Реакторы химические массопередача

Основным агрегатом технологической схемы производства любого химического продукта обычно является химический реактор. Химический реактор — это аппарат, в котором осуществляются взаимосвязанные процессы химического превращения, массопередачи и теплообмена. Существует большое количество различных типов и конструкций химических реакторов, которые можно классифицировать по ряду признаков. Мы ограничимся приведением некоторых сведений о классификации реакторов по типу массопередачи, характеру движения реагирующей смеси в реакторе и условиям теплообмена. [c.14]

Такие научные дисциплины, имеющие важное значение в химической технологии, как гидравлика, теплопередача, массопередача, дают много соотношений между соответствующими параметрами процесса. Эти соотношения позволяют осуществлять проектирование промышленной аппаратуры при помощи ограниченного количества опытных данных. Проявляется большой интерес и прилагается много усилий для разработки подобных обобщений также и в области химических реакторов, однако из-за сложности этой проблемы здесь не удалось пока достигнуть значительных успехов. Следовательно, как правило, приходится главным образом основываться на данных конкретных экспериментальных исследований. [c.339]

Метод, использующий единичный реактор аналогично широко применяемой в химической технологии единице переноса (в массопередаче). Этот метод, по-видимому, целесообразен при изучении некоторых вопросов химической кинетики. [c.341]

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]

Если при стационарном режиме состояние реактора не изменяется во времени и не является термодинамически равновесным, то оно представляет собой стационарное состояние. Для реактора, находящегося в стационарном состоянии, концентрации реагентов и температура остаются постоянными, несмотря на протекание процессов химического превращения, массопередачи и теплообмена. [c.61]

В-третьих, в реакторах для проведения гетерогенных и гетеро-генно-каталитических процессов имеет место различный характер границы раздела фаз, тип массопередачи и, следовательно, ее механизм, хотя во всех случаях химической реакции предшествует перенос вещества через границу раздела фаз. [c.12]

Скорость химической реакции пропорциональна концентрации с, а скорость массопередачи — разности агф — с. Сумма этих движущих сил всегда равна х (I) гр. На некотором расстоянии от входа в реактор после перехода части реагента из транспортной фазы в реакционную обычно наступает состояние, близкое к динамическому равновесию [c.13]

При этом интегральная скорость химической реакции зависит от реакционного объема, а интегральная скорость массопередачи — от высоты реактора, поскольку линейная скорость дисперсной фазы почти не зависит от плош,ади поперечного сечения аппарата. Поэтому в общем случае эффективность многофазного реактора зависит как от его объема, так и от высоты. [c.117]

В двухфазном гетерогенно-каталитическом реакторе, изменяя при постоянной величине объема Ур отношение 8 я I, можно иногда наблюдать изменение эффективности аппарата. Однако в гетерогенно-каталитическом реакторе скорость химической реакции и массопередачи зависят только от линейной скорости сплошной фазы. В двухфазном жидкостном реакторе (ДЖР) интегральный эффект массопередачи зависит от времени пребывания дисперсной фазы, которое определяется высотой реактора и практически не зависит от его сечения. [c.117]

В предыдущем разделе было показано, что термическая устойчивость ДЖР характеризуется соотношением скоростей химической реакции, тепло- и массопередачи. Действительно, кривые, приведенные на рис. 9.2 и 9.4, показывают, что в большинстве случаев реактор термически устойчив уже при у 0,9, т. е. наличие сравнительно небольшого диффузионного сопротивления часто обеспечивает термическую устойчивость реактора. Однако температурная зависимость скорости процесса определяется не только изменением скорости химической реакции. [c.178]

Как это ни парадоксально, но при расчете химических реакторов жидкость — жидкость или жидкость — газ гораздо чаще приходится сталкиваться с обычной физической массопередачей, чем с массопередачей, осложненной химической реакцией. Этот факт является следствием физической природы и механизма влияния химической реакции на скорость процессов переноса. [c.226]

Этот факт оказывает определяющее влияние при расчете скорости массопередачи и коэффициентов массопередачи к поверхности катализатора в двухфазных и многофазных гетерогенно-каталитических реакторах. В реакторах этого типа реакция протекает на поверхности или в объеме зерна катализатора. Поэтому при вычислении коэффициентов массопередачи к поверхности катализатора влияние химической реакции обычно не учитывается. [c.227]

В подавляющем большинстве двухфазных жидкостных реакторов жидкость—жидкость или жидкость—газ химическое взаимодействие происходит в сплошной фазе. Поэтому наибольший интерес при расчете скорости массопередачи, осложненной химической реакцией, представляет случай, когда процесс массопередачи лимитируется сопротивлением сплошной реакционной фазы. [c.237]

В качестве базового метода для решения задач химической технологии можно использовать метод квазилинеаризации, эффективность которого для расчета динамики процессов, оценки параметров дифференциальных уравнений, для расчета многостадийных процессов доказана [19, 20]. Этот метод удобен для решения краевых задач, часто возникающих, например, при моделировании реакторов вытеснения с учетом продольного перемешивания, использования диффузионной модели для описания условий массопередачи и т. д. [c.275]

Для расчета и проектирования реакторов необходимо использовать закономерности и данные различных областей знания термодинамики, химической кинетики, гидродинамики, теплопередачи, массопередачи и экономики. Теория химических реакторов — синтез всех перечисленных дисциплин и имеет целью выбор оптимальной конструкции реактора. [c.19]

Вследствие этого условные время пребывания и объемная скорость и отношение VIF предпочтительнее в качестве характеристик производительности реактора, чем действительное время пребывания. Любопытно, что аналогичная ситуация наблюдается также при анализе уравнений, описывающих установившиеся условия протекания процессов и в других областях химической технологии, например процессов массопередачи, где время не присутствует в явном виде в расчетных уравнениях. [c.124]

Основным показателем при оценке работы реактора является его производительность, выражаемая количеством продукта, образованным в единице объема реактора за единицу времени. Производительность определяется прежде всего скоростью, с которой развивается процесс. Обычно химическая реакция, проводимая в реакторе, сопровождается физическими явлениями массопередачи. Поэтому в отличие от скорост химической реакции пользуются понятием общей (глобальной) скорости процесса. Общую скорость получают суммированием скоростей всех химических и физических этапов процесса по определенным законам. Скорость реакции, общая скорость процесса и производительность реактора могут иметь одинаковые единицы измерения. [c.17]

Для определения конструкции и размеров любого реактора необходимы сведения 1) о скоростях протекания химических реакций, тепло- и массопередачи 2) о гидродинамической обстановке в реакторе. [c.88]

Первый метод основан на тщательном изучении скоростей химических превращений, тепло- и массопередачи в реакторе. Математическое описание в этом случае состоит из уравнений материального и теплового балансов, кинетических уравнений, выражений для скорости передачи вещества и тепла. [c.22]

Реактор с восходящей пленкой жидкости можно рекомендовать для проведения химических превращений, протекающих в диффузионном режиме, когда скорость процесса лимитируется массопередачей. Интенсивность массопередачи в РПВ в несколько раз выше, чем в аппаратах со стекающей пленкой. [c.15]

Роторные пленочные аппараты, применяемые в промышленности для упаривания растворов, могут успешно использоваться и для проведения химических реакций между газом и вязкими жидкостями. Основа конструкции такого аппарата (рис. 9) содержит традиционные элементы кожух /, заключенный в рубашку, вал 2 с лопастями 3 и распределитель жидкости 4. Лопасти могут быть как жестко закрепленными, так и подвешенными на шарнирах. При обработке очень вязких жидкостей (паст) хорошо зарекомендовали себя винтовые жестко закрепленные лопасти. В отличие от аппаратов других типов в роторном пленочном реакторе свободная поверхность жидкости из-за воздействия лопастей непрерывно обновляется. Это приводит к существенной интенсификации процесса массопередачи. [c.16]

Необходимость изучения макрокинетики на достаточно крупных аппаратах обусловлена резкими количественными и качественными изменениями, происходящими часто в процессах со сложной кинетической природой в результате взаимного влияния химической кинетики и физических процессов массопередачи, теплообмена и гидродинамики. Вместе с тем при изучении процессов нефтепереработки необходимо получить довольно большие образцы целевых продуктов для испытания их моторных свойств на двигателях это может быть осуществлено только на достаточно крупных пилотных установках. Обычно прикладная кинетика в нефтепереработке изучается на специально сооружаемых опытных установках, воспроизводящих принципиальные схемы промышленных реакторов с реальными сложными и разнообразными сочетаниями протекающих в них физических процессов. На установках изучают также технологические методы управления (например, [c.34]

Виктор Вячеславович развил теорию массопередачи, ввел новые критерии подобия с учетом турбулентного переноса и представлений о факторе динамического состояния поверхности, рассмотрел вопрос о моделировании гидродинамических, тепловых и диффузионных процессов в химических реакторах на основе теории подобия (1963 г.) и показал недостаточность этой теории для моделирования химических гфоцессов, обосновал (1960-1970 гг.) системные принципы моделирования химических процессов [c.10]

Пример 1Х-5. Моделирование процесса разложения в трубчатом реакторе. Для того чтобы использовать методы математического моделирования для оптимального проектирования химико-технологических установок или нахождения оптимальных режимов проведения процессов, необходимо располагать уравнениями, описывающими гидродинамику, тепло- и массопередачу и кинетику химических реакций, протекающих в изучаемой физической системе. [c.196]

Выбор конструкции и размеров промышленного реактора может быть выполнен на основе знания точных количественных характеристик псев-доожиженного слоя и кинетики процесса. В общем виде описание химического процесса возможно на основе синтеза основных уравнений классической механики, отражающих законы сохранения материи, энергии и импульса, с учетом уравнений теплопередачи, массопередачи и гидродинамики. Решение системы подобных уравнений в общем виде невозможно. В частных случаях решения, как правило, получаются довольно сложными. [c.307]

Исследованию и расчету колонных химических реакторов и процессам абсорбции и десорбции в колонных аппаратах посвящена об-щирная литература. Больщинсгво работ относится к экспериментальному изучению конкретных систем и получению эмпирических формул дпя расчета аппаратов. В ряде работ применяются пленочная и пенетрационная модели массопередачи с химическими реакциями, изложенные в гл. 6. Поскольку, однако, эти модели разработаны для случая постоянства концентрации хемосорбента и абсорбтива (экстрактива) в сплошной и дисперсной фазах, их применение дпя расчета прямо- и противоточных аппаратов затруднено. Обычно при расчете колонных аппаратов полагают, что коэффициент ускорения массообмена вследствие протекання химических реакций постоянен по высоте колонны. Это допущение может привести в ряде случаев к существенным ошибкам. [c.286]

Книга является монографией, наиболее полно освещающей и обобщающей вопросы теории и практики процессов химического взаимодействия газов и жидкостей. В ней рассмотрены физикохимические основы и дано математическое описание этих процессов, их кинетика в различных гидродинамических условиях работы газожидкостных реакторов, абсорберов и их лабораторных моделей, элементы расчета соответствующих аппаратов. В книге приведено большое количество числовых примеров. Ряд разделов может спужить ценным пособием для экспериментаторов в области процессов массопередачи. [c.4]

Н S 1 а п g Т. С., R е i 1 1 у Р., Сап. J. hem. Eng., 47, 514 (1969). Массопередача с химической реакцией. Каталитическое окисление ацетальдегида в барботажном реакторе. [c.283]

Вопрос о соотношении скоростей массопередачи и химической реакции обычно рассматривают в связи с существующими представлениями об области протекания процесса. Понятие о кпнетичест ой, диффузионной и переходной областях протекания процесса было введено Франк-Каменецким [30] в 1947 г. В течение последующей четверти века эти представленпя переходили из одной монографии в другую и из одного учебника в другой. При этом в большинстве работ полностью игнорировался тот факт, что Франк-Каменецкий рассматривал конкретный случай реакции первого порядка в гетерогенно-каталитическом реакторе для системы газ — твердое тело [31]. Более того, даже применительно к этому случаю формулировки [c.14]

Для расчета реакторов целесообразно подразделить реакции в жидкостях на две группы 1) очень быстрые реакции, скорость которых на поряд.чи превышает скорости процессов переноса, имеющих место в жидкостных системах 2) реакции, протекающие со скоростями, сравнимыми со скоростями указанных процессов. К первой группе относятся реакции между неорганическими молекулами, диссоциированными на ионы, ко второй — практически все реакции органических соединений. Скорость реакций первой группы не может быть лил1итирующей для всего реакторного процесса. Казалось бы, вид кинетического уравнения и значения самой скорости несущественны для расчета реактора. Действительно, это справедливо для достаточно грубых расчетов, не учитывающих влияния химической реакции на формальные значения коэффициентов массопередачи. Однако прп более точных расчетах, где указанные эффекты учиты- [c.27]

Вопрос о коэффициенте межфазного массопереноса в случае катализсггора в виде утопленной насадки изучен недостаточно. Можно предполагать, что при достаточно малой толщине пленки жидкости на поверхности катализатора будет проявляться влияние химической реакции на коэффициент массопередачи, аналогично тому, как это показано в гл. 13 для двухфазного реактора. Однако поскольку доля такой поверхности в общей поверхности [c.189]

Реакция озонирования циклододецена (первого порядка по цик-лододецену) имеет очень большую константу скорости /Ср 10 с , что приводит к чисто диффузионному механизму протекания процесса в барботажной колонне. Необходимая высота реактора может быть вычислена по скорости массопередачи, осложненной химической реакцией. Так как скорость химического взаимодействия очень велика, то для расчета можно использовать формулу (12.95) [c.310]

Исследование реакторов для систем газ—жидкость с целью их эасчета и проектирования ведется в следующих направлениях 10] изучение механизма и скорости процесса массопередачи, осложненного химической реакцией моделирование структуры потоков двухфазной системы оценка влияния продольного перемешивания на эффективность реакторов определение межфазной поверхности, удерживающей способности, перепада давления. Важным вопросом является выбор типа реактора. Сравнение коэффициентов массоотдачи по жидкой фазе для систем газ—жидкость в различных реакторах приведено в табл. 4.1 [10]. [c.83]

В этом разделе будет рассмотрена гомогенная реакция, проте-каюш ая между веществами А ж В ъ одной реакционной фазе, в то время как А поступает из другой фазы путем массопередачи. Анализ соотношения между массопередачей и химической реакцией в конце концов приводит к выражениям для потока вещества А через поверхность раздела фаз и общей степени превращения А и В. Эти выражения получены из материального баланса (У,8в) и с их помощью можно произвести расчет реактора, как указано в главе II. [c.160]

Установки каталитического крекинга с реакторными блоками использующими псевдоожиженный слой твердого микросфериче ского катализатора, получают преимущественное развитие и яв" ляются наиболее перспективными для крупнотоннажных производств. Устойчивая турбулизация двухфазной системы в псевдоожиженном (кипящем) слое обеспечивает интенсивную тепло-п массопередачу между фазами и постоянство температур во всем объеме слоя. Изотермичность и высокая теплопроводность псевдо-ожиженного слоя способствует стабильности химических реакций между реагентами. Благодаря увеличению поверхности соприкосновения межфазные процессы идут с высокими скоростями. Конструктивное исполнение реакторных блоков каталитического крекинга обусловливается химизмом процесса, а также условиями фазового взаимодействия реагентов с катализаторами —давлением и температурой. Реакторные блоки установок с крупно-гранулированным катализатором значительно уступают по своим технико-экономическим показателям блокам с кипящим слоем микросферического катализатора, особенно блокам, в которых используются лифт-реакторы с полусквозными потоками двухфазных систем, где конверсия происходит в прямоточной восходящей части аппарата. Несложная система циркуляции микросферического катализатора, а также большая гибкость по перерабатываемому сырью позволяют создавать реакторные блокн каталитического крекинга единичной мощности до 4,0 млн. т/год. [c.388]

Химическое превращение, осуществляемое в реакторе путем сложного физико-химического процесса, происходит обычно по уе всегда понятному и лишь частично известному механизму. Это относится как к массопередаче, так и к химической реакции. Например, для массопередачи между двумя песмешивающимися жидкими фазами предложено несколько физических моделей, дающих представление о механизме явления каждая из таких моделей соответствует эксперименту только в определенных условиях работы и лишена смысла, если эти условия меняются. Области применимости различных моделей могут иногда накладываться одна на другую, но чаще всего они не совпадают. [c.17]

Элементы расчета абсорбционных и хемосорбциониых процессов и типы применяемых реакторов рассмотрены в ч. I, гл. VI. Основные технологические показатели абсорбционной очистки степень очистки (КПД) г) и коэффициент массопередачи А определяются растворимостью газа, гидродинамическим режимом в реакторе Т, Р,ю) и другими факторами, в частности равновесием и скоростью реакции при хемосорбции. При протекании реакции в жидкой фазе величина к выше, чем при физической абсорбции. При хемосорбции резко меняются равновесные соотношения, в частности влияние равновесия на движущую силу абсорбции. В предельном случае для необратимых реакций в жидкой фазе (нейтрализация) образующееся соединение и еет практически нулевое давление паров над раствором. Однако такие хемосорбционные процессы нецикличны (поглотительный раствор не может быть вновь возвращен на очистку) и целесообразны лишь при возможности использования полученных растворов иным путем. Большинство хемосорбциониых процессов, применяемых в промышленности, обратимы и экзотермичны, поэтому при повышении температуры раствора новое соединение разлагается с выделением исходных компонентов. Этот прием положен в основу регенерации хемосорбентов в циклической схеме, тем более, что их химическая емкость мало зависит от давления. Хемосорбционные процессы особенно целесообразны таким образом для тонкой очистки газов, содержащих сравнительно малые концентрации примесей. [c.234]

В качестве примера расчета массообменного реактора для очистки газовых выхлопов от вредных примесей ниже рассмотрен принцип расчета пенного газопромывателя, работающего при режиме, близком к полному смешению. Реактор этого типа может служить для очистки газов от аэрозолей, газообразных и парообразных вредных примесей. В последнем случае применяют многополочпые пенные аппараты. Расчет любого многополочного аппарата сводится к определению необходимой поверхности массообмена и требуемого числа полок. Эти величины можно рассчитать по известным значениям коэффициента массопередачи км или КПД одной полки аппарата т). Значения йм и т] определяются экспериментально для различных систем в зависимости от гидродинамических условий процесса и физико-химических характеристик системы. Некоторые критериальные уравнения, применяемые для определения к и ti, приведены в ч. I. [c.241]

В главе 1 рассмотрено движение однородных потоков, основывающееся главным образом на законах классической механики жидкостей, в главе II — движение неоднородных потоков, причем особое внимание уделяется новейшим экспериментальным данным. Глава III посвящена процессам, основанным на законах классической термодинамики, в частности связанным с понятием необратимости. В главе IV изложены законы теплопередачи. В главе V описаны процессы, в основе которых лежат законы межфазного многокомпонентного равновесия, т. е. законы физической химии, в главе VI — многоступенчатые процессы (ректификация, абсорбция, жидкостная экстракция), объединяемые общим расчетным методом. Процессы, сущностью которых является кинетика массопередачи, рассмотрены в главе VII, процессы одновременной тепло-и массопередачи, которые имеют место при сушке газов и твердых тел, — в главе VIII. Глава IX посвящена техническим проблемам химических реакторов. [c.8]

По многих случаях, например при днижении жидкости через зернистый глий твердого материала, ана перемещается внутри каналов сложной формы и одновременно обтекает твердые частицы. Такие условия наблюдаются в процессах фильтрования, массопередачи в аппаратах с насадками, в химических процессах, осуществляемых в реакторах с твердыми катализаторами, и т. д. Анализ движения жидкостей в случаях такой смешанной задачи гидродинамики проводят, как правило, цри-ближснно сводя его к решёнию внутренней или внешней задачи. [c.37]

А] и [В] достигают предельных постоянных значений. Это означает, что сумма скоростей расходования А за счет химической реакции и увода А вместе с реакционной смесью из реактора уравнивается со скоростью его поступления в реактор. Аналогично для В установление постоянной концентрации означает, что скорость его накопления в результате образования из А уравнивается со скоростью его увода из реактора. Такой режим получил название стационарного режима. Концентрации компонентов в стационарном режиме называются стационарными концентрациями и в дальнейшем обозначаются индексом ст . Установление стационарного режима является важнейгией особенностью процессов, протекающих в открытых системах при постоянной скорости массопередачи. [c.215]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология