Гомогенные реакторы и реакции

Рассмотрим трубчатый реактор непрерывного действия, работающий по принципу идеального вытеснения. Пусть в этом реакторе протекает гомогенная химическая реакция кинетического порядка, большего или равного единице. [c.45]

В. Г. Л е в и ч, А. М. Б р о д с к и й. Теория гомогенно-гетерогенных реакций в протяженных химических реакторах, ДАН СССР, 165, Л 3 (1965). [c.301]

Принципиальная схема лабораторного реактора периодического действия идеального смешения приведена на рис. X. 1,а. Быстрое выравнивание концентраций реагентов Сг (г = 1,2,. .., п) по объему достигается использованием мешалок с большим числом оборотов. Температура смеси поддерживается постоянной с помощью термостата. В подобных реакторах проводят исследование гомогенных жидкофазных реакций. Исходные вещества С,- с концентрациями с (0) заливаются в реактор, текущие концентрации с ( ) измеряются непрерывно или дискретно, в моменты времени th (Л = 1,2,..., т). Интервал времени th+ — ih должен быть таким, чтобы разность превышала абсолютную [c.253]

Закономерности кинетики реакций в жидкостях имеют ряд особенностей, отличающих их от более простых законов кинетики газовых реакций. В данной главе будут рассмотрены общие принципы кинетики химических реакций в жидкостях для относительно простого случая гомогенных химических реакций и вытекающие из них следствия, полезные для феноменологического описания процессов химического превращения в жидкостных реакторах. Более детальное изложение кинетики гомогенных химических реакций в жидкой фазе дано в монографиях [1] и [2]. [c.27]

В некоторых типах реакторов-размножителей, использующих и , в частности в водном гомогенном реакторе, реакция деления осуществляется в активной зоне, а поглощение нейтронов торием с образованием и — в зоне воспроизводства. Последова- [c.15]

По-видимому, для всех типов реакций температура или зависимость температуры от времени должны быть одинаковы как в больших, так и в малых аппаратах. В гомогенных реакторах продолжительность реакций и начальные концентрации должны совпадать в аппарате и его модели в гетерогенных реакторах должно быть одинаково произведение времени реакции на поверхность контакта фаз в единице объема аппарата. [c.341]

Формально результат воздействия обратной связи на ход каталитического процеса в математических моделях автоколебаний учитывается различными путями. В основу гетерогенно-каталитических моделей обычно полагается механизм Лэнгмюра—Хиншельвуда с учетом формального отражения а) зависимости констант скорости отдельных стадий реакции от степеней покрытия адсорбированными реагентами [93—98] б) конкуренции стадий адсорбции реагирующих веществ [99—103] в) изменения во времени поверхностной концентрации неактивной примеси или буфера [104—107] г) участия в стадии взаимодействия двух свободных мест [108] д) циклических взаимных переходов механизмов реакции [109], фазовой структуры поверхности [110] е) перегрева тонкого слоя поверхностности катализатора [100] ж) островко-вой адсорбции с образованием диссипативных структур [111, 112]. К этому следует добавить модели с учетом разветвленных поверхностных [113] гетерогенно-гомогенных цепных реакций [114, 115], а также ряд моделей, принимающих во внимание динамическое поведение реактора идеального смешения [116], процессы внешне-[117] и внутридиффузионного тепло-и массопереноса I118—120] и поверхностной диффузии реагентов [121], которые в определенных условиях могут приводить к автоколебаниям скорости реакции. [c.315]

Какие же математические модели позволяют описывать автоколебания в химических реакторах при гомогенном протекании реакций [c.145]

Рпр, необходимо вводить транспортную фазу достаточно далеко от выхода из колонны сплошной фазы. Реакционный объем, требу-юш ийся для завершения реакции, может быть вычислен по обычной методике расчета гомогенных реакторов [47, 48]. [c.129]

В однофазной системе протекают гомогенные химические реакции. При замкнутом объеме реактора (см. табл. 111-1) в ходе процесса не вводятся реагирующие вещества и не выводятся продукты реакции. Будем считать, что в гомогенно системе концентрация одинакова в любом элементарном объеме. [c.92]

Кинетика гомогенных химических реакций в реакторах идеального перемешивания [c.336]

Гомогенная газофазная реакция А -> Э,В имеет константу скорости к = = 0,5 мин. Вычислите общее давление в реакторе с постоянным объемом через 1, [c.96]

Гомогенный реактор без отражателя. Исследование реакторов с помощью многоскоростного приближения начнем с изучения реактора без отражателя, все сечения которого предполагаются не зависящими от энергии. Наряду с этим предполагается, что нейтроны, испускаемые в результате деления и реакций, сечения которых входят в 2, , вообще говоря, распределены по некоторому вполне определенному спектру энергий. [c.357]

Фазовое состояние реагентов. Если при проведении химической реакции в реакторе находится одна фаза, то такой реактор называют гомогенным. Гомогенные реакторы заполняются реагентами, находящимися либо только в газообразном, либо только в жидком состоянии. [c.29]

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]

Выше был описан метод анализа устойчивости стационарных режимов сложных схем общего вида, основанный на численном подходе. Для достаточно простых схем иногда можно получить некоторые общие результаты. Ниже рассматриваются два таких случая анализа устойчивости гомогенного реактора с рециклом исследование влияния смесителя на устойчивость стационарного режима процесса и изучение концентрационной устойчивости реактора при линейном механизме реакций. [c.260]

Доля объема слоя, занимаемого одной частицей, очень мала. Поэтому слой можно представить в виде гомогенного реактора, в котором протекает химическая реакция, описываемая формальным кинетическим уравнением. Процессы переноса тепла и вещества через слой могут быть охарактеризованы эффективными коэффициентами диффузии, теплопровод- [c.59]

Количественно скорость реагирования А, -го вещества в сложной гомогенной (гетерогенной) реакции выражается как количество вещества А,, расходуемого или образующегося в результате химических взаимодействий в единицу времени на единице объема реактора (объема или поверхности катализатора или твердого вещества). [c.346]

Любая химическая реакция (по крайней мере, гомогенная), кроме реакций нулевого порядка, должна протекать в реакторе данного типа медленнее, чем при периодическом оформлении процесса, в связи с явлениями, называемыми проскоком , коротким замы-а<анием , а также байпас-эффектом . [c.165]

Можно привести примеры, когда макрокинетика не оказывает существенного влияния на химический процесс в целом. Реакции, протекающие в гомогенном реакторе идеального смешения, являются классическим примером такого рода. С другой стороны, в промышленности имеются процессы, например окисление аммиака, когда ход реакции почти полностью определяется макропроцессами — тепломассопереносом. [c.167]

Для проточного реактора, в котором протекают гомогенные химические реакции, система уравнений химической кинетики и одномерной газовой динамики без учета диффузии, вязкости и теплопроводности может быть записана в виде [c.20]

Роль соотношения s/v в газо- и жидкофазных реакциях. При создании современной цепной теории гомогенных газовых реакций [5] значительную роль сыграли закономерности, найденные при изучении зависимости кинетики их от диаметра реакторов, от соотношения между величиной твердой поверхности и свободного объема и т. д. К их числу относится зависимость пределов и полуострова воспламенения от указанных факторов. Согласно теории, эти закономерности связаны с обрывом [c.37]

В котором предусмотрена возможность параллельного и независимого протекания гомогенной газовой реакции с константой скорости ку и гетерогенно-каталитической реакции с константой скорости /сг, т. е. г хим = и пов + об- Учтена также возможность несовпадения скоростей адсорбции и десорбции, характеризующихся константами кг и А4. При поддержании адсорбционного равновесия по всей длине реактора т. е. при [c.33]

Фазовый уровень. На фазовом уровне участками являются малые части каждой фазы. Если в реакторе протекает гомогенная химическая реакция, то параметрами состояния участка являются концентрация j каждого компонента, температура скорость дв1шения р участка как целого и т.д., а сумма правой части (1) хараетгоизует юйенение j, Г и к за счет переноса массы, тепла и имульса. Источник жя М(х отражает кинетику химической реакции при [c.193]

В качестве первого примера выполним анализ работы гомогенного реактора неидеального смешения с нестационарными внутренними потоками, в котором проводится нелинейная химическая реакция при полном взаимодействии молекул на микроуровне. Допустим, что реальная структура потоков в реакторе соответствует топологической структуре, изображенной на рис. 4.11, где изображены N ячеек идеального смешения, связанные межъячеечными нестационарными потоками. Пронумеруем ячейки от 1 до 1 присвоим ячейкам индекс i от 1 до iV—1 обозначим объем -й ячейки через У,, а объемную скорость потока от i-й ячейки к -й — через Q j. Питающий поток для -й ячейки обозначим через Qof, выходящий из у-й — соответственно через Qjn, байпасный поток для всей системы обозначим ол - [c.261]

Гомогенные реакторы. Консфуктивно гомогенные реакторы выполняются в виде аппаратов с мешалками или трубчатых (проточных) аппаратов. При известных кинетике и механизме реакций выбор типа реактора определяется условиями обеспечения равномерности распределения реагентов в объеме. Наличие фадиентов конценфации, температуры приводит к изменению физико-химических свойств реагентов (вязкости, плотности и т. д.) и, как следствие, к искажению профиля скоростей, неравномерному протеканию реакции по объему или сечению реактора. В случае изотермических реакций изменение характеристик реагентов в ходе протекания реакции может привести к неустойчивости системы в целом, т. е. к нарушению установившегося состояния по скоростям теплоподвода и теплоотвода. Характерными вопросами, решаемыми при проектировании этих реакторов, являются оценка гидродинамической сфуктуры потоков и обеспечение необходимого температурного режима реактора. [c.18]

Несмотря на то, что истинно гомогенные автокаталитические реакции практически не встречаются, многие промышленные реакции имеют аналогичные характеристики. Примером может служить экзотермическая реакция окисления, когда исходные продукты поступают в реактор при температуре значительно более низкой, чем необходимо для поддержания процесса горения. При такой реакции, называемой автотермической, тепло можно рассматривать как продукт, поддерживающий ее протекание. Если попытаться проводить этот процесс в реакторе идеального вытеснения, то без дополнительного подвода тепла к аппарату реакция затухнет. В то же время в проточном реакторе идеального смешения указанная реакция будет сама себя поддерживать, поскольку за счет выделяющегося тепла исходные вещества нагреются до температуры, при которой произойдет их взаимодействие. Более подробно автотерми-ческие реакции рассмотрены ниже. [c.154]

Метод раздельного калориметрирования. При помощи дифференциальной термопары измеряется разность температур между по-вер> ностью и центром реакционного сосуда, где идет реакция. Если реакция гомогенная, то разница температур АТ =-qj. j4nX, где q —скорость тепловыделения на единицу длины реактора. Если реакция гетерогенная, то А7 0. Для гомогенно-гетерогенной реакции Q < АТ < q jq = АТ/АТ, ,,. [c.283]

Т. е. объемные скорости в модели и прототипе должны бцть равны. Предложено также при получении масштабного уравнения для случая химической реакции, протекающей в кинетической области, учитывать теплообмен, используя критерий Ва,у в сочетании с тепловым критериел Nu. Приведем вывод такого уравнения применительно к гомогенной химической реакции, осуществляемой в трубчатом реакторе. [c.428]

В заключение рассмотрим вывод масштабных уравнений для случая гомогенной химической реакции в газовой фазе в трубчатом реакторе непрерывного действия. Для вывода масштабных уравнений здесь необходимо учесть, что потери напора в модели и прототипе должны быть равны. В противном случае в реакторе, в котором потери напора будут больше, возникнет ускоренное движение газообразного потока реакционной смеси, вследствие чего время пребывания в этом реакторе уменьшится. Пренебречь разницей в потерях напора MOHiHO только в том случае, когда общее давление в системе велико по сравнению с потерями напора. [c.429]

Сходство между пламенем диффузионным и предварительно приготовленной смеси выявляется также при детальном рассмотрении процесса стабилизации пламени. Практически в любом случае обнаруживается небольшая область, где происходит рециркуляция, в результате которой продукты сгорания снова возвращаются в поток тонливо-воздушной смеси. В пламени предварительно приготовленных смесей топливо и воздух уже тщательно смешаны, в диффузионном же пламени они диффундируют друг в друга с образованием смеси с приблизительно стехиометрическим составом по фронту пламени [46—48]. Имеются данные, показывающие, что даже в так называемом гомогенном реакторе вокруг каждой струи существует зона, в которой инициируется и протекает реакция [49]. Следует отметить, что хотя существование такой критической точки играет весьма важную роль в стабилизации пламени, зона рециркуляции вблизи критической точки является источником потока, движущегося в противоположном направлении к критической точке. Следовательно, условия, влияющие на образование и положение такой зоны рециркуляции, будут влиять и на срыв п.чамени. [c.328]

Ян, Слейтер, Корнер и Даниельс [251] измерили скорость термического разложения N0 в динамических условиях в реакторе, заполненном таблетками алюмогеля, в диапазоне температур 973—2173 °К при концентрации N0, равной 4,628-103 моль1л. Опыты авторов работы [251] выполнены при значительном избытке неона (10% N0-1-90% Не). Согласно их данным, в области температур 7<1400°К разложение N0 протекало полностью в гетерогенной реакции. В области температур Г>1700°К доминировала гомогенная бимолекулярная реакция, а в интервале температур 1400—1700 °К реакция протекала частично на стенках, частично в газовой фазе. [c.91]

С целью установления причин колебательного режима реакции окисления циклогексана изучен процесс в безградиентном реакторе, работающем в импульсном и проточном вариантах, с использованием также метода ИК-спектроскопии [247, 248]. Показано, что реакция протекает по гетерогенно-гомогенному механизму [248], а колебательный режим окисления циклогексана на NaY имеет автокаталитический характер и связан с периодическим накоплением на поверхности катализатора соединений пероксидного типа[248]. Методом раздельного калориметрирования проведена оценка доли гомогенной составляющей реакции окисления циклогексана на NaX [249]. При температурах вьЬие 200 и концентрациях циклогексана в потоке 0,3-0,6 о ьемн. % зта доля составляет 60-90%. [c.105]

Реальные реакторы обычно работают при режимах неполного перемешивання, но в некоторых производственных реакторах степень перемешивания столь незначительна, что для технологических расчетов можно применять модель идеального вытеснения. К таким реакторам относят прежде всего трубчатые контактные аппараты с катализаторами в трубах (рис. 23) или в межтрубном пространстве, служащие для гетерогенных газофазных реакций. Трубчатые реакторы типа кожухотрубного теплообменника применяются и для гомогенных газовых реакций. [c.85]

Выбор оборудования. Для полноты поглощения в абсорбционной колонне необходим противоток жидкой и газовой фаз (см. разд. 5.6.2). Определим тип насадки в ней. Взаимодействие N02 2 протекает быстро, так что между НМОз в жидкости и N02 почти устанавливается равновесие. Последующее окисление N0 (и в газовой, и в жидкой фазах) протекает медленнее. Необходимо определенное время для его заверщения и пространство. В основном окисление образовавшегося N0 протекает в газовой фазе по реакции (6.13). Так как реакция (6.19) - гетерогенная газожидкостная, а реакция (6.13) - гомогенная, реактор образования азотной кислоты представляет абсорбционную колонну с переливными ситчатыми тарелками (рис. 6.53), пространство между которыми работает как газофазный окислитель основного количества вьщеливщегося N0. Барбатаж в невысоком (на тарелке) слое жидкости обеспечивает интенсивный массообмен с газом, способствуя и поглощению компонентов газовой смеси и тем самым образованию НМОз и жидкофазному окислению N0. Можно считать, что в абсорбционной колонне протекает превращение, описываемое следующим брутто-уравнением, полученным сложением уравнений (6.13) и (6.19) [c.419]

В литературе имеется ряд расчетов колебаний в гомогенном реакторе идеального смешения. Наиболее полное исследование для реакции первого порядка провели Сальников и Вольтер [19]. В их статье можно найти также ссылки на предшествующую литературу. Сальников и Вольтер пользовались безразмерными уравнениями в виде (X, 45). Методами качественной теории дифференциальных уравнений они определили ход интегральных кривых и расположение предельных циклов на фазовой плоскости в переменных X, и (в наших обозначениях). Амплитуда автоколебаний не находилась, так что полученные результаты не позволяют провести разграничение между тривиально-релаксацион ными и кинетическими автоколебаниями. Как мы видели, в переменных X, и это и вообще затруднительно. Для полного решения задачи об относительной амплитуде и характере автоколебаний [c.464]

Расчет распределения времени пребывавкя в гомо генном реакторе с произвольной структурой потоков, опй-оываемой ячеечной моделью, в работах [12,1 осуществлен на основе математического аппарата цепей Маркова. Далее [н] этот метод был расширен для расчета химических реакций произвольной сложности в гомогенных реакторах. Однако информа дик ш распределенин времени пребывания недостаточно для того, чтобы рассчитать превраще-. ние в дисперсной фазе для химической реакции порядка, отличающегося от первого. Для проточного реактора с мешалкой важное влияние на превращение в дисперсной фазе оказывает взаимодействие между каплями за счет коалесценции и ре диспергирования. При отсутствии взаимодействия каждая капля ведет себя как неаа -висимый периодический реактор со своим временем пре >-бывания равным возрасту капли. При этом реактор является полностью сегрегированным по дисперсной фазе. В связи с различным временем пребывания капель возникает распределение по концентрации в дисперсной фазе. При наличии коалесценции и редиспергирования происходит уменьшение разницы в концентрации капель. При бесконечной скорости взаимодействия концентрация в дисперсной [c.142]

От гомогенного реактора турбулентное иламя отличается наличием оире-деленного расиредолення (градиента)средних температур и концентрацни между границами свежего и сгоревшего газа, что является самим условием рао-иространения зоны реакции. [c.283]

Гетерогенное протекание процесса окисления наблюдается, как правило, при сравнительно низких температурах. Температура появления гомогенной составляющей зависит от природы катализатора и окисляемого вещества. Экспериментальные методы обнаружения гомогенных стадий и изучения гетерогенно-гомогенных каталитических реакций достаточно хорошо разработаны. К таким методам относятся метод раздельного калориметрирования [71] и более совершенный метод вымораживания радикалов [72]. В последнем случае десорбирующиеся с поверхности катализатора радикалы вымораживаются в специальных ловушках, а затем анализируются на ЭПР-спектро-метрах. Качественные данные о выходе реакции в объем можно также получить при проведении процесса в реакторе, в котором можно изменять величину свободного объема за слоем катализатора. Зависимость количества образующихся продуктов от свободного объема указывает на гомогенное продолжение реакции. Свободный газовый объем над катализатором (между зернами катализатора) может быть уменьшен заполнением его инертным материалом. При гомогенном протекании реакции такое заполнение должно привести к уменьшению степени конверсии окисляемого вещества. Свободный объем между зернами катализатора легко изменить, используя виброкипящий слой [И]. [c.77]

При помощи этой формулы из измеренных значений разогрева А Г, скорости суммарной реакции w и коэффициента теплопроводности Я может быть вычислена величина а, т. е. доля полной реакции, приходящаяся на гетерогенную ее часть. Такого рода измерения были осуществлены Маркевичем [233] и Гурманом и Чайкиным [79 для термической реакции На + С1г — 2НС1 в присутствии примеси кислорода и без него. Было показано, что в отсутствие кислорода реакция представляет собой гомогенную реакцию (а = 0), идущую во всем объеме реакционного сосуда с одинаковой скоростью. Полностью гомогенный характер реакции подтверждается нечувствительностью скорости реакции к изменению величины S/V. В присутствии кислорода (15%), сильно тормозящего гомогенную реакцию, реакция прижимается к стенке реактора и становится практически гетерогенной (а 1). Скорость реакции в этом случае возрастает с увеличением отношения S/V. Аналогичный гомогенно-гетерогенный механизм реакции Чайкин [373] установил также для реакции этилена с хлором в присутствии Оа. [c.41]

Почти полвека назад Дамкёлер [20] изучил возможность изменения масштабов химических реакторов на основе теории подобия. Он пришел к выводу, что в трубчатых реакторах, имеющих градиенты температуры, концентрации и потока, полное и одновременное подобие механических, термических и химических свойств возможно только при протекании единственной четко определенной реакции. Это справедливо для незаполненных гомогенных реакторов. Для реакторов со слоем катализатора подобие сохраняется только при ламинарном потоке, который редко используется в промышленности. [c.59]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология