Реактор непрерывного типа с перемешиванием

Рабочие характеристики проточных биореакторов непрерывного действия лучше всего оценивать исходя из расчета материального баланса по биомассе, лимитирующему субстрату и продукту. Используя самую приближенную классификацию проточных биореакторов непрерывного действия с суспензионными культурами, можно выделить два типа реакторов реакторы с идеальным перемешиванием и проточные биореакторы в режиме полного вытеснения (реакторы поршневого типа).Биореакторы с идеальным перемешиванием могут работать как хемо-статы или как турбидостаты, В хемостате поддерживается постоянная плотность микробной культуры за счет потребления лимитирующего субстрата или какого-либо иного питательного вещества, а в систему турбидостата входит светочувствительное устройство, которое измеряет оптическую плотность культуры и обеспечивает ее постоянство. В промышленности, как правило [c.420]

Рис. 1-5. Изменение концентраций реагентов в реакторах основных типов а — реактор периодического действия б — реактор полупериодического действия в— реактор непрерывного действия с полным вытеснением г — реактор непрерывного действия с полным перемешиванием o — многоступенчатый реактор непрерывного действия с полным

С установлением специфических условий работы изотермических реакторов идеальных типов общее уравнение преобразуется в характеристические уравнения соответствующих реакторов периодического действия, непрерывного действия с полным вытеснением, непрерывного действия с полным перемешиванием п полупериодического действия. Характеристическое уравнение реактора должно выражать взаимозависимость его основных параметров. [c.32]

В колонных реакторах непрерывного типа действия (вытеснения или поршневого типа, см рис. 7.1) процесс гидролиза осуществляется под действием ферментов, прочно адсорбированных на поверхности субстрата, а растворимые продукты реакции удаляются из его объема потоком буфера. В колонных реакторах концентрация субстрата обычно в 2-4 раза выше, чем в реакторах с перемешиванием и может достигать 200-400 г/л [4-6]. [c.187]

Из сравнения кривых 1 я 2, соответствующих равенствам (11.6) и (П.12) ясно, что для достижения конверсии, равной 95% в реакторе непрерывного действия полного перемешивания, объем аппарата должен быть в 6,3 раза больший, чем объем реактора полного вытеснения или реактора периодического действия полного перемешивания. Для реакций более высокого порядка (кривые 3 ж 4) влияние типа реактора на степень конверсии еще более значительно. Для степени конверсии, равной 95%, объем непрерывно действующего реактора должен быть в 20 раз больше соответствующего реактора полного вытеснения. [c.31]

Хотя полимеризация по Циглеру обычно описывается как периодический процесс, при разработке его промышленных вариантов наблюдается стремление сделать этот процесс непрерывным. Условия полимеризации в блоке можно довольно точно воспроизвести в реакторе непрерывного типа без перемешивания. Однако непрерывную полимеризацию можно также проводить в одном реакторе, куда непрерывно добавляется катализатор [c.81]

В реакторах этого типа перемешивание углеводородов и катализатора достигается в результате непрерывной циркуляции при помощи специального насоса части смеси через систему диафрагм и сопел, расположенных до реактора и в самом реакторе. [c.454]

Один из процессов окрашивания мономера с последующей полимеризацией (см. схему 5.2) предусматривает приготовление пигментного препарата, смешиваемого затем с мономером, и полимеризацию смеси в реакторе непрерывного типа. Реактор может быть оснащен мешалкой в другом случае достаточное перемешивание обеспечивает испаряющаяся жидкость, входящая в состав пигментного препарата. [c.261]

Идеальным реактором для прямого измерения скорости реакции следует считать реактор открытого типа (изотермический) постоянного давления, который работает в непрерывном режиме и в котором состав в каждой точке одинаков благодаря тщательному перемешиванию ). Такой реактор называется реактором непрерывного типа с перемешиванием . [c.43]

Так же, как и модель с застойными зонами, ячеечная модель с обратным перемешиванием между ячейками пшроко используется нри математическом описании структуры гидродинамических потоков в секционированных аппаратах в пульсационных тарельчатых [24] и роторно-дисковых [25] экстракторах, в аппаратах с нсевдоожиженным слоем [26], в реакторах барботажного типа [27]. Применение данного типа модели оправдано также и для насадочных аппаратов с непрерывно распределенными параметрами. В этом случае колонна рассматривается как последовательность участков с сосредоточенными параметрами, причем каждый из участков эквивалентен ступени идеального смешения. [c.392]

Все биореакторы можно отнести к одному из трех основных типов реакторы с механическим перемешиванием, барботажные колонны, эрлифтные реакторы. В настояшее время в промышленности чаще всего используются биореакторы первого типа, но появляется интерес и к эрлифтным биореакторам. Механическое перемешивание обеспечивается с помощью механической мешалки, а в эрлифтных биореакторах для аэрации и перемешивания используют газ (обычно воздух), который подается под давлением через разбрызгиватель в дне сосуда. При этом во всем объеме происходит непрерывная циркуляция жидкой среды. Барботажные колонны сходны с эрлифтными реакторами, но их недостатком является отсутствие циркуляции культуральной среды. Для обеспечения стерильности, постоянства pH, температуры и других параметров используют разные способы в зависимости от дизайна биореактора. Для синтеза рекомбинантных белков применяют двухступенчатые процессы ферментации, осуществляемые в тандемных эрлифтных биореакторах или в одном реакторе с механическим перемешиванием. [c.368]

Для наглядности равенства (11.35) и (11.37), связывающие X и у при = 1, а также значение величины селективности V изображены в виде кривых на треугольной диаграмме (рис. 12). Из анализа кривых следует, что с увеличением степени превращения X скорость побочной реакции увеличивается, при этом селективность уменьшается в обоих типах реакторов, всегда оставаясь меньшей в реакторе полного перемешивания. Например, при степени превращения X = 0,6 селективность процесса в реакторе полного вытеснения составляет 0,61, а в реакторе полного смешения — только 0,4. Снижение селективности наблюдается и при переходе от реактора периодического действия к реактору непрерывного действия, что весьма существенно при моделировании и объясняется различным уровнем концентрации целевого продукта в начальный и конечный моменты времени пребывания в аппарате. [c.34]

Анализ роста биомассы в любом проточном биореакторе, работающем в непрерывном режиме, включает определение характеристик потока в биореакторе и кинетики происходящих в нем биологических процессов. Характеристики потока во всех реакторах непрерывного действия могут быть описаны по типу распределения времени пребывания субстрата в реакторе. Двумя крайними случаями распределения времени пребывания являются реактор идеального вытеснения и реактор полного смешения. При работе в однофазной системе можно представить существование как этих крайних случаев, так и множества промежуточных ситуаций. Однако дать ответ на вопрос о типе перемешивания в биореакторах, в которых происходят микробные процессы, гораздо сложнее. Пока есть возможность работать с дискретно диспергированными в жидкости клетками, в условиях идеального крупномасштабного перемешивания, существенные градиенты будут иметь место только в малых локальных зонах. Поэтому в случае бактериальных суспензий в биореакторах [c.105]

Сосуды, снабженные приспособлением для перемешивания,— преобладающий тип реакторов, используемый в широких диапазонах давления и температуры при малой и средней производительности. Этот тип реакторов легко приспособить как для периодического, так и для непрерывного режима. Перемешивание осуществляется мешалками различных видов, главным образом турбинными или пропеллерными, или за счет принудительной цир- [c.354]

В реакторе непрерывного действия (рис. 17.2) все отдельные стадии процесса химического превращения вещества (подача реагирующих веществ, химическая реакция, вывод готового продукта) осуществляются параллельно, одновременно. Характер изменения концентраций реагирующих веществ в реакционном объеме различен в каждый момент времени в разных точках объема аппарата, но постоянен во времени для одной и той же точки объема. Однако продолжительность реакции в реакторах непрерывного действия нельзя измерить непосредственно. В аппаратах непрерывного действия время реакции не может совпадать с временем пребывания реагентов, так как каждая элементарная частица вещества находится в реакционном объеме разное время и, следовательно, общее время пребывания зависит от характера распределения времени пребывания отдельных частиц. В общем случае оно зависит от интенсивности перемешивания, структуры потоков в аппарате и для каждого гидродинамического типа реактора индивидуально. [c.476]

Реактор этого типа состоит из нескольких (обычно трех или четырех) последовательно соединенных аппаратов, (В которых обеспечивается надежное перемешивание и непрерывный поток [c.16]

Вследствие аналогии между идеальным трубчатым реактором и реактором периодического действия с перемешиванием все приведенные выше рассуждения в равной степени справедливы и для периодического реактора. Практически различие между указанными двумя типами реакторов заключается в следующем. В реакторе периодического действия предполагаемые температура и ход реакции во времени могут быть получены за счет точного программирования скорости подачи и (или) отвода тепла это показано в примере 1У-1. В трубчатом реакторе непрерывного действия подобные изменения в подаче тепла могут быть осуществлены лишь в том случае. [c.130]

Назначение процесса — производство высокооктанового компонента бензинов каталитическим алкилированием изобутана бутиленами и пропиленом в присутствии серной кислоты. В промышленности процесс осуществляют в реакторах различных типов с непрерывным перемешиванием эмульсии кислота—углеводороды. [c.167]

Для реактора периодического действия с перемешиванием характерно накопление продуктов со временем, причем скорость реакции значительно уменьшается по мере гидролиза. В проточных реакторах непрерывного действия колонного типа или с [c.187]

Оценка параметров кинетической модели и разработка их функциональных зависимостей проведена на ЭВМ на основании экспериментальных данных [227]. Учитывая, что в сложных последовательно-параллельных реакциях структура материальных потоков оказывает значительное влияние на распределение компонентов реакционной смеси, исследование этого фактора проведено для реакторов трех типов [228] идеального вытеснения (перемешивания периодического действия) идеального перемешивания непрерывного действия и каскада реакторов идеального перемешивания непрерывного действия. [c.288]

Эффект неидеального перемешивания (функция распределения по временам удерживания отличается от гауссовой) в первом приближении может быть определен также с помощью смешаной модели Для описания работы реального аппарата объемом 5 м была использована модель, которая включала активный объем, работающий в режиме реактора непрерывного действия идеального смешения (85% полного объема), так называемый мертвый объем (15%) и обводную линию. Соотношение объемов и потоков подбиралось таким образом, чтобы распределение по временам удерживания для модели и реального аппарата совпадало. Очевидно, что этим условиям может удовлетворить множество различных моделей. Найти лучшую из них можно путем сравнения рассчитанных и экспериментальных величин конверсии и МВР. Моделирование на ЭВМ позволяет для подобных моделей оценить время выхода на стационарный режим, которое будет зависеть от величины мертвого объема и распределения потоков между активным и мертвым объемом. Другого типа модели могут включать элементарные объемы идеального смешения и вытеснения или набор элементарных периодических реакторов, соответствующих экспериментальной кривой распределения по временам удерживания для данного реактора. Этот подход можно считать оправданным при анализе режима и оптимизации существующих производств. При расчете реактора, по-видимому, более перспективным должен оказаться метод, основанный на использовании коэффициентов турбулентного переноса и ячеечных моделей В настоящее время можно только [c.347]

Для непрерывных процессов обратное перемешивание частиц и плохое контактирование с газом приводят к худшим характеристикам, чем у реакторов других типов. Секционирование позволяет обеспечить высокую конверсию [c.25]

Могут быть также использованы реакторные системы комбинированного типа, составленные, скажем, из последовательно соединенных трубчатого реактора и реактора непрерывного действия с перемешиванием или же наоборот. Проблему выбора и оптимизации реакторов весьма популярно излагает Денбиг [102] несколько более широкое освещение эта проблема получила в книге Смита [112]. [c.234]

Перед началом технологических разработок требуется обосновать выбор типа реакционного аппарата (реактор периодического действия, реактор непрерывного действия с интенсивным перемешиванием) и оценить оптимальные значения степени превращения бензола при проведении процесса по схеме, изображенной на рис. 1-5 (монохлорбензол — целевой продукт, т, е. 6=0). [c.26]

Перспективным способом окисления гудронов считается применение реакторов колонного типа. Типы реакторов для окисленных битумов 1) кубы непрерывного или периодического действия 2) змеевиковые реакторы с длиною труб 200—300 м 3) колонны с использованием воздуха для перемешивания продукта либо снабженные специальными турбинными мешалками (турбореактор). [c.207]

Уравнения материальных балансов для реактора идеального перемешивания периодического действия (II,1) и для кубового реактора непрерывного действия (11,12) представляют собой частные случаи уравнения (11,22). Поскольку Ф о и не определены как функции времени, общее решение последйего уравнения не может быть дапо. Для иллюстрации способов решения задач, возникающих при расчете реакторов данного типа, ниже приведены два частных примера. [c.55]

Режим движения реакционной среды. На рис. 1-4 представлены два типа реакторов непрерывного действия. В первом реакторе элемент объема движется, не смешиваясь с предыдущим или последующим элементами объема. Состав элемента объема будет изменяться последовательно по длине реактора вследствие химической реакции. Реактор не имеет ни одного механического конструктивного прпснособления для перемешивания и характеризуется большими значениями соотношений между длиной и диаметром. При движении через реактор элемент объема, вероятно, ведет себя так же, как поршень в цилиндре, вытесняя все, что находится перед ним, поэтому такой реакционный аппарат называют реактором с полным вытеснением (реактором идеального вытеснения). [c.28]

Прогидрированное масло фильтруют, чтобы удалить катализатор (с введением вспомогательного фильтра, если в исходном катализаторе не было никаких фильтрующих добавок). Отработанный, не потерявший активности катализатор иногда используется повторно, но часть катализатора заменяется свежей порцией. Потерявший активность катализатор можно использовать при гидрогенизации в бопее жестких условиях сырого или трудно гидрируемого масла. Чаше потерявший активность катализатор вьп ружается и полностью заменяется свежим, так как в этом случае от загрузки к загрузке можно получать воспроизводимые результаты. Часто используется несколько типов реакторов с перемешиванием. Один из реакторов - реактор с "замкнутым концом", частично заполненным маслом, в него вводится водород, чтобы поддержать определенное давление. Нижняя мешалка поддерживает катализатор в виде суспензии, а верхняя мешалка смешивает водород из мертвого объема с маслом. Реактор второго типа представляет собой вертикальный цилиндр, соединенный внизу с "пауком" для распределения водорода. Перемешивание осуществляется насосами, обеспечивающими циркуляцию масла, водорода или их обоих вместе. Для регулирования температуры можно использовать внешнее охлаждение. Непрерывные процессы с использованием стационарного катализатора в реакторе этого типа осуществляются редко. [c.211]

Создан противоточный реактор непрерывного действия для ферментативного гидролиза [1] В этом реакторе реализован ряд новых принципов Во-первых, рабочая зона колонного реактора плотно наполняется целлюлозой, чем достигается ее более высокая концентрация (до 40%) и более высокая объемная скорость гидролиза, чем в реакторах другого типа, например с перемешиванием Во-вторых, целлюлазы удерживаются на целлюлозе в реакторе за счет адсорбции по принципу аффинной хроматографии Это позволяет обойтись без специальных мембран, удерживающих ферменты в реакторе, что удешевляет процесс В-третьих, в таком реакторе можно использовать культуральные жидкости с достаточно низким содержанием целлюлазы, так как эти ферменты концентрируются в реакторе за счет адсорбции В-четвертых, протеазы и другие ферменты, инактивирующие целлюлазы, удаляются из реактора еще до начала гидролиза целлюлозы, поскольку они, как правило, адсорбируются на целлюлозе [c.211]

Опыт показывает, что оптимальным условием размещения является периодичность действия реакторов при условии не больше двух реакторов в одной кабине. При этом желательно, чтобы реакторы периодического действия были двух типо с перемешиванием и на качалке. Реакторы непрерывного действия вьп одно размещать в кабине также двух типов - автоклавный и трубчатый. Причем в работе находится один реактор, на котором проводят исследование, а одновременно другая группа сотрудников обрабатывает данные, полученные в другом реакционном устройстве. Перемещать реакционные устройства из одной кабины в другую по многим причинам нежелательно, что, в свою очередь, не исключает модернизации установки. В одной из кабин опытных установок ВНИИНП размещаются три непрерывнодействующих реакциокных устройства различного назначения, при этом обслуживает их один разделительный узел, что экономически выгодно. Из технологической схемы такой комбинированной установки (см. рис. Y.2) видно, что подсоединение реакторов к питающей газовой системе и разделительному узлу параллельное. При работе одного реактора два других отключаются достаточно легко и быстро. [c.129]

Однако, несмотря на то, что при интенсивном перемешивании реакционной смеси монно достичь высокие скорости гидрирования, в качестве контактного аппарата для проведения процесса в промышленных масштабах удобнее использовать непрерывные реакторы колонного типа, заполненные гранулированным катализатором. Изучение 1инетики реакции в лабораторной модели проточного реактора показало, что процесс протекает очень неинтенсивно, Наблюдаемая в условиях пленочного режима скорость реакции примерно в 200 раз меньше истинной скорости реакции. Это означает, что процессы массопереноса в этих условиях протекают крайне медленно. [c.233]

Указанные выше трудности устраняются в непрерывном варианте получения боргидрида натрия. Процесс состоит из нескольких стадий. На первой стадии шихту подогревают до 350° С. На второй стадии ее обрабатывают натрием и водородом при давлении 2—6 аг температуру поддерживают, применяя охлаждение, в пределах 300—400° С. На этой стадии превращение проходит примерно на 50%, остальное количество натрия превращается в гидрид. На третьей стадии реакционную массу прогревают в атмосфере водорода при 420—450° С для завершения реакции. Процесс осуществляется в реакторах шнекового типа, причем для второй стадии применяются двухзаходные шнеки, что обеспечивает хорошее перемешивание реакционной массы и исключает возможность комкования и налипания ее а стенки. Шнек устанавливается с некоторым уклоном, чтобы избежать возможности застаивания натрия. Натрий вводят в точке поступления шихты в реактор второй стадии или лучше в нескольких точках по длине этого реактора. Реакционная масса должна быть по возможности сильно измельчена. Размеры частиц бората (при употреблении неспла-вленной смеси) должны быть не более 300 мк. Оптимальный размер частиц кварца 200—300 лт. При употреблении слишком размельченного кварца (менее 60 жк) реакция приводит не к образованию боргидрида и силиката натрия, а к восстановлению Si02 до элементарного кремния. [c.418]

Чаще всего реактор периодического действия моделируется гидродинамической моделью реактора идеального смешения. В таком реакторе возможна реализация изотермического и неизотермического режимов (профиля темлератур), широкого интервала давлений, начиная от глубокого разрежения до значительных давлений. В реакторах такого типа проводят реакции в растворе, суспензии, эмульсии, расплаве. Непригодны они для газофазных реакций. Особым случаем можно считать полунепрерывные режимы синтеза в газожидкостной системе. В этом случае реактор заполнен жидкой фазой и в него непрерывно подается газообразный мономер. Этот мономер растворяется в жидкой среде за счет интенсивного перемешивания или бар-ботажа и полимеризуется в ней. По мере накопления полимера подвод газа прекращается, и реактор разгружается. На этом принципе построены технологические процессы производства полиэтилена на катализаторах Циглера, полипропилена, полиформальдегида из мономерного формальдегида, тетрафторэтилена и др. [c.139]

Таким образом, реакторы вытеснения нашли широкое применение для проведения полимеризации в газовой и жидкой фазе, в растворе и суспензии. Идеализированный реактор этого типа — реактор идеального вытеснения непрерывного действия (РИВНД). Движение реакционной среды в этом реакторе можно уподобить движению поршня. Все элементы реакционной среды проходят этот реактор за одинаковое время, т. е. распределение времен пребывания очень узкое. Движение потока характеризуется ламинарным течением без осевого и обратного перемешивания осевая диффузия также отсутствует. [c.142]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология