем 2, 4, 5 необходимым условием является вытеснение части тепла, выделяющегося в реакции, для нагрева отдельных частей слоя катализатора (части Лг или в случае схемы 5 —. Аг и 4з). Это приводит к повышению адиабатического разогрева, при котором [c.156]

Теоретические основы метода. Идея нестационарного метода проведения каталитических процессов в режиме периодического реверса реакционной смеси изложена в работах [1, 2] и уже обсуждалась в гл. 4. Она состоит в подаче в аппарат на первоначально нагретый неподвижный слой катализатора реакционной смеси с низкой температурой при периодическом изменении направления подачи на противоположное. В результате в слое образуется медленно перемещающаяся волна экзотермической химической реакции. Значительное превышение разности между максимальной и входной температурами величины адиабатического разогрева смеси прп полной или равновесной степени превращения — характерная особенность этого нестационарного процесса. [c.200]

Поскольку реактор работает в адиабатических условиях, теплота реакции приводит к увеличению температуры в реакторе. [c.243]

Экзотермические реакции метанирования окиси углерода и двуокиси углерода имеют тепловые эффекты реакции АЯ25 с, составляющие соответственно 49,27 и 39,44 ккал моль окисла углерода. Поэтому увеличение температуры, соответствующее заданному превращению окислов углерода, может быть рассчитано при условии, что можно оценить потери тепла из конвертора. Нормальная работа — адиабатическая, поскольку потеря тепла из хорошо изолированного промышленного конвертора пренебрежимо мала в сравнении с вводимым теплом. Другим справедливым допущением является то, что теплоемкости постоянны в диапазоне обычных рабочих условий. Для газа типичного состава увеличение температуры составляет 74 °С на 1% конвертируемой окиси углерода и 60 °С на 1% конвертируемой двуокиси углерода. [c.146]

В формулах (106) и (107) и — коэффициенты трансмиссии, учитывающие возможность обратного распада активированных комплексов до исходных веществ, Ео — энергия активации, Рл, Qв—полные статистические суммы состояний исходных веществ и Q — сумма состояний активированного комплекса, Т—абсолютная температура, Я, к, Л — газовая, Больцмана и Планка постоянные. При адиабатических реакциях и уг равны единице и формулы (106—107) упрощаются. Теоретическое рассмотрение неадиабатических процессов было дано в работах Л. Д. Ландау и других [233, 234]. Реакции, происходящие неадиабатическим путем,. хара1к-теризуются низкими величинами у (порядка 10 и меньше). [c.172]

Рассматриваются новые методы анализа и целенаправленной организации установления множественности стационарных состояний работы адиабатических реакторов, в которых протекают одно и многомарпфутные реакции. Выводятся уравнения диффузионной и реакторной стехиометрии для одно- и многомаршрутных реакций. С их использованием разработаны численные методы расчета режимов работы зерна катализатора и каталитического реактора, а также методы установления областей множественности стационарных состояний Общее число стационаргшх состояний устанавливается в зависимости от конструкции реактора, физикохимических свойств гранул катализатора и реакционной среды. [c.108]

Однако термические условия, при которых ведется процесс, обеспечивают одновременное получение наибольших количеств бутадиена и бутенов. В этих термических условиях, используя новый прямой метод рекуперации выделенного в реакторе тепла при регенерации катализатора, был осущ ествлен индустриальный метод Гудри, который в настоящее время применяется на четырех больших заводах производства каучука [7]. По этому методу используется несколько реакторов (5—7) каждый работает периодически, обеспечивая непрерывный процесс реакции и регенерации. Реакторы работают адиабатически, так как реакция дегидрогенизации протекает за счет тепла, накопленного в период регенерации. Нагрев катализатора, который для наибольшей термической стойкости смешивают с гранулированным инертным веществом, обладающим большой теплоемкостью , осуществляют таким образом, чтобы колебание температуры составляло 20° С. Последнее не мешает непрерывности процесса реакторов и не ухудшает реакцию дегидрогенизации. [c.77]

Существует много путей повышения концентрации SO3 от 0% на входе до более высокого значения. Достройте графики равновесных адиабатической и изотермической реакций и процесса охлаждения в отсутствие реакции. Нанесите на этот график кривые по крайней мере для шести различных комбинаций реакции и охлаждения, например альтернативные последовательности адиабатической реакции и охлаждения в отсутствие реакции. Начертите схемы слоев катализатора и холодильников, а также газового потока для каждой из этих операций. Для адиабатической реакции температура газа на входе в контактный аппарат составляет 400 °С. Вычислите температуру газа на выходе из слоя катализатора, в котором достигается равновесие (см. работу Хоугена, Уотсона и Рагатца [76], стр. 352). [c.112]

Количественная трактовка этой идеи, и в первую очередь роли реорганизации растворителя, была дана в рамках теории абсолютных скоростей реакций в работах Маркуса [1911, который затем перенес эти представления и на электрохимические процессы [192]. Близкая концепция была развита также Хашем [193, 4941. Важным результатом этой работы явилось установление связи коэффициента переноса для адиабатических реакций с распределением заряда в переходном состоянии. Очень полезное и наглядное рассмотрение процесса переноса электронов в реакциях как с металлическими, так и с полупроводниковыми электродами предложил Геришер [195] Если последние из перечисленных работ опирались в основном на теорию переходного состояния, то последовательный квантовомеханический анализ проблемы был начат работами Левича, Догонадзе и Чизмаджева [196—198] и продолжен серией работ этой группы. При этом были в значительной степени использованы результаты и методы физики твердого тела, в первую очередь теории полярона Ландау—Пекара [199]. [c.79]

Полное исследование поставленной задачи требует применения довольно сложного математического аппарата, но мы можем дать качественное описание результатов, придав им интуитивно ясный смысл. Предположим, что реактор не снабжен нагревательными устройствами, а может работать только в адиабатическом режиме (q (г) = 0) или в режиме полного охлаждения q (t) = q ). Строго говоря, мы могли бы сделать величину q функцией Г, но при этом более реалистическом предположении результаты будут иметь тот же качественный вид. Так как касательная к кривой в точке L имеет наклон, соответствующий q = q, то имеется решение уравнений (Х.15) и (Х.16) с q = q, касающееся кривой в точке L. Это решение начинается прп температуре Т , соответствующей точке М, и можно подумать, что путь реакции MLA является оптимальным. Такое решение действительно было дано в работе Ариса и Блейкмора, однако, как было показано в последующей работе Ариса и Зибепталя, оно ошибочно и должно быть исправлено путем более тщательного анализа задачи (см. библиографию на стр. 316). [c.313]

Существует тесная взаимосвязь мен<ду температурой реакции, временем контакта и глубиной конверсии углеводорода. При работе под давлением выше атмосферного, когда подавляется реакция образования олефинов, температура можот изменяться в широких пределах, давая возможность останавливать реакцию по достижении требуемой глубины конверсии. Теплота реакции мон от быть использована посредством теплообмена. Если реакция проводится в адиабатических условиях, для контроля за температурой можно добавлять разбавитель. В качестве разбавителя запатентован, в частности, водяной пар [12]. Разбавителем также может служить избыточное количество углеводорода. [c.343]

Если тепловой эффект реакции не слишком велик, то, регулируя температуру входа, можно удовлетвориться адиабатическим протеканием процесса. К этому типу принадлежали первоначальные установки каталитического крекинга Гудри. Хотя они состояли из нескольких реакторов, но работали аппараты попеременно по десятиминутному циклу, состоящему из собственно крекинга и регенерации. Дегидрирование бутана в бутен и бутадиен выполняется теперь по той же схеме. [c.371]

При Н > 1Г почти изотермический режим работы реактора с малым изменением температуры по длине слоя невозможен. Эффективность тенлонередачи на стенку уже недостаточна для отвода тепла реакции, и процесс становится почти адиабатическим. Дальнейшее развитие процесса может иметь двоякий характер. Во-первых, вследствие [c.255]

Реакторы для газофазн процессов с неподвижным катализатором. При проведении газофазных реакций наибольшее распространение получили реакторы с неподвижным зернистым слоем катализатора. Реакторы с неподвижным слоем могут работать как в адиабатическом режиме, так и с теплоотводом через стенку аппарата. [c.264]

IV, V является использование в них тепла, вьщеляющегося в процессе реакции. В схемах / и III тепло запирается в слое катализатора. Для работы же схем II, IV, V необходимым условием является вытеснение части тепла, вьщеляющегося в реакции, для нафева отдельных частей слоя катализатора (части Aj или в случае схемы V - А2 ч А ). Это приводит к повышению адиабатического разофева, при котором возможна эффективная работа технологических схем II, IV, V [c.329]

При адиабатической работе реактора (без теплообмена с охлаждающей средой) и Т а = 300 °К температура реакции и степень превращения несколько увеличиваются с уменьшением загрузки (см. рис. IV- 2) в этом случае, однако, реактор должен быть зажжен . Из приведенных выше рассуждений следует, что при правпль- [c.136]

При работе со стационарным слоем катализатора только в редких случаях малоэкзотермических реакций можно исиользовать адиабатические аппараты с одним сплошным слоем катализатора. Чаще катализатор укладывают в специальные корзины с перфорированным дном в пространстве между корзинами находятся охлаждающие змеевики (рис. 148,в) или вводится холодный водород (рис. 148,г), аккумулирующий реакционное тепло. В этих случаях каждый слой катализатора работает в адиабатическом режиме, и реагенты, проходя через слой, разогреваются, после чего перед следующим слоем катализатора происходит охлаждение смеси. Направление потоков жидкости и водорода может в принципе быть трех вариантов противоток жидкости с верха колонны и газа с ннза прямоток жидкости и газа снизу вверх прямоток, наоборот, сверху вниз. Во втором случае, изображенном на рис. 148,в, реактор работает с затоплением слоя катализатора, что ведет к значительному увеличению его гидравлического сопротивления. Если сба реагента подают с верха колонны, насадка катализатора толь-ю орошается жидкостью (рис 148, г) и гидравлическое сопротивление становится небольшим. [c.518]

Факторами, определяющими выбор peaктopaJ являются характер и число фаз, производительность аппарата, активность (инт сйв-ность единицы объема) катализатора и ее изменение во времени, общее необходимое количество и ширина допустимого интервала работы катализатора, величина адиабатического изменения 1 мпе-ратуры реакционной смеси при полном превращении, измфенйе равновесных степеней превращения, глубина превращения, Характер изменения скорости реакций и избирательности процесса q изменением глубины превращения, диффузионное торможение. [c.499]

Анализ изменения температуры во времени в разных точках по длине адиабатического слоя показывает, что такое изменение имеет характерный вид 5-функции, причем максимум температуры по направлению к выходу из регенератора возрастает. Тогда при определенных условиях в центральной части адиабатического слоя в нестационарном режиме горения кокса могут возникнуть значительные динамические тепловые забросы. Такой результат и был получен в работах [146, 161], где показано, что помимо начальных условий на максимум температуры в слое сильно влияет скорость подачи газового потока. При уменьшении расхода газа (увеличении времени контакта) температура слоя из-за динамических забросов может превзойти максимальное асимптотическое значение, соответствуюшее величинам Т , х° и Механизм появления забросов, по-видимому, следующий в область высоких температур из частично регенерированных участков слоя катализатора поступает реакционная смесь с достаточно высоким содержанием кислорода, результатом чего является ускорение химической реакции и увеличение тепловыделения. Выделяющееся в горячей зоне тепло вызывает рост температурного максимума до тех пор, пока тепловые потери на нагрев соседних участков не скомпенсируют тепловыделение. По-видимому, можно реализовать такие условия выжига кокса, при которых в слое появятся так называемые горячие пятна и в результате произойдет спекание катализатора. [c.87]