Реактор гомогенных процессов

S. 6. Моделирование реакторов для проведения гомогенных процессов [c.58]

При наличии теплоотвода к стенке аппарата слабым местом модели, выраженной уравнениями (VII.23), (VII.24), может стать предположение о независимости переменных от поперечной координаты. В случае гомогенных процессов это предположение выполняется при турбулентном режиме течения но в гетерогенных реакторах с зернистым слоем поперечные градиенты могут быть весьма существенными (см. раздел VI 1.5). [c.283]

Интересно отметить, что форма уравнений, описывающих превращения веществ в псевдоожиженном слое, и метод анализа соответствующих моделей зависят от того, какой процесс проходит в реакторе — гомогенный или гетерогенный. Это положение станет яснее, если учесть, что на протекание гетерогенных реакций оказывает влияние присутствие твердого вещества в фазе и не влияет объем самой фазы, тогда как течение гомогенных реакций связано с ее объемом. Таким образом, для гомогенных реакций отношение объемов фаз является одним из параметров, характеризующих модель в случае же каталитических гетерогенных систем данный параметр в модель не входит (см. табл. 35). [c.294]

Гомогенной называется реакция, при проведении которой все вещества, участвующие в процессе химического превращения, находятся в одинаковом агрегатном состоянии, образуя при этом одну фазу. Если эта фаза состоит из двух или более химических компонентов (т. е. в реакции участвует более одного реагента), то возможно существование разности концентраций в пространстве, которая уменьшается во времени в результате диффузии. Для получения в реакторе гомогенной смеси реагентов чаще всего достаточно или молекулярной диффузии, или простого перемешивания (течение в скрещивающихся потоках, ввод одних реагентов в поток других). В некоторых случаях, когда скорость реакции превышает скорость молекулярной диффузии и когда требуется хорошая гомогенизация реагентов, применяют специальные перемешивающие устройства. [c.53]

Многообразие химических процессов обусловливает разнообразие химических реакторов, используемых в них. В соответствии с этим и классификация реакторов может быть осуществлена по различным признакам. Наиболее существенно для расчетов деление реакторов по времени работы, а именно 1) периодического действия 2) непрерывного действия с установившимся и неуста-новившимся потоками. Такое деление реакторов применимо как для гомогенных процессов, так и для гетерогенных, протекающих в кинетической области, поскольку математическое описание процессов будет одинаковым. [c.88]

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

Термический распад индивидуальных алканов в кварцевых, стеклянных и медных реакторах не зависит от материала стенок реактора, т. е. является гомогенным процессом [14—16]. [c.19]

К отказу от укоренившихся воззрений на термический крекинг, как на гомогенный процесс, нас давно уже привели некоторые обстоятельства, связанные с трактовкой кинетического уравнения (3), хорошо описывающего зависимость скорости крекинга алканов от глубины распада [53, 104, 107]. Коэффициент торможения р, входящий в эмпирическое уравнение (3), зависит от размеров и геометрической формы реактора [53], гетерогенного фактора [107,] уменьшаясь с увеличением набивки. Попытки вывести уравнение (3) на основе представления о гомогенном характере радикально-цеп-ного крекинга алканов не привели к успеху, давая неизменно второй порядок реакции распада вместо первого относительно давления алкана [1041. Лишь приняв гипотезу о гетерогенном зарождении радикалов, можно получить правильный порядок. Можно получить также первый порядок реакции относительно алкана, если принять, что реакция зарождения цепей является гомогенной, бимолекулярной, как это было показано для этана [154]. [c.53]

Рассмотрим сначала вопрос о моделировании реактора смешения для гомогенных процессов. Это моделирование можно выполнить сравнительно легко, так как достаточная равномерность распределения концентраций взаимодействующих веществ и практически одинаковая температура во всем реакционном объеме в данном случае достигаются подбором соответствующей интенсивности перемешивания . Рабочая емкость модельного реактора здесь может быть небольшой и ее рекомендуется выбирать, учитывая необходимость изготовления реактора из материала, предназначаемого для промышленного аппарата, и организации непрерывной (но не капельной) подачи исходных реагирующих компонентов. [c.166]

ГОМОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ И РЕАКТОРЫ [c.133]

РЕАКТОРЫ ДЛЯ ГОМОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ [c.145]

Для проведения гомогенных процессов используются емкостные (рис. 4.70, а-е, и, к) или трубчатые (рис. 4.70, ж, з) реакторы. Емкостные аппараты, подразделяющиеся на периодические и проточные, снабжены мещалками различной конструкции пропеллерные (рис. 4.70, а), лопастные (рис. 4.70, б), турбинные, с расположенной в центре трубой, обеспечивающие наиболее интенсивное перемешивание (рис. 4.70, в - реактор Вишневского). Особый тип мешалок применяется для перемешивания вязких жидкостей (рис. 4.70, г, д). Поддержание определенного температурного режима осуществляется через рубашку аппарата (рис. 4.70, а, д), либо через поверхность вставленных теплообменников, имеющих форму змеевика или беличьего колеса (рис. 4.70, ё). [c.212]

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]

Для газовых гомогенных процессов применяются в основном камерные и трубчатые реакторы (табл. 3). Для смешения газа применяются сравнительно простые устройства сопло, эжектор, центробежный лабиринтный, каскадный смеситель и др. Наиболее типичные и широко применяемые аппараты для процессов в газовой фазе [c.146]

Для жидкостных гомогенных процессов применяются реакторы с различными перемешивающими устройствами механического и пневматического типа. Для повышения КПД (выхода продукта) используют прямоточные аппараты большой длины, батареи из нескольких реакторов, а также многосекционные аппараты, в которых степень превращения возрастает с увеличением числа секций. Реакционные аппараты снабжены теплообменниками (рубашки, змеевики) для подвода или отвода теплоты. [c.147]

Реакторы для гомогенных процессов [c.212]

Рис. 4.70. Схемы реакторов для гомогенных процессов

Твердые частицы легче образуют однородную смесь с жидкостью (суспензию), нежели с газом из-за более близких плотностей компонентов. Поэтому нередко для осуществления процесса в системе жидкость-твердое применяют реактор с мещалкой, схема которого подобна общей схеме б на рис. 4.70 для гомогенного процесса. Такой реактор применяется для кислотного разложения апатита. [c.216]

Нарисуйте схемы реакторов для реализации гомогенных процессов и объясните их работу (вход сырья и выход продуктов, время проведения процесса, пути подвода и отвода теплоты и т.д.). [c.225]

Реакторы для гомогенных процессов (рис. 2.78) - емкостные (рис. 2.1 ,а-е,и,к) или трубчатые (рис. 2.78,ж,з). Емкостные аппараты - периодические и проточные - снабжены мешалками, конструкции которых разнообразны пропеллерные (рис. [c.161]

Рис. 2.78. Схемы реакторов для гомогенных процессов Пояснение в тексте

В потоке жидкости твердые частицы легче образуют однородную смесь (суспензию) из-за более близких плотностей компонентов, чем в системе газ-твердое . Поэтому нередко применяют реактор с мешалкой, подобный изображенному на рис. 2.78,6 для гомогенного процесса. Такой реактор типичен для кислотного разложения апатита. [c.165]

В гомогенных реакторах процесс протекает в одной фазе и не сопровождается фазовыми переходами. Отсутствие переноса вещества или энергии через границу раздела фаз является основным признаком гомогенных процессов. При этом совсем не обязательно, чтобы реактор содержал только одну фазу. [c.57]

В гомогенных процессах не происходит переноса вещества или энергии через границу раздела фаз, поэтому в математической модели реактора для проведения гомогенных процессов отсутствует межфазный тепло- и массоперенос. В то же время модели реакторов этого типа, основные уравнения, методы использования безразмерных переменных и параметров и т. п. применяются также для анализа процессов и проектирования реакторов других типов. [c.58]

Синтез ВНБ осуществляют по реакции Дильса — Альдера термической содимеризацией ЦПД и бутадиена-1,3 (БД). Процесс термической содимеризации проводят в реакторе циркуляционного типа, снабженном перемешивающим устройством. Для изомеризации ВНБ в ЭНБ применяют комплексный катализатор, состоящий из щелочного металла и органического соединения. Разработанный катализатор растворим в реакционной среде, что позволяет проводить гомогенный процесс без использования растворителя кроме того, он обладает высокой активностью и сравнительно недорог, легко отделяется [c.122]

На практике большое значение имеют случаи, когда поток ре-агирующих веществ проходит через слой или канал значительной длины, на протяжении которого концентрация и температура успе-вают существенно измениться. Здесь возникает ряд усложнений, связанных с продольным переносом тепла и вещества и возможностью распространения зоны реакции вдоль слоя или канала. Указанные вопросы имеют значение и для гомогенных процессов и относятся к общей теории устойчивости химических реакторов, о которой будет речь в следующей главе. [c.427]

Для процессов гетерогенного катализа адиабатический разогрев Tad — 0 определяется суммарной теплоемкостью рабочей смеси и самого слоя катализатора. Если катализатор не выводится из реактора, то Tad есть та температура, которая была бы достигнута в реакторе, заполненном при температуре 2 катализатором и реагирующей смесью после полного отключения его от внешней среды и доведения реакции до конца. Ввиду высокой теплоемкости твердого катализатора адиабатический разогрев обычно оказывается малым в противоположность гомогенным процессам он не больше, а даже гораздо меньше, чем стационарный разогрев Т — Го. Как видно из формулы (X, 43), в таких условиях трудно ожидать колебательной или вообще существенно стационарной неустойчивости. Как мы уже отмечали, Боресков и Слинько считают единственным возможным видом неустойчивости для гетерогенно-каталитических процессов квазистационарную неустойчивость. [c.465]

Таким образом, при гомогенном окислении углеводородов ряд стадий осуществляется гетерогенно. Поверхность катализаторов значительно больше, чем стенок реактора, по составу более разнообразна, и на ней возможно протекание различных радикальных реакций. Следовательно, в гомогенных процессах установлено наличие гетерогенных стадий, а при окислении углеводородов на гетерогенных катализаторах — гомогенных стадий. Для определения этих стадий необходимо применять специальные методы исследования. [c.107]

Классификация реакторов для гомогенных процессов по температурному режиму представлена в табл. 3.5. [c.130]

В табл. 13.2 представлены ориентировочные относительные технико-экономические показатели производства ацетальдегида различными методами, которые позволяют еще раз сравнить жидкофазные и парофазные процессы. Жидкофазные (гомогенные) процессы обладают следующими преимуществами гомогенный катализатор полностью растворим и теоретически каждый атом металла может участвовать в реакции, в отличие от гетерогенного, в котором активны только поверхностные атомы гомогенные катализаторы являются высокоселективными в гомогенном процессе, как правило, конструкция реактора более проста отвод тепла производится часто проще, чем в случае гетерогенного процесса, за счет испарения продуктов синтеза или исходных реагентов. [c.464]

Первые данные о гетерогенно-гомогенных процессах окисления различных веществ были получены более 30 лет назад, Такой механизм был обнаружен при глубоком окислении пропилена на платине, нанесенной на сульфат бария и хромит магния [73]. Аналогичный механизм в реакции окисления бензола на алюмоплатиновом катализаторе и платиновой фольге [74] был зафиксирован методом раздельного калориметрирования при концентрации бензола 0,1 и 0,2 М (100 °С) между катализатором и объемом в проточном реакторе наблюдался перепад температур 1,4 и 4,3 °С соответственно, что указывает на протекание реакции по гетерогенно-гомогенному механизму. При 200 °С доля гомогенной составляющей процесса глубокого окисления возрастает. [c.77]

В настоящее время имеется значительное количество монографий и учебных пособий, посвященных физико-химическим основам расчета химических реакторов и их математическому моделированию. Однако вопросы расчета реакторов для жидкофазных процессов освещены в них или очень кратко или вовсе не затронуты. В первую очередь это относится к гетерогенным реакторам для проведения реакци в двухфазных системах жидкость — жидкость или жидкость — газ, а также в трехфазных системах газ жидкость — твердый катализатор. Между тем расчет подобных реакторов весьма специфичен и в большинстве случаев существенно отличается от расчета апнаратов для проведения гомогенных процессов. [c.3]

Создавая для каждого процесса свой реактор, мы будем задавать в реакторе необходимые гидродинамические и тепловые условия, а что касается механизма и кинетики самой химической реакции, то они не зависят от масштаба и конструкции аппарата. Несомненно, эта задача очень сложная, и мы ее сразу не решим, Однако крайне необходимо работать именно в этом направлении, В решении этой проблемы большая роль может принадлежать теории рециркуляции, ибо она л ожет регулировать направление реакции, создавать условия, при которых тепловыделение реакции и теплосъем с поверхности будут способствовать максимальному приближению к оптимальномутемпературному профилю, изменять гидродинамический режим в нужном направлении, обеспечивая тем самым условия для масштабного перехода. Например, в реакторах гомогенных процессов трудно моделируемый гидродинамический ламинарный поток можно превратить за счет рециркуляции в легко масштабно переносимый турбулентный режим. При такой постановке вопроса одновременно решаются две ак- [c.16]

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]

Условия перемешивания (если оно есть) имеют важное значевие и для гомогенных процессов, так как перемешивание способствует гомогенизации системы и созданию одинаковой температуры во всен реакционной массе. Это особенно важно для трубчатых реакторов [c.30]

Устойчивость реакторов с полным перемешиванием для гомогенных процессов являлась предметом изучения многих исследователей. Система в этом случае описывается обыкновенными дифференциальными уравнениями первого порядка. В случае гетерогенных каталитических процессов задача сильно усложняется. Модель реактора с неподвижным слоем катализатора рассматривали Лин Шин-лин и Амундсон Анализировался адиабатический реактор, в котором отсутствует радиальный тепло- и массоперенос. Выло принято также, что тепло- и массоперенос в осевом направлении осушествляются только за счет вынужденной конвекции. Скорость потока считалась равномерной по всему сечению реактора, а влияние длины реактора и изменения температуры на скорость потока — пренебрежимо малыми. Тепло- и массообмен происходил на пористой поверхности зерен катализатора. Исследовалась необратимая реакция первого порядка типа А—-В. Более сложные реакции также могут быть рассмотрены с помошью этого метода без введения дополнительных параметров. Полученная система дифференциальных уравнений была решена методом характеристик. [c.262]

В гомогенных реакторах процесс протекает в одной фазе и не сопровождается фазовыми переходами. Отсутствие переноса вещества пли энергии через границу раздела фаз является основным признаком гомогенных процессов. При этом совсем не обязательно, чтобы реактор содержал только одну фазу. Он может быть заполнен инертной твердой насадкой для уменьшения продольного перемешивания плп в него может подаваться ннертное жидкое либо газообразное вещество для барботажпого перемешивания или создания эрлифта. Однако если в реакторе не происходит обмен веществом пли энергией между фазамп, то он должен быть йтпесен к гомогенным. [c.10]

Реакторы, в которых осуществляются гомогенные процессы, могут быть трех основных типов (рис. IV- ) периодического действия, с установившимся и неустановившимся потоками или полупериоди-102 [c.102]

На крупных установках катализатор готовят взаимодействием лорощка алюминия с хлоридом алюминия или этилхЛО-ридом. Для приготовления катализаторного комплекса постоянного состава примейяют специальную емкость с мешалкой,, откуда катализатор перекачивают в реактор здесь он растворяется в бензоле, образуя при перемешивании гомогенную систему. Гомогенный процесс можно легко приспособить для переработки неконцентрированного этилена. В этом случае при той же технологии следует повысить давление процесса. [c.237]

Реакторы, реализующие механизм гетерогенно-гомогенного процесса, (10гут иметь различное устройство (рис.4.2) и монтироваться как самостоятельное устройство в цепи технологических аппаратов или устанавливаться в виде каталитических элементов непосредственно в газоходах, по которым транспортируются отходящие газы (рис. 4.3). [c.122]

На основании исследования работы пилотных трубчатых реакторов с катализаторным покрытием внутренней поверхности трубок с винто-воши закручивающими устройствами для интенсификации гетерогенно-гомогенного процесса окисления многочисленных примесей органичес-к ях веществ в отходящих газах для обезвреживания отработанных газов реактивных двигателей был разработан, изготовлен и испытан на одном из моторостроительных предприятий промышленный трубчатый реактор, установленный в боксах испытания вспомогательных газотурбинных двигателей (рис. 7.11). [c.208]

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]

Полученная модель была бы настолько сложна, что не могла бы быть решена ни на одной из существующих вычислительных машин и поэтому не имела бы никакого практического значения. Е связи с этим при построении модели слоя катализатора используется предположение о квазигомогенности процессов в слое катализатора, предполагающее, что источники химических превращений распределены равномерно по объему реактора. Это предположение позволяет использовать уравнения гомогенных процессов, что значительно упрощает задачу. Составляющими элементами этого уровня являются модели переноса тепла и вещества в слое катализатора, модели процессов переноса тепла и вещества к наружной поверхности, наблюдаемая скорость в зерне. Таким образом, в данном олу -чае мы имеем наглядный пример того, что математическая модель К -го уровня не является некоторой комбинацией математических моделей ( К -1)-го уровня, а является их разумной аппроксимацией. [c.30]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология