Степень превращения в потоке

Сформулируем следующую задачу. Дан реактор длиной Ь с составом исходной смеси g Q и массовой скоростью потока О. Требуется выбрать такую функцию Т (г) (О й 2 чтобы конечная степень превращения была максимальной. В этом (и только в этом) разделе мы направим продольную координату в противоположную сторону (рис. IX.4), что согласуется с обратной нумерацией реакторов идеального смешения в главе VII. Пусть [c.266]

Физическая модель. В основе ее лежит допущение, заключающееся в том, что реакционный объем считается квазигомогенным, а вещество и тепло переносится за счет диффузии и теплопроводности с некоторыми эффективными коэффициентами диффузии и температуропроводности а ,. По своей сущности эти эффективные коэффициенты и соответствующие истинные (молекулярные) коэффициенты неодинаковы, так как физическая природа молекулярной диффузии существенно отличается от природы турбулентного и смесительного переносов, обусловленных перемещением макроскопических объемов жидкости или газа, которые смешиваются с основным материальным потоком, имея иную от него степень превращения. [c.39]

Произведение представляет собой число молей реагента А, поступающее в единицу времени, или так называемую мольную скорость потока. Из определения степени превращения следует [c.297]

Расчет трубчатых реакторов полного вытеснения проводится в соответствии с уравнениями (У1П-291) и (У1П-292). В том случае, когда в аппарате протекает несколько реакций, при расчете требуется решить систему дифференциальных уравнений типа зависимости (У1П-292). Если в результате сопротивлений потоку давление вдоль оси" реактора заметно понижается, для газовых реакций необходимо ввести в расчет также зависимость локального давления от степени превращения. При незначительных сопротивлениях потоку реакцию можно считать протекающей под постоянным давлением и скорость превращения определять для среднего давления в реакторе. [c.318]

В результате сегрегации на выходе из реактора получается смесь элементов потока с различными степенями превращения и, следовательно, с различным составом соответствующих времен пребывания данного элемента в аппарате. В случае твердых частиц разброс времен пребывания непосредственно отражается на качестве продукта. Например, из реактора полного перемешивания выходит смесь зерен, время пребывания которых колеблется в пределах от т О (непрореагировавшее вещество) до т->оо (почти полное превращение). [c.329]

Согласно определению функции распределения времени пребывания, объемная доля элементов потока с временем пребывания между т и т + т равна йР(х). Следовательно, средняя степень превращения на выходе из реактора [c.330]

Таким образом, для удлиненных трубчатых реакторов влияние продольного перемешивания на конечную степень превращения при сегрегированных потоках и потоках без сегрегации сравнительно невелико. Следует ожидать сильного влияния перемешивания в случае реакторов с 1/й I и при степенях превращения, очень близких к единице. Практически большинство трубчатых реакторов можно рассчитывать, как и в случае полного вытеснения. [c.332]

Количество получаемого метанола в пересчете на 1 м аппарата зависит, как и в случае синтеза аммиака, от объемной скорости потока реагентов, а следовательно, от интенсивности возврата. Зависимость между количеством теплоты, отводимой от реактора для синтеза аммиака (в % выделенной теплоты), расходом газа и степенью превращения представлена на рис. 1Х-63. Тепловое равновесие системы достигается, например, при 20%-ном превращении исходных веществ, когда расход газа составляет 6 м /ч, а также при 10%-ном превращении и расходе газа 45 м ч. В первом случае превращению подвергается 6-0,2 = 1,2 м газа в 1 ч, в другом 45-0,1 = 4,5 м /ч. Следовательно, повышение интенсивности возврата приводит к снижению степени превращения, но при этом увеличивается количество продукта, получаемого в единицу времени. [c.408]

Мы рассмотрели простейшие примеры рециркуляции, когда после отделения продуктов от выходящего из реактора потока исходные вещества снова возвращаются в процесс, вследствие чего увеличивается конечная степень превращения и производительность аппарата. [c.408]

Плотность потока является переменной величиной и изменяется в зависимости от давления и степени превращения. Для идеальных газов [c.147]

При недостаточной турбулентности потока в реакторах вытеснения возникает разница во времени пребывания реакционной смеси по поперечному сечению аппарата. При ламинарном потоке профиль скоростей по сечению реактора является параболическим с максимумом скорости в вершине параболы, превышающей вдвое среднюю скорость скорость постепенно уменьшается по направлению к стенке, у которой она равна нулю. Несмотря на то что среднее время пребывания смеси в аппарате при параболическом профиле скоростей такое же, как и при равномерном профиле" , степени превращения в обоих случаях неодинаковы. Более продолжительное время пребывания некоторых молекул в реакторе не всегда компенсируется менее продолжительным временем пребывания других молекул. Кроме того, положение усложняется наличием диффузии. Вследствие более длительного времени пребывания у стенок образовавшиеся там продукты реакции обладают сравнительно высокой концентрацией и диффундируют к центру реактора, в то время как исходные веш,ества [c.150]

В качестве твердого теплоносителя применяются круглые гранулы глинозема диаметром 8 мм, их теплоемкость 1680 кдж-м- град удельная поверхность 415 пористость 45%. Теплоемкость Hj 2S,9 кдж-кмоль -град- . Физические данные для углеводородов можно найти у Максвелла . Теплоноситель предварительно нагревается до 1093 °С посредством прямого контакта с топочными газами и протекает сверху вниз через реактор параллельно потоку бутана, который имеет на входе температуру 260 С и избыточное давление 1,37-10 н/ж (1,4 ат). Требуемая степень превращения 90%, максимальная температура не должна превышать 871 °С. Найти необходимую скорость циркуляции теплоносителя, давление газа на выходе и объем реактора. [c.277]

Из уравнений (VI.155) и (VI.156) найдем зависимость среднего времени пребывания потока в аппарате x = q l lV от степени превращения х= 1-- [c.244]

Из анализа выражений (VI. 157) следует, что для реакций нулевого порядка ( = 0) структура потоков в реакторе не влияет на протекающий процесс. При >0 с увеличением порядка реакции и степени превращения возрастает зависимость размера реактора от характера потоков в нем. [c.245]

Большое влияние иа степень превращения сырья в трубчатых печах оказывает конструкция реакционного змеевика, распределение температурного градиента по длине змеевика и скорость газового потока. Для создания паиболее благоприятных условий протекания реакцин пиролиза температуру по длине змеевика постепенно повышают, а для достижения высоких коэффициентов теплопередачи в змеевиках поддерживают высокие скорости газовых потоков. За рубежом в промышленных условиях для змеевиков обычно применяют трубы диаметром 106 мм. Давление на выходе из змеевика поддерживается от 1,5 до 2,0 ати. [c.44]

Когда реакция протекает адиабатически, т. е. в условиях, когда стенки реактора изолированы настолько хорошо, что потери тепла в направлениях, перпендикулярных потоку, пренебрежимо малы. В этом случае температура будет возрастать или снижаться вдоль оси реактора в зависимости от того, является ли реакция экзотермической или эндотермической, причем характер изменения легко определить, зная теплоту реакции. Для этой цели составляется тепловой баланс, учитывающий изменение температуры от входа в реактор до заданного поперечного сечения в зависимости от величины переменной у, которая характеризует степень превращения в этом поперечном сечении. Константа скорости (зависимость которой от температуры предполагается известной) таким образом становится функцией у, после чего интегрирование указанных уравнений может быть осуществлено либо численными, либо графическими методами. Эти методы описываются в Приложении И к настоящей главе [c.51]

На вопрос, каков следующий этап расчета реактора, некоторые студенты, не подумав, отвечают, что далее определяется время пребывания, необходимое для протекания реакции до требуемой степени превращения. Но это по существу уже было сделано. Величина ПО выражает объем реактора, обеспечивающего требуемое время пребывания при заданной скорости потока Следующая стадия расчета, которая теперь выходит за рамки химической кинетики, заключается в выборе отношения диаметра к длине. Какие же инженерные факторы влияют на этот выбор [c.76]

Определить степень превращения, достижимую в реакторе при максимальном числе оборотов мешалки. Определить максимальную степень превращения при проведении процесса в реакторе вытеснения, имеющем объем, равный суммарному объему всех пяти ступеней, и работающем при той же скорости потока и той же температуре. Почему фактическая степень превращения может оказаться несколько меньшей [c.103]

Теперь остается найти распределение оптимальной температуры вдоль реактора. Для этой цели рассмотрим элемент объемом йУ, заключенный между двумя поперечными сечениями, перпендикулярными к направлению потока в реакторе. Пусть N — молярная скорость потока А (или В) на входе реактора. Если степень превращения в этих двух сечениях равна 2 и 2+ 2, то соответствующие им. скорости потока С (или В) в сечениях будут равны гМ и 2 + й2)Ы. [c.145]

Из графика 1-89,6 видно, что при малых скоростях потока сте-пень превращения увеличивается вместе со скоростью (при постоянном значении вследствие влияния диффузии. На двух последующих графиках представлена зависимость степени превращения от величины Р для двух серий экспериментов. В обеих сериях скорости потока в слое были различными. Различными, но постоянными в каждой серии опытов были также количества катализатора. [c.125]

Упражнение 11.18. Предполагается провести реакцию 2А Р Q в одном или нескольких реакторах идеального смешения при постоянной объемной скорости потока 3,6 м 1ч. Исходная концентрация вещества А равна 40 кмоль1м , веществ Р и Q нулю константа скорости прямой реакции 0,9 м 1 кмоль-ч), а константа равновесия 16. Каков должен быть размер сосуда, чтобы конечные концентрации веществ Р ш Q составляли 85% от равновесных Если можно использовать сосуды емкостью 5% от емкости одиночного реактора, то сколько нужно малых сосудов, чтобы получить ту же степень превращения в последовательности реакторов [c.189]

Существует два основных метода охлаждения реагирующей смеси между стадиями адиабатического процесса. С конструктивной точки зрения проще всего смешивать реагенты с байпасной частью исходной смеси. Не обязательно использовать холодное сырье можно вводить в реактор холодное инертное вещество, разбавитель нли смесь какого-либо иного состава. Например, в процессе окисления двуокиси серы используется подача холодного воздуха. В любом случае недостатком такого метода является то, что реагирующая смесь, в которой уже достигнута некоторая степень превращения, разбавляется пепрореагировавшим веществом. Альтернативным методом является охлаждение в промежуточном теплообменнике, где состав реагирующей смеси совсем или почти не меняется. Для каталитических реакций скорость процесса в отсутствие катализатора пренебрежимо мала поэтому, скажем, из реактора с неподвижным слоем газовый поток можно направлять во внешний теплообменник, а затем возвращать в следующий адиабатический слой без заметного изменения степени полноты реакции. В гомогенно-каталитическом процессе реакция может происходить и в теплообменнике, тогда теплообменник можно рассматривать как неадиабатический трубчатый реактор. [c.216]

Расходы на предварительный подогрев пропорцпопальны так как через предварительный теплообменник проходит только доля всего потока, а прирост температуры в теплообменнике пропорционален т . Стоимость слоя катализатора принимается пропорциональной его массе. Как и в разделе VIII.1, степень превращения в реакторе пропорциональна величине [c.244]

Упражнение IX.30. Покажите, что функция распределения времени пребывания в трубчатом реакторе при ламинарном режиме течения имеет вид 2z /0 (где 0р — время нрохождения любого элемента потока и — минимальное время нрохождения). Диффузией, входным и концевым эффектами можно ирепебречь. Покажите отсюда, что степень превращения в реакции второго порядка с константой скорости к равна 2i 1 In [В/(В 4- 1)] . Здесь В = = akt па — исходная концентрация обоих реагентов. [c.290]

Одним из наиболее эффективных современных способов газификации твердых топлив является метод Копперса-Тотцека, заключающийся в проведении процесса в потоке пылевидного топлива. Схема газогенератора этого типа приведена на рис, 9,7, Он представляет собой горизонтальную реакционную камеру, футерованную изнутри термостойким материалом, охлаждаемую снаружи водой с получением пара низкого давл ния. Форсунки ("горелочные головки") ддя подачи исходных веществ размещены в расположенных друг против друга реакционных камерах. Пылевидный уголь (с размером частиц 0,1 мм) потоком азота подается в расходные бункера 1, откуда шнеком направляется в форсунки 3, захватывается потоком кислорода и водяного пара и расгылястся в камеру 2. Соотношение потоков на 1 О, 0,05 — 0,5 кг пара. Зола отво дится в жидком виде. Поэтому температура в камере 2 составляет 1500-1600 С, В реак ционной камере достигается высокая степень превращения органической части угля с об))азованием смеси гаэов СО,, СО, Н,, Н, 0 и H,S с составом, близким к равновесному. При охлаждении генераторного газа не в [оделяются органические вещества, поэтому упрощается очистка газа и воды. Зола в жидком виде выводится иэ нижней части реакционной камеры, охлаждается и удаляеггся в виде гранулированного шлака. [c.173]

Иногда применяют и другой вариант стуие1Н1атого адиабатического реактора с охлаждением реагирующей смеси между стуисиямп путем распределения между ними части исходного холодного потока сырья. Прн этом между ступенями уменьшается ие только температура реагирующей смеси, но и степень превращения вследствие разбавления последней смесью исходных веществ Графическое изображение получаемого рел<нма ступенчатого реактора в координатах степень иревращення — температура показатю на рис. Н1-23. [c.128]

Довольно существенным недостатком непрерывнод йствующего реактора полного перемешивания является относительно невысокая скорость проходящей в нем реакции. Если перемешивание полное, то состав смеси внутри реактора такой же, как и состав отходящего потока. Поэтому, желая достичь высокой степени превращения, мы вынуждены работать при низких концентрациях реагентов, а следовательно, и при малой скорости реакции. В реакторах периодического действия, обеспечивающих достижение такой же конечной степени превращения, скорость реакции в момент начала [c.304]

Эффективность работы батареи реакторов зависит от числа ступеней, объема каждой ступени и интенсивности смешения. При идеальном смешении концентрация одинакова во всем объеме каждой ступени и равна концентрации в отводимом потоке (так называемая теоретическая, или идеальная, ступень). Практически можно лишь в той или иной степени приближаться к идеальным условия1у1, причем степень приближения зависит от особенностей каждой отдельной системы. Конечно, всегда происходят локальные циркуляции перемешиваемой среды, что сокраш,ает время пребывания части материала в данной ступени. Несмотря на то, что для другой части материала время пребывания в указанной ступени больше по сравнению со средним временем, средняя степень превращения вещества несколько ниже, чем при идеальном смешении. Отношение разности концентраций на входе и выходе из ступени в практических условиях работы к разности этих же концентраций в идеальной ступени называется коэффициентом полезного действия ступени. В реакторах смешения к. п. д. обычно составляет от 60 до 90% однако никаких общих соотношений между переменными, влияющими на к. п. д., для расчета этого важного показателя работы реакторов не выведено. [c.119]

Характерными чертами этих реакторов являются простота конструкции и обслуживания, а также высокая производительность в сочетании с выдачей продукции постоянного качества. В лабораторных условиях метод проведения реакций в потоке особенно пригоден для изучения кинетики быстрых реакций. Степень превращения определяют после установления стационарного режима в опытном аппарате, применяя различные физические методы, не нарушая при этом течения реакции. Измерение параметров при стационарном режиме в непрерывнодействующих реакторах удается выполнить с более высокой степенью точности, чем при нестационарном режиме в реакторах периодического действия. Степень превращения можно варьировать изменением скорости подачи и длины пути ингредиентов в реакторе. [c.140]

Из рис. У-5 видно, что при предварительном быстром нагреве степень превращения повышается по сравнению с равномерным нагревом при одинаковом суммарном расходе тепла. В данном примере выбор тепловых нагрузок 37 800 и 12 600 вт1м был сделан неудачно, поэтому температура жидкой фазы уменьшилась в последней секции печи. В общем случае отрицательный температурный градиент вдоль реактора будет приводить к образованию кокса на поверхности труб. Выбор тепловых потоков плотностью 31 460 и 8670 вт1м возможно улучшит температурный режим печи по сравнению с равномерным подводом тепла (25 200 вт/м ). [c.163]

По экспериментальным данным а=р=0,5. При повышенных давлениях в условиях промышленного процесса сказываются отклонения от законов идеального газа, так что вместо парциальных давлений следует пользоваться активностями. Проинтегрировать указанное уравнение в случае проточного реактора, если скорость потока Р кмоль1ч, масса катализатора кг, аммиак в исходной смеси отсутствует, а степень превращения составляет /. [c.237]

С целью анализа влияния структуры потока в химическом реакторе на его рабочие характеристики (степень превращения и избирательность) сравним работу реактора для проведения некоторых цаиболее раопро С праиенцых типов реакций iB режимах идеального вытеснения и полного перемешивания. [c.244]

Уравнение (VI. 168) описывает изменение концентрации вступающего в реакцию вещества по высоте реактора для рециркуля-ЦИС1Н1НОЙ модели структуры потока. Подставляя в него к=п, получим выражение для степени превращения в реакторе [c.249]

Данное положение можно проиллюстрировать на примере, приведенном Крамерсом [13]. Система реакторов I представляет собой комбинацию реактора вытеонения с реактором смешения система реа1кторов II — жомбинадию реактора смешения с реактором вытеснения тех же размеров. При одинаковом расходе системы реакторов I и II имеют одно и то же распределение времен пребывания, но различные последовательности изменений концентраций во времени, а это приводит (за исключением особого случая — реакции первого порядка) к различным степеням превращения. Так, в системе реакторов I концентрация реагента постепенно снижается в реакто,пе вытеснения и затем резко падает до значения, преобладающего в реакторе смешения. Наоборот, в системе реакторов II резкое изменение концентрации имеет место между потоком, поступающим в реактор смешения, и реагентом, нах0дящим1ся в нем, после чего в реакторе вытеснения к0(нцентрация из меняется постепенно, что и показано на рис. 6. Если скорость реакции зависит, например, от произведения концентраций двух реагентов, то система реакторов II даст меньшую степень превращения, чем система реакторов I. Поскольку мгновенные скорости реакции зависят от произведения концентраций, средняя скорость реакции снижается больше, если внезапное изменение концентрации, происходящее в реакторе смешения, имеет место в самом начале процесса, а не в конце его (ам. также работу Данквертса [14]). [c.25]

Необратимая реакция первого порядка протекает в длинном цилиндрическом реакторе. Объем, температура и вязкость не изменяются. В частном случае для модели идеального вытеснения степень превращения равна 86,5%. Какова будет степень превр1ащ Н11я при ламинарном потоке (диффузией можно пренебречь) [c.79]

Автотермическая реакция будет невозможна и б том случае, когда должны быть сильно снижены [а и и. При очень малых скоростях подвода реагентов, даже при отсутствии охлаждения, неизбежные потери тепла из системы, соответствующие второму члену уравнения (6.7), начинают играть большую роль, в результате чего кривая Q смещается вправо сильнее, чем линия Qr. Следовательно, пересечения типа Ь в этом случае получены быть не могут. В качестве примера дюжно привести процесс подавления горения в печи при слишком сильном понижении подачи воздуха. Таким образом, как отмечает Ван-Хирден, может наблюдаться случай, когда автотермический режим будет существовать только между определенными предельными значениями скорости потока. Эти предельные значения обычно существенно отличаются друг от друга, и в области промежуточных значений степень превращения, как правило, является довольно высокой. [c.160]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология