Степень превращения идеального смешения

Упражнение 11.20. Непрерывный процесс омыления проводится в двух последовательно соединенных реакторах идеального смешения. Реакция идет по второму порядку. Эфир и щелочь подаются в виде раствора с одинаковой постоянной молярной концентрацией, и общий объем системы сохраняется постоянным. Найдите, при каком отношении объемов реакторов выход продукта на единицу объема системы будет наибольшим, если суммарная степень превращения близка к 100%. [c.189]

Упражнение IX.7. Покажите, что при постоянном р последовательность N реакторов идеального смешения с временем контакта pL/GN в пределе —> оо дает ту же степень превращения, что и трубчатый реактор. [c.265]

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]

Как следует из таблицы, при одинаковой производительности (и прочих равных условиях) одноступенчатый реактор смешения должен иметь объем в 100 раз, двухступенчатый реактор смешения — 7,9 раза, а трехступенчатый реактор смешения--15 3,8 раза больше объема реактора вытеснения, работающего в режиме, близком к идеальному. Однако при низких степенях превращения большие различия в объеме, обусловленные необходимостью компенсации проскока, станут значительно меньше. Так, при 2 = 0,90 одноступенчатый реактор смешения окажется только в 10 раз, а двухступенчатый реактор — в 3 раза больше реактора идеального вытеснения. [c.89]

На рис. 38 показана кривая выделения тепла для простой обратимой экзотермической реакции, проте кающей в одноступенчатом реакторе идеального смешения. Для такого типа реакций максимально достижимая степень превращения уменьшается с повышением температуры. С точки зрения кинетики это означает, что с некоторой температуры начинает уменьшаться [c.160]

Для случая Ь = о скорость реакции постоянна, не зависит от концентрации и времени. Как видно из рис. 1-18, степени превращения при идеальном вытеснении и идеальном смешении совпадают. Для третьей модели (неполное смешение) средняя степень превращения меньше, чем для других моделей. [c.36]

Рис. 1-18. Средняя степень превращения для реакций нулевого порядка а — неполное смешение б — идеальное смешение и идеальное вытеснение

Рис. 1-21. Средняя степень превращения для реакции третьего порядка а —идеальное смешение б —неполное смешение в —идеальное вытеснение обозначения см. рис. 1-18.

Различие между формулами ( 1.63) и ( 1.66) физически легко объяснимо, в случае, когда выполнено условие ( 1.61), реакция практически завершается за время, много меньшее того, которое необходимо частицам реагента для проникновения в застойные зоны. Поэтому в таком процессе влияние застойных зон на превращение реагента не чувствуется и параметры диффузионной модели должны быть такими же, как в случае, если бы застойные зоны были отгорожены от проточной части ячеек непроницаемыми перегородками. Другими словами, норовое пространство зернистого слоя в этом случае может рассматриваться как совокупность ячеек идеального смешения без застойных зон, объем которых равен объему проточной части зернистого слоя. Если же реакция идет настолько медленно, что выполняется условие ( 1.64), то за время, необходимое для достижения в реакторе заметной степени превращения, успевает установиться динамическое равновесие между частицами реагента, находящимися внутри и вне застойных зон. При этом застойные зоны, естественно, влияют на величин параметров и и II, определяемые формулами ( 1.66). Неравенства ( 1.61) и ( 1.64) можно переписать в более удобной форме, введя в них вместо константы скорости реакции к число ячеек по длине реактора N. Эти величины тесно связаны между собой, так как заметная степень превращения исходных веществ может быть достигнута на временах порядка к и длинах Ь — N1 — ц//с. Положив в формуле ( 1.53) вых/ вх = = 1, находим, что, эта степень превращения [c.232]

Возможность потери устойчивости — один из существенных недостатков реакторов идеального смешения. Еще более очевидный их недостаток заключается в необходимости сильного увеличения среднего времени контакта для достижения заданной степени превращения сырья, по сравнению с временем периодического процесса или [c.278]

Распределение времени пребывания в реакторе. Относительно низкая степень превращения, достигаемая в реакторах идеального смешения, объясняется сильной размытостью функции распределения времени пребывания в аппарате. Очевидно, доля молекул, выходящая из реактора в единицу времени, равна и/У = р. Следовательно, за некоторый малый промежуток времени Ат молекула может выйти из реактора с вероятностью рДт или остаться в нем с вероятностью [c.279]

Интересно сравнить степень превращения, достигаемую при одинаковых значениях параметров М, Я, в трех случаях, рассмотренных в этом и предыдущем разделах при идеальном смешении по катализатору (т. е. в кипящем слое), при прямотоке и противотоке реагирующей смеси и катализатора. Во всех трех случаях существует минимальное значение скорости подачи свежего катализатора, соответствующее критическому значению параметра Ж == 1, при котором возможно достижение степени превращения, как угодно близкой к единице в достаточно протяженном реакторе. При Л/ > 1 во всех трех рассмотренных случаях максимальная достижимая степень превращения 1 — с равна Сравнение кривых на рис. 11.16 и 11.17, а также асимптотических формул ( 11.148), ( 11.162) и ( 11.166) показывает, что при одинаковых значениях параметра М наименьшая эффективность процесса наблюдается в кипящем слое, а наибольшая — в движущемся слое при противотоке реагирующей смеси и катализатора. [c.322]

Уравнение (У-И) использовано для нахождения степени превращения на макроуровне в реакторе идеального перемешивания. Результаты расчета для моделей идеального перемешивания и вытеснения представлены в табл. У-2, из которой следует, что для линейных систем (реакция первого порядка) степень сегрегации I не оказывает влияния на степень превращения, т. е. реактор идеального смешения для микро- и макросистем дает одинаковый выход. [c.107]

Влияние условия состояния системы (микро- или макросостояние) существенно сказывается на степени превращения для нелинейных систем в реакторе идеального смешения (см. табл. М-2 и рис. У-2). [c.107]

Из рис. -2 следует, что объем реактора идеального смешения при одинаковой степени превращения для макросистемы больше, чем для микросистемы в случае реакций, порядок кото- [c.107]

На рис. -3 представлено изменение относительного времени пребывания, необходимого для достижения данной степени превращения в реакторах идеального смешения ( т) и идеального вытеснения tв) в случае протекания эндотермических, изотермических и экзотермических реакций. Из рисунка следует, что реактор идеального смешения предпочтительнее реактора идеального вытеснения для экзотермических реакций при низких и средних значениях х. При изотермических условиях и особенно при эндотермических реакциях реактор идеального вытеснения предпочтительнее реактора идеального смешения. [c.111]

РИС. У-З. Изменение относительного времени пребывания в реакторах идеального смешения (im) и идеального вытеснения (/в) при разных степенях превращения для различных реакций и разных значениях Лi= в / д )i / — /1 = 1 2 п=2, М = - 3 — п = 2, Ж = 1,25 4 — п = 2, Л =2 5 — п=2. ЛГ=5 5 — л=2, М=10. [c.112]

Для большинства экзотермических процессов скорость вначале увеличивается с возрастанием степени превращения вследствие повышения температуры в системе, но в конце снижается с уменьшением л в результате расходования реагентов. При сравнительно малых степенях превращения средняя скорость реакции в аппарате идеального смешения всегда выше, чем в аппарате идеального вытеснения. Однако по достижении некото- [c.112]

Реактор периодического действия представляет собой сосуд, во всех точках которого концентрации и температуры одинаковы реактор идеального смешения). Поэтому следует определять только степень превращения в различные моменты времени (см. ниже). За протеканием реакции в периодически действующем аппарате можно проследить по изменению 1) концентрации данного компонента 2) некоторых физических свойств системы, например электропроводности или показателя преломления 3) общего давления в системе с постоянным объемом 4) объема в системе с постоянным давлением. [c.58]

Пользуясь уравнением (У,12), можно определить размеры реактора при заданной скорости подачи исходных веществ и заданной степени превращения основного компонента. Как следует из сравнения уравнений (У,9) и (У,12), основное отличие реактора идеального вытеснения от проточного реактора идеального смешения заключается в том, что в первом случае скорость реакции является,величиной переменной, а во втором — постоянной. [c.115]

V-2. При изотермическом процессе в периодически действующем реакторе за 780 сек превращается в целевой продукт 70% исходного жидкого реагента. Каковы должны быть условное и действительное времена пребывания, а также-объемная скорость, чтобы достигнуть указанной степени превращения а) в реакторе идеального вытеснения и б) в проточном реакторе идеального смешения [c.126]

V-5. Медленно протекающую реакцию А -> 2,4/ , кинетика которой неизвестна, проводят в газовой фазе при постоянной температуре в реакторе с постоянным объемом. В начале процесса в реакторе присутствовало чистое вещество А и давление составляло 1 ат. Затем давление в течение 4500 сек увеличилось до 1,8 ат.. Каковы должны быть объемная скорость, условное и действительное времена пребывания, чтобы достигнуть той же степени превращения а) в реакторе идеального вытеснения и б) в проточном реакторе идеального смешения [c.126]

При каком времени пребывания будет достигнута 75% -пая степень превращения вещества А, имеющего начальную концентрацию Сло = 0.8 кмоль м а) в реакторе идеального вытеснения и б) в проточном реакторе идеального смешения [c.127]

У-10. а) Написать основные расчетные уравнения для проточного реактора идеального смешения и для реактора идеального вытеснения, выраженные не через степень превращения основного исходного реагента, а через концентрацию этого вещества, пользуясь действительным и условным временами пребывания. [c.127]

Соотношение объемов проточного реактора идеального смешения и реактора идеального вытеснения определяется продолжительностью протекания реакции, ее типом и кинетическим уравнением. В общем случае это соотношение можно вычислить для некоторой заданной степени превращения из уравнений (У,9) и (У,12). Однако для наиболее часто встречающихся реакций первого и второго порядков разработаны номограммы, позволяющие быстро сопоставить объемы указанных двух типов реакторов. [c.132]

Для реакций данного типа степени превращения в реакторе идеального вытеснения и в проточном реакторе идеального смешения сравнивают путем сопоставления скоростей ввода реагентов, составов подаваемых веществ, порядков реакции и факторов расширения среды с использованием уравнений, приведенных в главе V. [c.132]

Графическое решение уравнений (VI, ) и (VI,2) представлено на рис. VI- . Пользуясь этими графиками, можно быстро сопоставить характеристики проточного реактора идеального смешения и реактора идеального вытеснения. При одинаковых скоростях подачи исходных веществ и одинаковых значениях концентраций реагентов на входе в реактор ординаты графиков позволяют непосредственно вычислить отношение объемов проточного реактора идеального смешения и реактора идеального вытеснения для некоторой заданной степени превращения. [c.133]

Применяя уравнения (VI,4), можно сравнивать характеристики проточных реакторов идеального смешения при различных условиях проведения процесса и разных значениях степени превращения, если принять е = 0. На рис. У1-3 взаимосвязь некоторых из этих факторов представлена в графической форме. [c.136]

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]

Пример 1У-7. Для каскада реакторов идеального смепшиия, в ютором проводится реакция первого порядка, протекающая без измеисння числа нолей реагирующей смеси, определить выигрыш в суммарном реакционном объеме каскада по сравнению с одиночным реактором идеального смешения, рассчитанным на ту же степень превращения исходного реагента Л. [c.169]

В заключение раздела отметим еще одну возможную постановку оптимальной задачи для каскада реакторов идеального смешения. Прн этом речь пойдет о тех случаях, когда задача оптимнзапии формулируется как требование достижения максимальной степени превращения в каскаде N аппаратов при условии, что его суммарный объем имеет определенное заданное значение [c.174]

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]

Оценка средних скоростей реакций позволяет объяснить эти выводы. Скорость эндотермических реакций уменьшается с увеличением степени иреврашения вследствие расходования реагентов и уменьшения температуры в системе. Средняя скорость реакции в аппарате идеального вытеснения (где она принимает среднее значение от максимального на входе и минимального на выходе) всегда выше средней скорости в реакторе идеального смешения кроме того, высокая степень превращения достигается только при высоких средних скоростях реакций. Поэтому при теплообмене реактор идеального вытеснения всегда предпочтительнее реактора идеального смешения. [c.112]

V-3. Рассмотрим реакцию А = 3,2/ с неизученной кинетикой, протекающую в газовой фазе. Известно, что при проведении процесса в изотермическом реакторе (р = onst) 0,3% исходного вещества реагирует в течение 240 сек. Какие объемная скорость, условное и действительное времена пребывания необходимы для достижения той же степени превращения а) в реакторе идеального вытеснения и б) в проточном реакторе идеального смешения [c.126]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология