Реакторы химические реакция первого порядк

Рассмотрим пять наиболее общих комбинированных моделей, охватывающих широкий круг проточных аппаратов и реакторов (табл. П-2), в которых протекает реакция первого порядка. При расчете любого проточного аппарата в отсутствие химической реакции необходимо принять константу скорости реакции /с = 0. Для указанных моделей представлены передаточные функции и уравнения для расчета при нанесении импульсного и частотного возмущений. [c.115]

Например, пусть в изотермическом периодическом реакторе проводят химическую реакцию первого порядка. Для описания процесса на основе физико-химических представлений получим уравнение, выражающее зависимость текущей концентрации исходного вещества С от его начальной концентрации времени процесса т и его температуры Т в виде [c.134]

При выводе уравнений диффузионной модели предполагается, что перенос вещества осуществляется двумя путями конвекцией с постоянной скоростью и и диффузией с эффективным коэффициентом диффузии О, величина которого также не зависит от координаты. При этом уравнение материального баланса, описывающее изменение концентрации реагента по длине реактора при стационарном протекании химической реакции первого порядка, имеет вид [c.208]

Задача состоит в определении зависящего от времени поля концентрации вне облака, диффузионного потока на его внешнюю границу и концентрации реагента С+ внутри области замкнутой циркуляции. Так как внутри облака имеются частицы твердой фазы, то естественно считать, что в области замкнутой циркуляции идет химическая реакция первого порядка с эффективной константой скорости к+ (в расчете на единИцу объема области циркуляции). Влиянием стенок и входного участка реактора на процесс диффузии пренебрегаем и считаем, что вдали от пузыря концентрация определяется выражением (1.127). [c.79]

Выше были перечислены пять групп факторов, которые оказывают влияние на работу гетерогенного реактора. (Очевидно, что скорость и направление процессов каждой из групп зависит от скорости п направления всех остальных процессов. Однако наиболее типичной для химического реактора является взаимосвязь химических и массообменных процессов. Для того чтобы наглядно показать тесную связь химического взаимодействия и процессов межфазного переноса в гетерогенных реакторах для систем жидкость — жидкость пли жидкость — газ, рассмотрим простейшую реакцию первого порядка по переходящему компоненту в изотермическом реакторе идеального (полного) вытеснения. [c.13]

Упражнение 2. Химическая реакция первого порядка А В протекает в периодическом реакторе при постоянной температуре. Реакция идет в присутствии катализатора, активность которого падает во времени по известному закону. Кинетика химического превращения описывается линейным дифференциальным уравнением первого порядка с переменным коэффициентом [c.134]

Упражнение 1. Решить уравнение (V, 58) для изотермической химической реакции первого порядка вида А В (константа скорости й = 1 с- ) при О = 1 м /с и v/S = 1 м/с. Построить профиль концентрации реагента А по длине реактора. Известно, что L = Зм, концентрация Са(0) на левой границе (на сечении входа) 0,92 моль/л. [c.246]

Пример двухкомпонентного фазового перехода. Рассмотрим двухкомпонентную мультистабильную систему — открытый реактор, в котором имеется непрерывный изобарический приток и отток реагента X. Внутри реактора, имеющего объем V, протекает химическая реакция первого порядка типа X -> D. Продукт реакции D вместе с X выходит из реактора. Реакция является экзотермической, т. е. идет с выделением теплоты. Благодаря перемешиванию концентрация реагента и его температура поддерживаются одинаковыми по объему V. Предполагается, что константа реакции k (Т) зависит от температуры по закону Аррениуса [c.391]

Применение метода исследования двумерных моделей химических реакторов, о которых будет рассказано ниже (при рассмотрении протекания реакции первого порядка в реакторе непрерывного действия), позволяет выяснить характер разбиения пространства пара.метров исследуемой системы на области, различающиеся числом и устойчивостью положений равновесия. Границы этих областей определяются условиями а = О и Д = 0. [c.78]

Настоящая модель легко допускает обобщение на случай одновременного протекания в зерне катализатора нескольких реакций, сопровождающихся изменением объема исходной смеси. Математическим описанием в размерной форме всегда удобно пользоваться для расчета конкретных химических процессов, для которых количественно определены все параметры. Для исследований общих свойств системы, связанных, например, со статическими и динамическими характеристиками множественностью стационарных режимов и их устойчивостью, целесообразно использовать математическую модель, записанную в безразмерной форме. С учетом приведенных ранее допущений, определяющих область использования модели (3.22а) —(3.22к), для трубчатого реактора, в котором протекает одна реакция первого порядка, и температура хладоагента к межтрубном пространстве одинаковая по всей длине, можно записать такую систему [c.75]

Теперь рассмотрим проточный химический реактор идеального перемешивания, в котором идет реакция первого порядка. Уравнение (5.4.14) в этом случае имеет вид [c.249]

В работе анализируется поведение проточного химического реактора, в котором протекает экзотермическая необратимая реакция первого порядка. Если считать, что в реакторе происходит идеальное перемешивание реагирующей смеси, то можно воспользоваться моделью с сосредоточенными параметрами (дискретной моделью), которая описывается системой обыкновенных дифференциальных уравнений. Эта система состоит из двух уравнений — уравнения материального баланса и уравнения теплового баланса. Если не учитывать изменения объема реагирующей смеси и зависимость ее теплоемкости от состава и температуры, то уравнение материального баланса приобретает вид [c.128]

Рассмотрим однопараметрическую диффузионную модель стационарного химического реактора при протекании в нем реакции первого порядка в виде [c.209]

Таким образом, в случае параллельных реакций первого порядка (в общем случае для реакций одинакового порядка) по исходному веществу дифференциальная и интегральная селективность для реактора идеального смешения не зависят ни от времени, ни от конверсии (Хд), оставаясь постоянными на протяжении всего химического процесса при заданных условиях, и определяются стехиометрией и константами скоростей реакций. Это относится также к реакторам периодического действия и вытеснения. [c.189]

Характер зависимости между Тп и Тв проиллюстрируем на примере химических реакторов идеального перемешивания и идеального вытеснения, в которых при одинаковых изотермических условиях и постоянном объеме протекает простая элементарная реакция первого порядка типа Л -15. С этой целью установим зависимость величины — от степени превращения Ха и проанализируем ее. [c.155]

Даже беглый обзор рассматриваемых здесь уравнений свиде -тельствует о том, что модель колонного реактора, построенная с учетом обмена между фазами и изменений объема в ходе химического превращения, существенно отличается от обычных уравнений переноса в гомогенных системах. С целью численного изучения возникающих здесь отличий была решена задача математического описания двухфазного процесса с одной реакцией первого порядка в колонном реакторе со встроенным теплообменником. [c.52]

Статистический метод расчета процесса, включающего произвольное число реакций первого порядка, был развит в работе [18]. Как и в гл. II, п. 2, состояние реагирующей смеси описывается S-мерным вектором состава С с компонентами с,-(i= 1,2,..., S), а химические превращения в системе — кинетической матрицей Z, элемент которой 1ц(х) равен вероятности того, что молекула г-го вещества, вошедшая в реактор, за время т превратится (непосредственно или минуя любые промежуточные состояния) в молекулу г-го вещества. Вместо (V. 12) получаем [c.192]

В кипящем слое на поверхности частиц катализатора протекает химическая реакция, соответствующая эффективной объемной реакции первого порядка, константу скорости которой будем обозначать к. В результате реакции, диффузии и конвективного переноса реагента в отсутствие пузыря в реакторе установится некоторое продольное распределение концентрации Со (х), которое должно быть учтено при постановке граничных условий вдали от пузыря. Это распределение концентрации нахо-дится из решения стационарного одномерного уравнения конвективной диффузии с граничными условиями для полубесконечного реактора, решение которого для Соо запишем в виде [c.79]

Розенталь и Денисова [12] рассмотрели особенности каталитических реакций первого порядка в импульсном хроматографическом режиме работы реактора с учетом диффузии молекул газа в поры катализатора. Диффузия в сочетании с химической реакцией уменьшает среднее время пребывания непрореагировавших молекул в реакторе и ширину пика. [c.133]

Ниже мы покажем на примере реакции первого порядка, что увеличение глубины превращения в процессе с фракционной рециркуляцией, выражающееся в значительном увеличении абсолютного количества превращенного вещества и, следовательно, производительности определенного реакционного объема, достигается благодаря уменьшению глубины химического нревращения при однократном проходе вещества через реактор. [c.468]

Возможно, исследователь станет исходить из того, что масштаб промежуточной установки будет определяться прежде всего объемом, в котором осуществляется основная реакция. Если определение размеров реакторов зависит от констант скорости химических реакций, то интересно, каковы будут последствия ошибки их измерения в случае масштабирования В реакции первого порядка типа [c.266]

Моделирование хроматографического реактора основано, как правило, на теории тарелок или же на уравнении материального баланса. Уравнение, выражающее такой материальный баланс, который учитывает химическое превращение реагентов в обеих фазах и дает аналитическое решение для реакции первого порядка [125], имеет вид [c.358]

Теоретические основы расчета объемов секций даны для реакций первого порядка Так как в химической технике большинство реакций являются реакциями второго порядка, то очень важно определить оптимальные объемы секций для реакторов, в которых протекают эти реакции. Известно что оптимальным является каскад,, собранный из равновеликих реакторов с перемешиванием. Однако существование различных мнений на этот счет делает необходимым продолжение эксперимента. По-видимому, опыт целесообразно построить так, чтобы создавались наибо.тее неблагоприятные условия для равновеликой последовательности реакторов. Такие условия могут быть обеспечены в реакторе, собранном из равновеликих секций, в котором осуществляется реакция второго порядка со степенью превращения 0,95. [c.160]

Расчетные формулы для нахождения степени превращения в химическом процессе имеют разный вид в зависимости от механизма химической реакции и типа реактора, в котором она осуществляется. Например, степень превращения для обратимой реакции первого порядка в реакторе идеального (полного) вытеснения [c.450]

Левая часть уравнения ( 1,215) пропорциональна количеству тепла, переданному в теплообменнике на единицу объема питания, а правая часть пропорциональна количеству тепла, выделяемого при химической реакции. Оба параметра можно нанести на график как функции температуры на входе в реактор Го, являющийся в данном случае определяющей переменной. Точки пересечения между двумя указанными зависимостями дают возможные режимы работы системы. На рис. 1-40 построен такой график для реакции первого порядка при различных значениях времени пребывания Тп, обратно пропорциональных объемной производительности Ус. Общий коэффициент теплопередачи Ку принят пропорциональным Ус. [c.345]

Авторы изучали также влияние перемешивания газа на химические реакции первого и более высокого порядков, в результате чего установлена существенная зависимость химических превращений в реакторах с кипящим слоем от характера движения. Для оценки влияния перемешивания на гомогенную реакцию любого порядка можно использовать данные о времени пребывания газа в слое. Следует, однако, иметь в виду возможность движения газа в ядрах, движения газа без достаточного контакта с частицами и другие эффекты, которые могут привести к значительному уменьшению степени превращения по сравнению с вычисленным значением. [c.21]

Характер протекания химической реакции в одиночном реакторе идеального смещения и в каскаде реакторов иллюстрируется рис. 2.27. Заштрихованные площади равны между собой (для реакции первого порядка) [c.40]

Ниже в качестве примера рассматривается работа проточного реактора непрерывного действия идеального вытеснения, в котором проходит экзотермическая реакция первого порядка по недостающему компоненту. Если в каждом сечении реактора с помощью охлаждающего агента (.Мх) отводится вся выделяющаяся теплота реакции, то можно считать, что реакция происходит при изотермических условиях. Аналогично будет протекать реакция в реакторе периодического действия при полном перемешивании реакционной массы и отводе выделяющейся теплоты. Уравнение скорости химической реакции (6.1), не осложняемой процессами переноса массы компонентов, применительно к случаю ее зависимости только от концентрации одного компонента можно записать через степень превращения X этого компонента [c.108]

Практическим основанием для существующего интереса к рассеянию в насадочных слоях служит влияние рассеяния на работу оборудования различного типа, в особенности химических реакторов и массообменных аппаратов. Эти эффекты, вообще говоря, могут быть рассчитаны, если известны коэффициенты рассеяния. Данквертс [35] показывает, например, что из-за осевого рассеяния реагирующих веществ следует ожидать снижения степени их конверсии при протекании реакции первого порядка в трубчатом аппарате. С таким же эффектом сталкиваются и при эксплуатации массообменного оборудования, где перераспределяемое растворенное вещество переносится из потока одной фазы к другой в результате массопередачи (процесс имеет первый порядок по концентрации вещества). [c.157]

Исследовали [39] нестационарный массообмен пузыря со средой в реакторе с псевдоожижепным слоем при наличии объемной химической реакции первого порядка. Задача сводится к решению уравнения нестационарной конвективной диффузии вне области замкнутой циркуляции и уравнения баланса реагента внутри этой области. При этом учитывается изменение концентрап.ии реагента вдоль реактора вследствие объемной реакции и продольного перемешивания. Методом сращиваемых асимптотических разложений по малым числам Пекле получены трехчленные разложения для поля концентрации вне области циркуляции, изменение во времени концентрации реагента внутри этой области и коэффициент массообмена. В частности, для систем мелких частиц концентрация внутри нузыря и среднее число Шервуда имеют вид [c.134]

Анализ системы, состоящей из уравнения (2.44) и кинетического уравнения реакции первого порядка, проведен в работах [96, 97]. Такой подход удобно использовать для моделирования процессов получения крупногабаритных блоков, так как часто из-за низкой теплопроводности режим их получения близок к адиабатическому (число БиоСО, ). Более полная постановка задачи моделирования процесса химического формования в форме дается анализом режимов работы периодического реактора без смешения при нестационарно протекающих химических процессах и кондуктивном теплопереносе. Один из вариантов расчета может быть выполнен при следующих допущениях [98] реакция, протекающая в рассматриваемой области, является одностадийной и необратимой теплопередача в зоне реакции осуществляется путем теплопроводности движение реагирующего вещества и связанный с ним конвективный механизм передачи тепла отсутствуют исходное вещество и продукты реакции находятся в одном фазовом состоянии, т. е. протекание реакции не сопровождается фазовыми превращениями лраиица рассматриваемой области непроницаема для вещества теплообмен на границе раздела происходит по закону Ньютона величины, характеризующие физические свойства вещества (теплопроводность, теплоемкость, плотность), химическую реакцию (энергия активации, предэкспоненциальный фактор, тепловой эффект) и условия протекания процесса (давление, температура окружающей среды, форма и размеры области, коэффициент теплоотдачи), в ходе процесса не изменяются. [c.54]

Скорость реакции в реакторе непрерывного действия при полном перемешивании такая же, как скорость в конце реакции, при периодическом ведении процесса. Поэтому общий реакционный объем системы, действующей непрерьшнО, должен быть больше, чем у действующей периодически. На рис. П-23 показано сЬот-ношенне объемов реактора периодического действия и реактора непрерывного действия, в 1 отором о спечи-ваетСя одинаковая " общая степень превращения при проведении химической реакции первого порядка. В каскаде из нескольких ступеней, в каждой из которых обеспечивается полное перемешивание, объем аппарата непрерывного действия уменьшается. [c.122]

Важный вопрос о соответствии значений констант скоростп реакций эксперпментальным данным вынесен в этой главе в упражнения. Сделано так потому, что, с одной стороны, этот вопрос относится скорее к области чистой, чем прикладной кинетики, и, с другой стороны, его решаюш,ее значение для всей проблемы расчета химических реакторов не вызывает сомнений. Если кинетические зависимости изображаются прямыми линиями, как на логарифмическом графике для реакции первого порядка в упражнении У.2, то оценка точности найденных значений констант скорости реакций может быть получена из отклонения экспериментальных данных от прямой линии, наилучшим образом оиисываюш ей ход процесса. Если дифференциальные уравнения, описывающие систему реакций, должны с самого начала интегрироваться численно, то провести оценку значений констант скорости и их точности значительно труднее. В простейших случаях уравнения можно решать с помощью аналоговой вычислительной машины, где константы скорости представляются переменными сопротивлениями. Эти сопротивления можно изменять вручную, пока не будет достигнуто наилучшее возможное соответствие между расчетными и экспериментальными данными. Если решение проводится на цифровой вычислительной машине, следует использовать метод проб и ошибок. Предположим, [c.116]

Для реакции первого порядка А В статический режим химического процесса этого реактора будэт описываться обыкновенным диффереициальнш уравнением [c.58]

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]

В настоящей главе рассматриваются закономерности массообменных процессов, осложненных необратимыми химическими реакциями первого и второго порядка, протекающими в объеме сплошной или дисперсной фазы. Основные результаты получены на базе решения уравнений, описывающих процесс хемосорбции при конвективном массообмене в области малых и средних значений критерия Ке. Проводится анализ процесса как для конечных значений константы скорости реакции, так и в случае быстропро-текающих реакций. Приведены расчетные формулы, таблицы и графики для степени извлечения и фактора, характеризующего ускоряющее действие химической реакции на процесс массообмена. Эти данные используются в гл. 7 для расчета химических реакторов. [c.115]

Переходный режим работы цепочки из iV соединенных последовательно химических реакторов [19]. Рассмотреть N идентичных химических реакторов объемом F, соединенных последовательно и снабженных идеальными смесителями. Первоначально каждый сосуд заполнен чистым растворителем S. В момент времени i = О в первый реактор начинает постзшать раствор вещества А в S при постоянном объемном расходе и с постоянной концентрацией Сд (0). Этот раствор содержит также небольшое количество добавляемого в него непосредственно перед входом в первый реактор растворенного катализатора, который ускоряет следующие реакции первого порядка [c.648]

Левая часть уравнения (IV,97) пропорциональна количеству тепла,переданному в теплообменнике на единицу объема питания, а правая часть фопорциональна количеству тепла, выделяемого при химической реакции. Оба параметра можно нанести на график как функции температуры на входе в реактор Го, яеляющийся в данном лучае определяющей переменной. Точки пересечения между двумя указанными зависимостями дают возможные режимы работы системы. На рис. IV-26 построен такой график для реакции первого порядка при раз- [c.237]