Степень превращения непрерывного и периодического действия

Для наглядности равенства (11.35) и (11.37), связывающие X и у при = 1, а также значение величины селективности V изображены в виде кривых на треугольной диаграмме (рис. 12). Из анализа кривых следует, что с увеличением степени превращения X скорость побочной реакции увеличивается, при этом селективность уменьшается в обоих типах реакторов, всегда оставаясь меньшей в реакторе полного перемешивания. Например, при степени превращения X = 0,6 селективность процесса в реакторе полного вытеснения составляет 0,61, а в реакторе полного смешения — только 0,4. Снижение селективности наблюдается и при переходе от реактора периодического действия к реактору непрерывного действия, что весьма существенно при моделировании и объясняется различным уровнем концентрации целевого продукта в начальный и конечный моменты времени пребывания в аппарате. [c.34]

Решение. Из уравнений скорости видно, что для этого необходимо поддерживать относительно низкую концентрацию А в реакционной системе. Наиболее удобен в данном случае идеализированный трубчатый реактор с поперечным потоком, в котором А подают равномерно по длине реактора, а В только у входа. Мы пока еще не ставим задачу оптимизировать эту систему, но произвольно выбираем такое распределение вещества А впрыскиванием, чтобы обеспечить постоянную концентрацию его по всей длине реактора. Какова относительная степень превращения В в Р ъ этой системе и в чем отличие ее работы от работы при тех же условиях реактора периодического действия и кубового реактора непрерывного действия, еспи общие мольные скорости подачи А я В равны, а = й, [c.59]

На рис. И-12 приведена зависимость величин сГр и Т1р от относительной степени превращения для реактора периодического действия, кубового реактора непрерывного действия и идеализированного реактора с поперечным потоком [пример (П-9), уравнения (з), (и) и (ж) соответственно]. Так как компонент В может быть превращен только в целевой продукт Р, из уравнения (И,23) получаем Ор = и из (И,24) Цр = [c.63]

Реактор смешения периодического действия — аппарат, в который единовременно загружают исходные компоненты, взаимодействующие между собой определенное время, до достижения необходимой степени превращения. Затем полученную смесь выгружают. В таком реакторе состав реакционной массы одинаков во всем объеме и непрерывно изменяется во времени. [c.89]

Так как система в реакторе периодического действия характеризуется средним значением движуш ей силы, очевидно, что для достижения той же степени превращения реакторы непрерывного действия с мешалками должны иметь существенно больший объем, чем реактор периодического действия. Однако реакторы непрерывного действия с мешалками имеют ряд преимуществ, которые компенсируют этот недостаток. Управление ими проще и они требуют меньших затрат труда при обслуживании. [c.96]

Это выражение дает отношение времени пребывания в единичном реакторе непрерывного действия с мешалкой ко времени пребывания в реакторе периодического действия с мешалкой при одинаковых степенях превращения вещества А. Отметим, что РГ постоянно для реактора непрерывного действия, а для реактора периодического действия Ш является функцией времени. [c.109]

Рис. У1-5. Зависимость отношения времен пребывания в реакторах непрерывного II периодического действия 6/г от степени превращения (1 - о) ДЛЯ о = = 16,018 кмоль/м и реакций различного порядка (цифрами обозначен порядок реакций).

Общее среднее время пребывания в каскаде из п реакторов непрерывного действия равного объема составляет пд. Ясно, что пвЦ есть отношение общего времени пребывания в каскаде из п реакторов непрерывного действия равного объема ко времени пребывания в периодическом реакторе при равных степенях превращения вещества А. [c.111]

С заменой оборудования периодического действия аппаратурой непрерывного действия не только полностью устраняются скрытые перерывы и исключаются затраты времени на перемещение перерабатываемого сырья, но и технологический процесс совершается во время движения сырья в аппаратах. Таким путем осуществляется высшая степень полнопоточного производства, при которой время превращения сырья в продукцию сокращается до минимума. [c.20]

Из этих данных следует, что при малой остаточной концентрации реагирующего вещества, т. е. при высокой степени его превращения коэффициент т)у для аппарата непрерывного действия с перемешиванием в объеме очень мал. Следовательно, объем такого реактора должен быть значительно больше объема реактора периодического действия. [c.53]

Из табл. 2 следует, что если, например, продукт реакции Е нежелателен и его количество в периодическом процессе относительно невелико, то в односекционном реакторе непрерывного действия при высоких степенях превращения исходного вещества количество этого нежелательного продукта становится очень большим. Реакция образования нужного продукта при этом подавляется нацело . [c.55]

Для возможности сравнения степеней превращения, вычисленных на основании периодических опытов в автоклаве, с фактическими степенями превращения, получаемыми па опытных установках непрерывного действия, необходимо было установить зависимость между скоростями реакции и концентрациями катализаторов при различных температурах. Эта зависимость была изу- [c.268]

Общее правило, устанавливающее связь между избирательностью химического процесса и его аппаратурным оформлением если зависимость между степенью превращения и избирательностью падает, то следует выбирать реактор смешения периодического действия или реактор вытеснения, а для реакций с возрастающей зависимостью — реактор смешения непрерывного действия. Выбор типа реактора по избирательности и способу подачи реагентов приведен в табл. 7.1. [c.180]

Здесь полезно отметить, что эта формула дает степень превращения в аппарате периодического действия. Для одиночного аппарата непрерывного действия в нее следует подставить кх = 0. [c.75]

Сравнение выходов продукта (продуктов) в непрерывно работающих реакторах идеального смешения и вытеснения, а также периодически действующего реактора идеального смешения и их реакционных объемов при постоянной конверсии показывает, что в случае последовательных реакций целесообразно использовать реактор периодического действия или реактор вытеснения. Однако если необходимо иметь интенсивный тепло- и массообмен между реагирующими веществами, то можно применять каскад реакторов с перемешиванием (при незначительном снижении выхода). Для последовательных реакций, когда продуктом служит промежуточное вещество, объем реактора вытеснения всегда меньше объема реактора смешения (при одинаковой степени превращения). Такое же соотношение между реакционными объемами реакторов наблюдается в случае, когда скорость реакции уменьшается вследствие накопления продуктов. [c.131]

Дело в том, что для получения высокой степени превращения в непрерывном режиме смещения необходимо увеличить время превращения и реакцию проводить в нескольких мешалках. Рост времени превращения для рассматриваемого типа реакций чаще всего приводит к образованию нежелательных побочных продуктов реакции, отделение которых вызывает значительные трудности и дополнительные энергозатраты. Если проектируется аппарат для среднетоннажного производства, то высокую степень превращения можно получить и в мешалке периодического действия. [c.85]

Рис. П-23. Отношение объема. реактора периодического действия к общему объему непрерывно действующей, установки, со-стоящей из п аппаратов, необходимое для достижения одинаковой степени превращения.

Следствием этого является, с одной стороны, снижение степени превращения реагентов из-за проскока их через зону реакции, а с другой,—возможность дальнейшего (нежелательного) химического превращения полезного продукта реакции, находящегося слишком долго в реакционной зоне. Неравномерность пребывания частиц смеси в реакторе вызывает уменьшение к. п. д. аппарата полного смешения (непрерывного действия) по сравнению с аппаратами, работающими периодически. [c.29]

Реактор смешения можно приспособить как для периодического, так и для непрерывного режима, поскольку отвод продуктов и подача сырья могут производиться либо отдельными порциями, либо непрерывно. В последнем случае продукты реакции всегда оказываются в смеси с исходными веществами, т.е. реакция не может быть завершена. Это не приводит к значительным затруднениям, если исходную смесь и продукты реакции легко разделить. Используя последовательно соединенные два или три реактора смешения непрерывного действия, можно достигнуть более высоких степеней превращения. Продукты реакции при этом удаляются только из последнего реактора. Вне зависимости от того, приводится ли процесс в одном реакторе или в батарее последовательно соединенных реакторов, время удерживания жидкости в реакторе является важным параметром, определяющим наряду с температурой, давлением и концентрацией катализатора степень превращения реагентов. [c.11]

Необходимо отдавать себе отчет в трудностях определения констант скоростей подобных систем. Например, изучение кинетики в лабораторном реакторе непрерывного действия с перемешивающим устройством при высокой степени превращения очень сильно зависит от точности измерения расхода подаваемых реагентов небольшая неточность при измерении этой величины может привести к чрезвычайно серьезной ошибке в расчетной константе скорости. Вот почему может оказаться, что кинетические исследования, связанные с высокими концентрациями продукта, предпочтительнее проводить на реакторах периодического действия, хотя эта проблема нуждается в серьезном дальнейшем изучении. [c.228]

Перед началом технологических разработок требуется обосновать выбор типа реакционного аппарата (реактор периодического действия, реактор непрерывного действия с интенсивным перемешиванием) и оценить оптимальные значения степени превращения бензола при проведении процесса по схеме, изображенной на рис. 1-5 (монохлорбензол — целевой продукт, т, е. 6=0). [c.26]

Из рис. 1-10, а следует, что требуемое соотношение достигается в реакторе периодического действия при степени превращения бензола, равной 0,94, а в реакторе непрерывного действия с интенсивным перемешиванием при =0,71- -4-0,72. Суммарный выход смеси продуктов в каждом из реакторов при этом равен [c.28]

Скорость изменения концентрации продуктов последовательной реакции как функция продолжительности процесса или как функция степени превращения исходного вещества часто фигурирует в расчетах реакционной аппаратуры периодического и непрерывного действия. [c.135]

Не менее важной характеристикой процесса является время пребывания в реакторе тех элементов объема, которые уже покинули систему. По существу, это время есть не что иное, как продолжительность химического взаимодействия, определяющая состав конечных продуктов. Из реактора периодического действия после достижения определенной степени превращения выводят весь реакционный объем. Время пребывания всех выводимых из системы элементов-объема всегда одинаково и равно продолжительности периодического-процесса. Элементы объема, выводимые из реактора непрерывного действия, имеют различное время пребывания. Исключением из этого правила является лишь модель реактора идеального вытеснения, в которой пренебрегают перемешиванием элементов объема в направлении движения потока, т. е. рассматривают движение потока, подобное поршню. Поэтому все элементы проходят такой реактор за одинаковое время. Однако во всех других идеализированных моделях реакторов, как и в любом реальном реакторе, всегда есть перемешивание и в направлениях, не совпадающих с направлением потока. Движение элементов объема в таких реакторах является неупорядоченным и их траекторию невозможно определить заранее. Поэтому на выходе неизбежно оказываются элементы объема с различным временем пребывания в реакторе. [c.9]

Несопоставимость важнейших характеристик непре рывного и периодического процессов свидетельствует о невозможности простого воспроизведения экспериментальных результатов периодического опыта в системе непрерывного действия. Так, при той же производительности и степени превращения объемы реакторов в непрерывном и периодическом процессах должны быть различными, а экспериментальные данные по изменению температуры и концентрации в периодическом опыте не содержат прямой информации о соответствующих характеристиках системы непрерывного действия. [c.10]

Следует отметить, что в уравнениях (IV,8), (IV,9), (IV, 17) — (IV, 20) дана текущая концентрация веществ, которая может непрерывно изменяться. Для расчетов вместо текущих концентраций подставляют начальные, и степени превращения к моменту времени т или же исходное количество молей — а, Ь, с, с1 и количество прореагировавших молей. Рассмотрим это на примере реакции первого порядка А— 0 в режиме идеального вытеснения или в реакторе периодического действия [c.108]

В заключение следует отметить, что существует общее правило, по которому на основе вида кривой степень превращения— селективность устанавливают связь между избирательностью химического процесса и его аппаратурным оформлением. Если эта зависимость нисходящая, то следует выбирать либо аппарат смешения периодического действия, либо аппарат вытеснения, а для реакций с возрастающей зависимостью— аппарат смешения непрерывного действия. [c.497]

Влияние проскока на время пребывания и, следовательно, на степень превращения и и выход можно иллюстрировать таким примером. В лабораторных условиях исследована жидкофазная реакция, позволяющая в периодическом процессе за 20 мин достигнуть = 60% целевого продукта. Далее через 50 мин начинается разложение продукта и снижение степени превращения до нуля. При переносе опыта на непрерывно действующую установку с учетом времени пребывания реагентов не более 30 мин степень превращения оказалась значительно ниже 60%, так как некоторая часть жидкости вышла из зоны реакции через 5 мин, а другая — через 40 мин. Влияние отклонения истинного времени пребывания при непрерывном процессе сравнительно с периодическим может быть значительным. [c.63]

Из предыдущего [см. уравнение (11,24)] для реакций первого порядка 11 = 1—е и кх=—1п(1 — и) (IV,79) Здесь полезно отметить, что эта формула дает степень превращения в аппарате периодического действия. Для одиночного аппарата непрерывного действия в нее следует подставить кх = А 0. [c.90]

Таким образом, в кубовом реакторе непрерывного действия степень превращения В и, следовательно, выход продукции Р ниже, чем в реакторе с поперечным потоком. Последнее объясняется тем, что отношение усредненное для всего содержимого аппарата, в идеализированном реакторе выше. Очевидно, чем выше это отношение, тем лучше протекает целевая реакция. Величина Сд/с в реакторах периодического действия и трубчатом ниже, чем в реакторе с поперечным потоком, поэтому последний более аффективен для превращенпя А в целевой продукт. [c.61]

На рис. У1-5 даны графики зависимости отношения среднего времени пребывания 0/< в реакторах непрерывного и периодического действия с мешалками от степени превращения 1 — са1са, о для реакций первого, второго и третьего порядка, описываемых соответственно уравнениями ( 1,60), (VI,61) и ( 1,62). [c.110]

Рис. У1-6. Зависимость отношения времени пребывания в каскаде реакторов непрерывного действия равного объема и в реакторе периодического действия га6/4 от времени пребывания 0 в одном аппарате непрерывного действия при одинаковой степени превращения вещества для реакции первого порядка ( =0,139х X 10-3 с-1).

Процессы окисления, периодические или непрерывные, ведут в аппаратах колонного типа, в которых окисляющееся соединение стекает сверху вниз по тарелкам, а воздух подается в нижнюю часть. Теплота реакции отводится с помошью внутренних змеевиковых теплообменников или выносных холодильников. Так как получающиеся карбоновые кислоты обладают корродирующим действием, аппараты изготовляют из специальных сортов стали, алюминия, иногда титана. Окисление ведут при 120—200 °С под давлением 0,2—1 МПа с катализатором до определенной степени превращения, при которой скорость окисления начинает падать. Образовавшуюся карбоновую кислоту отделяют от исходного продукта, который возвращают на окисление. Так в промышленности получают бензойную кислоту окислением толуола. [c.314]

Реакторы периодического и непрерывного действия. Реакторы периодического действия работают при нестационарном технологическом режиме. При этом независимо от степени перемешивания реагирующих масс изменяются во времени не только концентрации реагентов, но и температура, давление, а соответственно и константа скорости процесса. Если периодический реактор работает в режиме полного смешения, то время, необходимое для достижения заданной степени превращения, рассчитывается по характеристическому уравнению (П1.57), которое совпадает с ха-, рактеристическим уравнением реактора идеального вытеснения (П1.18). Следовательно, если были бы возможны одинаковые условия проведения процесса в реакторах периодического действия и идеального вытеснения, то их объемы были бы равны между собой. Однако условия протекания процессов в промышленных проточных реакторах, как правило, лучше, чем в периодических. [c.96]

Зависимость селективности от степени превращения позволяет выбрать оптимальную модель реактора для максимального выхода целевого продукта В (рис. 33). Выход продукта в реакторе идеального вытеснения или же реакторе смешения периодического действия определяется площадью под кривой зависимости 5в от х в непрерывно работающем реакторе полного смешения — площадью прямоугольника, равной 5в- а. Если селективность с увеличением степени превращения уменьшается (рис. 33,а,б), выход также будет уменьшаться. В этом случае площадь под кривой будет бoльuJe площади прямоугольника и, следовательно, предпочтителен реактор идельного вытеснения или реактор периодического действия. Каскад реакторов полного смешения (рис. 33,6) даст более высокий выход, чем единичный реактор полного смешения. Если с увеличением степени превращения селективность возрастает (рис. 33, е), то по заштрихованным площадям видио, что выход в реакторе полного смешения будет значительно выше, чем в реакторе идеального вытеснения или реакторе периодического действия. При этом использование каскада реакторов не рекоменду- [c.101]

Проточный дифференциальный реактор (рис. 8-1, г) дает низкую степень превращения в нем поток реагирующего вещества проходит катализатор и на выходе анализируется. Син-фелт [17] описывает применение такого реактора для систем, в которых каталитическая активность ухудшается со временем. В дифференциальном циркуляционном реакторе периодического действия (рис. 8-1, д) поток реагирующего вещества, который находится в цикле, непрерывно с постоянной скоростью проходит через катализатор. Степень превращения за проход незначительна, однако продукты реакции накапливаются, а реагирующие вещества исчерпываются со временем. Из потока циркуляции периодически отбирают пробы. По изменению концентрации судят о скорости реакции в любое время. Подобно безградиентному интегральному реактору, обсуждаемому ранее, дифференциальный циркуляционный реактор периодического действия состоит из отдельного контейнера для катализатора и насоса или они могут быть объединены вместе. Разработки Карберри [12] и Берти [13] также представляют большой интерес (рис. 8-1,е) и находит практическое применение в промышленности. [c.102]

Пример 1У-2. В периодически действующем реакторе проводится реакция первого порядка со степенью превращения Ь = 0,95, которая достигается за время т = 10 ч, принятое за едипаду. Константа скорости реакции к = 3 с . Определить возможную степень превращения в непрерывном одиночном реакторе и каскаде реакторов при одинаковых условиях. [c.69]

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]

Неонол Н 1220-2,5, полученный одностадийным оксиэтили-рованием в присутствии щелочного катализатора на Салават-ском нефтехимическом комбинате, подвергался сульфатирова-нию в сульфураторах периодического и непрерывного действия Шебекинского химического комбината. В условиях, которые не были оптимальными, степень превращения этоксилатов не превысила 81—82%. Сульфоэтоксилаты включали в композицию моющих средств из расчета 30% от веса активной основы и перерабатывали на сушилке Кестнер . Откотонений от нормального режима сушки и качества полученного порошка не наблюдалось. [c.62]

В случае газофазных реакций на твердых катализаторах реакторы с псевдоожиженным слоем имеют определенное преимущество перед реакторами периодического действия или трубчатыми реакторами непрерывного действия. Кроме преимущества, определяемого легкостью механического перемещения катализатора, высокий коэффициент теплопередачи от стенки к слою обеспечивает легкость теплопоглощения или теплоотдачи. Более того, вследствие движения твердых частиц весь газ находится в реакторе, по существу, при одной и той н е температуре, образуя с твердым телом непрерывную гомогенную фазу. Еще одно достоинство этого реактора заключается в том, что величина доступной внешней поверхности здесь больше, чем Б реакторе с неподвижным слоем, так что реакции, лимитирующиеся диффузией в порах, будут давать более высокие степени превращения в режиме псевдоожиженного слоя. В задачи данной книги не входит проведение обсуждения механики псевдоожижения, и мы дадим лишь ссылки на соответствующие работы и исследования, выполненные различными авторами 144—46]. Достаточно сказать, что при пропускании газа снизу вверх через слой твердого тела имеет место падение давления в этом слое, которое непрерывно усиливается но мере течения газа. В конце концов наступает момент, когда подъемная сила, действующая на твердые частицы, становится равной весу частиц. С увеличением скорости течения газа подъемная сила такя е возрастает и поток поднимает частицы, увеличивая нри этом объем зазоров между частицами в слое катализатора. Неподвижный слой продолжает в результате расширяться до тех пор, пока не достигнет состояния наиболее рыхлой упаковки. Любое дальнейшее увеличение скорости газа вызывает разделение частиц друг от друга, и они переходят в состояние свободного парения. Весь слой находится теперь в псевдоожиженном состоянии. Теперь уже любое увеличение потока газа не сопровождается соответствующим увеличением перепада давления, так как скорость потока газа при течении через зазоры между частицами уменьшается вследствие расширения слоя. Увеличение потока газа выше точки начала псевдоожижения вызывает увеличение объема пустот внутри слоя. В конце концов достигается точка, когда газ начинает прорываться через слой в виде пузырей. Псевдоожиженный слой становится тогда очень похожим на кипящую жидкость. Образующиеся пузырьки газа движутся вверх через твердые частицы, которые находятся теперь в состоянии непрерывного движения. В случае газофазных реакций, катализируемых твердыми катализаторами, для предсказания рабочих условий чрезвычайно важно знать распределение времени контакта газа по слою. [c.433]

Денбих [49] предположил, что реакция протекает в заданное время в максимальной степени, когда параметр, влияющий на скорость реакции, регулируется таким образом, что скорость максимальна на каждой без исключения стадии реакции. Чтобы достичь этого, необходимо непрерывно варьировать рассматриваемый параметр вдоль пути реакции. Предположим, что скорость реакции г есть некоторая функция F ( q, ж, 0) концентрации реагента па входе в реактор q, степени превращения х и любого параметра 0, влияющего на скорость реакции. Требуется определить такое соотношение между X и в (в может быть временным параметром t для реакций, осуществляемых в периодическом режиме, или параметром длины z для реакций в реакторах непрерывного действия), которое дает минимум функции F ДЛЯ данной степени превращения. Для реактора непрерывного действия длина L сосуда, содержащего катализатор, может быть определена как [c.437]

Мак-Маллин и Вебер ввели понятие об эффективности непрерывно действующего аппарата (к.п.д.), под которой подразумевали отношение времени пребывания частиц в реакционной зоне периодически действующего аппарата Тпер ко времени их пребывания в реакционной зоне непрерывно действующего аппарата 0 (при условии достижения одинаковой степени превращения исходного вещества и при равных объемах систем) [c.215]

Приведенные примеры численно подтверждают, что в непрерывно работающем каскаде реакторов идеального смешения только при большом их числе достигаетсй приближение степени превращения V к эффекту работы периодическим способом. Пример 1У-2 дает и = = 0,925 при п = 10 и = 0,95 (без учета вспомогательного времени). В примере 1У-3 в непрерывном процессе V = 0,95 при и = 10 и сравнивается с 17= 0,95 при учете времени на вспомогательные операции. Из примера 1У-4 следует, что достижение в каскаде той же степени превращения, как в периодическом аппарате ( пер. == 0>95), требует значительно большего суммарного объема реакторов, особенно при малом их числе п (6,3 при га = 1 и 1,07 Уд при га = 20). Однако с увеличением числа реакторов уменьшается номинальное время пребывания 9 = т/га, где т относится. к реактору периодического действия. [c.86]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология