Каскад реакторов полного смешения

Следовательно, его интегральная селективность будет равна площади, ограниченной кривой, осями координат и ординатой Ха, деленной на степень конверсии. Очевидно, в каскаде реакторов полного смешения, где степень конверсии падает ступенчато, селективность реакции в каждом из аппаратов Фв, г определяется ординатами кривой при соответствующем значении Ха, а общую селективность можно рассчитать по формуле [c.348]

Рис. II. Каскад реакторов полного смешения

Каскад реакторов полного смешения. В единичном реакторе полного смешения, вследствие то- [c.89]

Рис. 27. Изменение концентрации исходного вещества по ступеням каскада реакторов полного смешения (а), в реакторе идеального вытеснения (б)

Согласно теории оптимизации процессов, оптимальный температурный профиль в реакторах или их последовательностях соответствует максимуму дифференциальной селективности в каждом из их элементов. Тогда для расчета оптимального профиля температур в аппарате идеального вытеснения можно рекомендовать такой метод- Весь объем реактора условно делят на секции с небольшой величиной АХа в каждой из них (например, 0,05 или 0,10). Секцию рассматривают как реактор полного смешения и, применяя соответствующие алгебраические уравнения, находят toпт для каждой секции, начиная с первой. В итоге получают кривую оптимальных температур по степени конверсии. Для периодических условий разбивают общую длительность реакции на ряд промежутков с небольшими АХа, когда скорости можно считать приблизительно постоянными. При реализации процесса в каскаде реакторов полного смешения оптимальную температуру в каждом из них определяют аналогично. Во всех случаях поиск максимума селективности и соответствующей ему температуры осуществляют на цифровых ЭВМ, а в более простых случаях — на микрокалькуляторах. [c.356]

Каскад реакторов полного смешения [c.19]

Рис. 81. Профили концентраций и скоростей в реакторе идеального вытеснения ]), полного смешения (2) и в каскаде реакторов полного смешения (3).

Рис. 26. Схема каскада реакторов полного смешения

Единичный реактор и каскад реакторов полного смешения. [c.95]

В связи с проведением реакции нитрования в гетерогенной среде наибольшее применение для непрерывного ведения процессов получили реакторы полного смешения. Процесс мононитрования в большинстве случаев может быть осуществлен в одну ступень. В отдельных случаях, чтобы уменьшить объемы аппаратов, процесс осуществляют в каскаде из двух реакторов. Для получения полинитросоединений непрерывным способом применяют каскад реакторов полного смешения или секционный реактор. В этом случае в каждой ступени каскада поддерживаются условия оптимальные для данной стадии процесса. [c.64]

Как было показано ранее, по гидродинамическому режиму реакторы делятся на 1) реакторы идеального вытеснения 2) реакторы полного смешения 3) каскад реакторов полного смешения по температурному режиму на адиабатические, изотермические и политермические. [c.128]

Проектирование каскада реакторов полного смешения (или секционного аппарата) сводится к решению двух основных задач [c.221]

Рис. 98. Графическое определение интегральной селективности реакторов идеального вытеснения, полного смешения и каскада реакторов полного смешения.

Исследование гидродинамического режима каскада реакторов полного смешения позволяет выразить [52] значение критерия Во как функцию числа ступеней каскада [c.191]

Каскад реакторов полного смешения. В каскаде реакторов состав реакционной смеси изменяется по мере перехода из одного аппарата в другой. В каждой ступени каскада параметры процесса постоянны по всему объему (рис. 11). [c.128]

Рис. 73. Кривые распределения времени пребывания для реакторов идеального вытеснения (/), полного смешения (2) и каскада реакторов полного смешения или реального аппарата вытеснения (3).

Нетрудно заметить, что производительность снижается из-за полного или частичного перемешивания реакционной массы, приводящего к выравниванию концентраций и скоростей по объему. В реальных реакторах вытеснения частичное выравнивание концентраций и скоростей по длине аппарата происходит в результате диффузии и конвекции. В этом отношении особенно нежелательна диффузия по оси потока, так называемое продольное (или обратное) перемешивание, ведущее к более пологой кривой концентраций и снижению средней скорости и удельной производительности (рис. 72, кривая 4). Все это наглядно проявляется на кривых распределения времени пребывания, которые можно получить, вводя метку (индикатор) в подаваемую в реактор смесь. Для реактора идеального вытеснения все элементы реакционной массы находятся в аппарате одинаковое время, что выражается прямой, уходящей в бесконечность (рис. 73, прямая 1). В реакторе полного смешения значительная часть жидкости покидает аппарат сразу, а остальное количество задерживается очень долго (кривая 2). В каскаде реакторов полного смешения и реальных аппаратах вытеснения наблюдается промежуточный вид кривой распределения— с более или менее размытым максимумом (кривая 3). [c.315]

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]

Для всех последовательных реакций и параллельных реакций разного порядка селективность зависит от типа реакторов, что объясняется разным распределением в них концентраций реагентов и продуктов. Общее правило состоит в том, что для реакций с падающей кривой селективность — степень конверсии наибольшая селективность достигается в периодических условиях и в реакторе идеального вытеснения, а для реакций с растущей кривой Фв — — в аппарате полного смешения. Промежуточное положение занимает каскад реакторов полного смешения, который при увеличении числа аппаратов приближается к реактору идеального вытеснения не только по производительности, но и по селективности. [c.408]

Для непрерывного проведения более медленных реакций приходится применять иные типы реакторов. Их выполняют в виде реакционных колонн или других аппаратов большой емкости, но структура потоков в них значительно отличается от идеальной (реальные реакторы). Можно использовать сочетания или последовательность идеальных реакторов. Одна из них — это каскад реакторов полного смешения (рис- 79, а) или аналогичные ему секционированные реакторы, разделенные на секции дырчатыми перегородками, поперечными направлению потока (рис. 79,6). Для каждого реактора каскада или секции (рис. 80) можно записать такое уравнение [c.320]

Следовательно, для каскада реакторов полного смешения концентрации веществ падают ступенчато от Сд, о на входе в первый из них до конечной концентрации Сд на выходе из кас- [c.320]

Кроме каскада реакторов полного смешения существуют другие сочетания идеальных реакторов, из которых наибольшее значение имеют последовательности вытеснение — вытеснение, вытеснение —смешение и смешение — вытеснение (рис. 82). Первую из них применяют при необходимости промежуточного подогрева или охлаждения реакционной смеси, а также при введении в нее дополнительных компонентов. Последовательность идеальных реакторов вытеснения и смешения (рис. 82, в) используют редко. По удельной производительности она уступает единичному аппарату вытеснения, не имея по сравнению с ним каких-либо преимуществ. [c.322]

Итак, для многих систем сложных реакций, чтобы получить высокую селективность, выгодно проводить процесс в реакторах идеального вытеснения. Однако применение последних не всегда возможно (например, при сравнительно медленных реакциях или при необходимости перемешивания реакционной смеси в гетерофазных процессах). В таких случаях получению достаточно высокой селективности способствует применение каскада реакторов полного смешения или секционированных аппаратов. Это можно наглядно показать на рассмотренном ранее примере параллельных реакций с уравнением дифференциальной селек- [c.347]

Селективность процесса в каскаде реакторов полного смешения можно рассчитать следующим образом. Вначале находят (или задают) число аппаратов, определяют степени конверсии после каждого из реакторов Ха,, и их разности АХа, и Затем по общему уравнению для аппарата I [c.348]

Для расчетов, связанных с каскадом реакторов полного смешения, используют характеристическое уравнение вида [c.256]

Рис. 111.54. Распределение времени пребывания частиц в каскаде реакторов полного смешения.

Проектирование каскада реаКторов полного смешения (или секционного аппарата) сводится к решению двух основных задач 1) определению числа аппаратов в системе (числа ступеней), необходимых для достижения заданного выхода 2) определению оптимального соотношения объемов отдельных аппаратов в каскаде. [c.184]

Совместным решением уравнений (3), (4) и (2) находим выражение зависимости себестоимости продукта от степени превращения для реакции первого порядка, проводимой в каскаде реакторов полного смешения [c.298]

Уравнения (V. 25) и (V. 26) представляют собою характеристические уравнения проточного реактора идеального смешения и позволяют определить неизвестную величину по заданным. В любом случае для реактора полного смешения его размер, расход реагентов, начальные и конечные концентрации могут быть определены только при условии, если известна кинетика процесса. Каскад реакторов полного смешения. В каскаде реакторов состав реакч ционной смеси изменяется по мере пере р хода из одного аппарата в другой. В [c.92]

Гораздо более подробно и полно этот вопрос был освещен в работе Мак-Маллина, появившейся в 1935 г. Им впервые был предложен метод аналитического определения числа ступеней в каскаде реакторов полного смешения. Исходя из условия постоянства количества веществ в любом реакторе каскада при установившемся режиме, Мак-Маллин приходит к формуле, приведенной ранее Гайбелем и Ферстером для реакции первого порядка [c.221]

Для экзотермических реакций Кс падает с температурой, и поэтому двучлен в квадратных скобках уменьшается с повышением как степени конверсии, так и температуры, дричем пр№ приближении к равновесию он стремится к нулю. Когда движущая сила обратимой реакции (Хд—Хк) еще велика, повышение температуры сказьсвается главным образом на увеличении константы скорости, и г= Сд, о(- д—Хх) растет. Однако при малом значении (Хд—Хд) для повышения скорости становится выгодным увеличить эту разность, т. е. понизить температуру реакции. Следовательно, при каждой степени конверсии,, кроме Хд=0, для обратимой экзотермической реакции имеется некоторая температура, при которой скорость процесса и производительность реактора максимальные (рис. 86). Эта температура тем ниже, чем выше степень конверсии, и для данного случая выгоден постепенно понижающийся профиль температур (рис. 87), Последнее относится к реакторам периодического действия и идеального вытеснения. При безградиентных условиях, когда реактор работает при постоянной температуре, оптимум последней определяется ординатой кривой при заданной степени конверсии, а при использовании каскада реакторов полного смешения температуру нужно менять ступенчато в соответствии с принятой для каждого реактора степенью конверсии. [c.329]

Последовательный каскад реакторов полного смешения. Главным элементом исследований в лабораторной работе является каскад реакторов полного смешения. Вследствие неполноты завершения процесса в одной ступени реактора идеального смешения прибегают к использованию последовательно соединенных реакторов полного смешения — каскада реакторов. Чем больше реакторов в каскаде, тсхм ближе режим к реактору идеального вытеснения. Для расчета числа ступеней каскада могут быть рекомендованы некоторые методы. [c.245]

Мак-Маллин предложил метод аналитического определения числа ступеней в каскаде реакторов полного смешения. Исходя из условия постоянного количества веществ в любом реакторе каскада при установившемся режиме, Мак-Маллин пришел к фор- [c.184]

В схеме оксопроцесса с рециклом пропилена (рис. 5.8) карбонилообразование осуществляется в колонном аппарате высокого давления. Предварительно подогретый раствор солей кобальта, в высококипящем углеводородном растворителе, который служит для организации рецикла кобальтового катализатора, подается в карбонилообразователь 1, куда поступает также синтез-газ. В карбонилообразователе при 150—170 °С и 30 МПа соли кобальта переходят в карбонилы. Процесс гидроформилирования осуществляется в каскаде реакторов полного смешения при 120—130 °С и 30 МПа. Число реакторов в каскаде зависит от мощ- [c.194]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология