Реакторы химические каскад

Объект регулирования — отдельный технологический аппарат (или несколько единичных технологических аппаратов), в котором протекает некоторый процесс. Объектом регулирования может быть химический реактор, теплообменник, каскад химических реакторов, колонна ректификации и т. д. [c.262]

Часто на практике для полноты завершения химических реакций и обеспечения интенсивности перемешивания прибегают к использованию каскада реакторов полного перемешивания. Схема каскада реакторов приведена на рис. 3.11 [16], [c.49]

В некоторых случаях процесс химического превращения вещества проводится не в одном аппарате смешения, а в нескольких таких аппаратах, соединенных последовательно (рис. 7, г). Такая Система, состоящая в некоторых случаях из 20 и более аппаратов, получила название каскада реакторов (батареи реакторов). В каскаде реакторов изменение концентрации реагирующих веществ носит ступенчатый характер (рис. б, в), так как продукт реакции [c.25]

В книге рассмотрены важнейшие понятия химической кинетики. Изложены основы теории реакторов различных типов (периодического и непрерывного действия, колонных каскадов). Описаны реакторы с твердой фазой (неподвижным и псевдоожиженным слоем катализатора). Рассмотрены случаи протекания в аппаратах реакций, сопровождаемых абсорбцией и экстракцией. Приведены методы расчета реакторов с мешалками (аппараты идеального смешения) и трубчатых реакторов (аппараты идеального вытеснения). Даны сравнение реакторных установок и рекомендации по выбору реакторов. Во втором издании книги (первое издание вышло в 1968 г.) более подробно рассмотрены вопросы моделирования и оптимизации реакторов. [c.4]

Применение ячеистой модели к химическим процессам сводится к формальной замене реального проточного реактора системой ячеек-реакторов, эквивалентных каскаду из N последовательно соединенных реакторов полного смешения. [c.81]

В перечисленных работах большое внимание уделяется специфике исследования динамических и стационарных режимов технологической аппаратуры. Анализ результатов моделирования дает возможность правильно определить конструктивные размеры аппарата, материальные и тепловые потоки. В связи с этим возникает ряд задач расчетного характера — определение длины трубчатого теплообменника или высоты насадочной колонны, расчет числа химических реакторов в каскаде для заданной степени превращения и т. д. Показаны также приемы решения на аналоговой машине дифференциальных уравнений с частными производными для модели трубчатого теплообменника. [c.9]

Заново написаны разделы по цифровым вычислительным машинам и автоматическому управлению химико-технологическими системами, а также главы по математическому моделированию типовых процессов химической технологии и основам синтеза и анализа химикотехнологических систем и системному анализу. Введен раздел по составлению математических моделей экспериментально-статистическими методами и статистической оптимизации. Дополнены разделы по этапам математического моделирования, оптимизации (введено геометрическое программирование) и исследованию микро- и макро-кинетики. Приведен расчет каскада реакторов при наличии микро-и макроуровней смешения и др. [c.8]

Таким образом, во всех рассмотренных выше случаях наиболее оптимальные условия диспергирования достигаются при последовательном включении нескольких бисерных мельниц. В отличие от каскада химических реакторов, где наращивание числа аппаратов в каскаде обеспечивает приближение процесса к системе идеального вытеснения с увеличением движущей силы процесса и его интенсификации, каскад бисерных мельниц, с учетом специфики протекающих в них процессов, не должен превышать двух-трех состыкованных аппаратов [80]. Это связано с тем, что режим работы уже третьей бисерной мельницы не будет оптимальным, поскольку продолжительность пребывания во всех аппаратах каскада одинаковая, а характеристики диспергируемых паст различны. [c.111]

В расчете каскада для каждой ступени используется проектное уравнение одиночного непрерывнодействующего реактора полного перемешивания. Пронумеруем последовательные ступени каскада от 1 до т. Обозначим через x концентрацию реагента А в смеси, покидающей -ю ступень. Если предположить, что в трубопроводах, соединяющих аппараты каскада, химическое превращение минимально, то можно считать концентрацию реагента А в смеси на выходе из -го реактора равной концентрации этого вещества в смеси на входе в реактор (рис. УП1-28). Используя [c.309]

Рассматриваемая модель, впервые предложенная для каскада реакторов с мешалками, описывает состояние потока в секционированных колоннах, между секциями которых нет рециркуляционных потоков, а внутри каждой секции достигается полное перемешивание. Модель можно использовать в расчетах тепло- и массообменных аппаратов и химических реакторов. [c.116]

Действительно, одну и ту же реакцию можно проводить в каскаде аппаратов с мешалками и в колонне. Аппарат, в котором проводится реакция может быть барботажным, насадочным, роторным пли тарельчатым. В качестве реактора можно также использовать одну из многочисленных конструкций контактных аппаратов [1—71. Хотя конструкция аппарата и влияет на степень конверсии (превращения) и селективность (избирательность) процесса, сущность этого процесса характеризуется не конструкцией реактора, а определенной взаимосвязью физических и химических факторов, необходимой для успешного протекания реакции. Конструкция же аппарата является только средством воздействия на эту взаимосвязь путем изменения скорости отдельных физических или химических стадий процесса. [c.9]

Рассмотрим постановку оптимальной задачи для каскада реакторов идеального смешения, в котором проводится сложная химическая реакция, не изменяющая общего числа молей реагирующей смеси. Математическое описание каскада аппаратов с такой реакцией представляет собой систему уравнений материальных балансов для всех (или только ключевых) компонентов смеси, записанных для всех реакторов каскада [c.166]

Моделирование стационарного процесса химического превращения в каскаде реакторов с мешалкой при разных температурах в каждом реакторе [c.181]

Типовой процесс условно принят за самую малую часть системы, хотя в свою очередь он состоит из отдельных частей. В дальнейшем он рассматривается как элемент, не подлежащий дальнейшему расчленению. Такими элементами являются все известные процессы и соответствующие им аппараты химической технологии (гидродинамические, механические, массо- и теплообменные, химические и биохимические). Сюда относятся также вспомогательные элементы для обеспечения надежной и безопасной работы оборудования и управления им. Некоторое промежуточное положение между элементом и цехом занимает так называемая группа элементов , например, каскад химических реакторов, цепь теплообменников, комплекс компрессоров. Иногда целесообразно вводить в рассмотрение этот промежуточный уровень иерархии. [c.16]

В практике проведения химических реакций вследствие неполноты завершения процесса в одной ступени реактора идеального смешения п необходимости (по технологическим соображениям) обеспечить интенсивное перемешивание прибегают к использованию цепочки, или каскада реакторов идеального смешения (рис. 1У-3). [c.290]

Пусть, например, первым реактором каскада служит аппарат с перемешиванием в объеме и в качестве второго реактора используется аппарат, в котором процесс протекает без перемешивания в направлении потока. В этом случае каскад реакторов различных типов можно с успехом применить при решении задачи по оптимизации аппаратурно-технологического оформления химических процессов (см. главу VII). [c.103]

При проектировании каскада из уУ реакторов идеального смешения для проведения химической реакции Л —> В первого порядка в изотермических стационарных условиях поставлена задача минимизации капитальных затрат на сооружение реакторного блока. [c.110]

Исследование химических процессов, протекающих в каскаде реакторов, рассмотрим применительно к каскадам реакторов с перемешиванием в объеме, без перемешивания в направлении потока и к каскаду реакторов различных типов. [c.153]

Каскады реакторов широко применяются в химической технологии, в частности, для окисления ЗОа в 50з, для хлорирования бензола и т. п. В промышленном исполнении каскады реакторов могут быть также в виде секционных аппаратов (например, при конверсии окиси углерода, окислении ЗОз в ЗОд, синтезе метанола, синтезе аммиака). [c.157]

Элемент ХТС может быть представлен отдельным аппаратом (реактором, смесителем, абсорбером, теплообменником, турбиной и т.д.) или их совокупностью. Например, каскад реакторов с теплообменниками и смесителями потоков, расположенных между ними, изменяет химический состав, и эту совокупность аппаратов можно представить как элемент ХТС. Степень детализации элемента (один аппарат или совокупность нескольких) зависит от задачи исследований (определить те или иные показатели химико-технологического процесса, определить особенности функционирования и т.д.). [c.228]

Как было сказано, элемент изменяет состояние потока. Это может быть отдельный аппарат (реактор, смеситель, абсорбер, теплообменник, турбина и т. д.) или их совокупность, производящая какое-то изменение состояния потока. Отдельный аппарат - элемент. Но каскад реакторов с теплообменниками и смесителями потоков между ними тоже производит изменение химического состава, и эту совокупность аппаратов также можно представить как элемент ХТС. Степень детализации элемента один аппарат или совокупность нескольких аппаратов состав такой совокупности зависит от задачи исследований (определить те или иные показатели химико-технологического процесса, определить особенности функционирования и т. д.). [c.176]

Химические процессы в системе газ - жидкость проводятся в реакторах смешения и вытеснения, а также каскаде реакторов или в секционированных аппаратах. Например, при окислении углеводородов молекулярным кислородом используется каскад 3-5 барботажных колонн или один секционированный реактор. [c.48]

Однако некоторые реакторы идеального перемешивания достаточно широко применяются в химической технологии, особенно в виде каскадов реакторов. Это объясняется прежде всего простотой их изготовления, легкостью регулирования температуры, доступностью узлов аппарата, что облегчает очистку внутренних поверхностей. Последнее имеет большое значение при проведении реакций, протекающих с образованием отложений твердого вещества, например при полимеризации, и при реакциях, сопровождающихся смолообразованием. [c.156]

Алгебраический метод расчета каскада реакторов дает возможность определить концентрацию исходного вещества Са на выходе последнего реактора или степень завершенности процесса (степень превращения при выбранном количестве реакторов п, либо найти число реакторов п, если известна требуемая степень превращения Ха или конечная концентрация При этом за основу выбирается модель идеального перемешивания (У1.4), в которой скорость химического превращения = / (Са) определяется механизмом и порядком реакции. Кроме того, принимается, что питание каскада постоянно и реакционные объемы всех реакторов равны, т. е. время [c.158]

Графические методы расчета каскада реакторов применяются с целью определения необходимого числа реакторов для достижения требуемой степени завершенности процесса или решения обратной задачи. При этом исходными предпосылками являются модель химического реактора идеального перемешивания в общем виде (VI. 4) и эмпирическая зависимость = / (Сл). [c.160]

При наличии каскада реакторов методика экспериментального выявления локальной кинетики химического процесса в первой своей части сводится к раздельному выявлению ее в области концентраций и температур, характерных для протекания процесса в каждом реакторе каскада. Для этого следует воспользоваться изложенными ранее методиками в зависимости от тина применяемого реактора и характера процесса. [c.189]

В заключение полезно рассмотреть вопрос о соотношении объемов реакторов в каскаде. При прямом гидрогенолизе моносахаридов естественно было бы в первом же реакторе поддерживать максимальную температуру реакции, т. е. исключить из схемы подогреватель газо-жидкостной смеси при работе по такой схеме удается наиболее полно реализовать преимущества прямого гид-рогенолиза глюкозы — очень большую скорость химической реакции, и сократить время контакта до 20 мин (объемная скорость 3 ч 1) [35]. Это время реакции довольно близко к тому, которое достаточно при впрыскивании раствора глюкозы в автоклав, нагретый до температуры реакции, при периодическом процессе [32, 33]. [c.114]

При известных уравнениях химической кин ики может б1 сь рассчитано превращение в каждой ступени и в каскаде в целом. Известны решения для необратимых, обратимых, параллельных и последовательных реакций разного порядка как при стационарных условиях работы, так и при яеустановмвшемся режиме. Последнее имеет место при пуске, остановке или переходе от одного режима к другому [2 ъ]. Полученные уравнения позволяют рассчитать каскад при разных начальных условиях в каждом реакторе, при различных обьемах реакторов в каскаде в разном температурном режиме в каждом реакторе. [c.529]

Синтез реакторных систем. В практике исследований синтез реакторных систем в основном ограничивается вопросами распределения нагрузок на параллельно работаюш ие системы, распределения времени пребывания в каскадах реакторов и как самостоятельная проблема не получил достаточного развития. Большое число оптимизационных задач химических реакторов решается для исследования распределения температур, времени пребывания, старения катализатора, его регенерации и так далее, т. е. частным вопросам повышения эффективности единичных реакторов. Большое внимание уделяется также исследованию гидродинамической структуры потоков одно- и многофазных ре акторов. Вместе с тем стадия химического превращения является лишь частью химического производства и связана по крайней мере материальными потоками с другими стадиями. Подход, используемый при оптимизации технологдческой схемы на основе аддитивности критерия, не может обеспечить глобального оптимума. Большой интерес с точки зрения интегрального подхода к синтезу технологической схемы представляют реакторы с рециклами, с тепловым объединением. Очевидно, решение этих задач следует проводить совместно с синтезом схем химического превращения, так же как и с последующей стадией — выделением продуктов реакции. [c.452]

При непрерывной этерификации кубы а, б и <э будут работать удовлетворительно лишь при высокой скорости химической реак-щи, иначе полнота превращения или производительность реактора будут слишком низкими. Поэтому для непрерывных процессов 1асто применяют последовательность (каскад) эфиризаторов с пе-эетоком кубовой жидкости из одного реактора в другой, но с соответствующей разделительной системой при каждом эфириза- горе. [c.214]

Кац М. Б., Ойгенблик А. А., Генин Л. С., Модель каскада аппаратов идеального смешения с массообменом между ступенями, в сб. Всесоюзная конференция по химическим реакторам , т. 4, Изд. Наука , 1966, стр. 761. [c.575]

Стадии в рассма,триваемом процессе могут быть однородными или неоднородными. Процесс с однородными стадиями представляет собой последо-вательное изменение состояния объекта во времени либо состоит из последовательности однотипных аппаратов (напри.мер, каскада реакторов), в которой соответствующий поток сырья проходит последовательную переработку. Примером процесса с неоднородными стадиями является технологический участок химического производства, на котором исходное сырье последовательно перерабатывается в аппаратах различных типов (например, реактор абсорбер - ректификационная ко.лонна). [c.63]

В химической технологии многие процессы протекают или могут быть математически описаны как многостадийные управляемые про-црссы. В частности, к ним относятся процессы, протекающие в ап-п а 1атах периодического действия, каскадах реакторов идеального [c.248]

Как динамическое программирование, так и принцип максимума применялись для решения различных дискретных и непрерывных задач химической технологии. Принцип максимума, в частности, был использован при оптимизации отдельных реакторов и их каскадов " , перекрестно-поточной экстракционной установки - , а также при оптимизации процесса периодической бщ а рной ректи ф икаци и . [c.130]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология