Реактор полного вытеснения

Рис. 11-3, Изменение концентрации и выхода в реакторе полного вытеснения (а) и в каскаде реакторов смешения, состоящем из пяти элементов одинакового объема (б).

Рис. И. Зависимость изменения конверсии компонентов реакции от времени пребывания 1 — реакция первого порядка в реакторе полного вытеснения 2 — реакция первого порядка в каскаде из двух реакторов полного смешения 3 — реакция 2 порядка в реакторе полного вытеснения 4 — реакция второго порядка в реакторе полного смешения.

Применительно к непрерывному процессу, протекающему в реакторе полного вытеснения, эти уравнения можно представить так [c.32]

Из сравнения кривых 1 я 2, соответствующих равенствам (11.6) и (П.12) ясно, что для достижения конверсии, равной 95% в реакторе непрерывного действия полного перемешивания, объем аппарата должен быть в 6,3 раза больший, чем объем реактора полного вытеснения или реактора периодического действия полного перемешивания. Для реакций более высокого порядка (кривые 3 ж 4) влияние типа реактора на степень конверсии еще более значительно. Для степени конверсии, равной 95%, объем непрерывно действующего реактора должен быть в 20 раз больше соответствующего реактора полного вытеснения. [c.31]

Поэтому режим движения потока в реакторе полного вытеснения часто называют режимом поршневого движения. [c.17]

Уравнение (П.9) является математической моделью реактора полного вытеснения. [c.19]

Уравнения распределения времени пребывания реагирующих веществ в реакторе полного смешения можно применять и к реактору полного вытеснения. [c.25]

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]

Рис. 15-23. Оптимизация идеального трубчатого реактора (полного вытеснения) для случая экзотермической равновесной реакции.

Отсюда для реактора полного вытеснения уравнения скоростей реакций превращения А и образования А, с учетом выражений (11.38), (11.39) и стехиометрического коэффициента = 2 запишутся [c.35]

Реактор полного вытеснения (идеальный трубчатый реактор). В длинных трубчатых реакторах локальное перемешивание жидкости имеет большее значение для распределения концентраций и температур в направлении, перпендикулярном оси, ч м в осевом направлении, ввиду того, что поперечный размер аппарата, как правило, в несколько раз (или даже в несколько десятков раз) меньше длины. В результате появляется довольно значительная однородность состава и температуры смеси реагентов в поперечном сечении аппарата при относительно малом влиянии перемешивания на осевое распределение этих величин. Таким образом, для упрощения математического описания трубчатого реактора можно принять модель движения потока, называемую поршневым течением (полным вытеснением). Такое течение характеризуется плоским профилем скорости, отсутствием перемешивания, массо- и теплообмена в направлении оси реактора, а также полным перемешиванием в направлении, перпендикулярном оси. При этих предположениях в реакторе с поршневым течением мы имеем дело также [c.295]

Полученные соотношения (11.41) и (11.42) представлены в виде кривых на треугольной диаграмме (рис. 13). Профиль кривых 1 ж 2 показывает, что в отличие от предыдущего процесса с последовательными реакциями здесь при параллельных реакциях более целесообразно применять реактор с перемешиванием, поскольку кривая, соответствующая ему, расположена ниже кривой реактора полного вытеснения. Например, при степени превращения х = 0,75 в реакторе полного вытеснения селективность составляет [c.36]

В целом при выборе типа реактора следует исходить из конкретного механизма изучаемого процесса и, прежде всего, из типа реакций, их порядка, задаваемой степени превращения и т. д., учитывая при этом особенности реакторов полного вытеснения и полного смешения [93, 146].. [c.37]

Рис. 11-9, Характеристика реактора полного вытеснения.

При рассмотрении гидродинамических режимов в проточных реакторах полного вытеснения и смешения полагают, что в них отсутствует продольное перемешивание, в результате чего концентрация в сечениях, перпендикулярных направлению потока реакционной массы, постоянна. Однако создание условий в реакторах, при которых бы продольное перемешивание было сведено на нет, практически недостижимо. Например, для аппарата полного вытеснения отсутствие перемешивания может наблюдаться лишь в случае определенного соотношения между длиной и сечением реакционной зоны, при котором скорость диффузии частиц в направлении потока и навстречу ему исчезающе мала по сравнению со скоростью перемещения реакционной массы и, кроме того, турбулентные токи не дают заметного перемешивания частиц и перемещения их в направлении, обратном потоку реакционной массы. Действительно, если выделить в реакторе полного вытеснения [c.37]

При Ре со (О 0) уравнение ( 1.17) переходит в уравнение, описывающее реактор полного вытеснения, а при Рб/ ->0 (В( -> со) — реактор полного смешения. [c.130]

Можно провести расчет трубчатого реактора на основе каскада реакторов смешения, если подробно исследованы оба пограничных случая реактора полного (идеального) вытеснения и непрерывнодействующего реактора смешения. Все частицы реагента, поступившие в трубчатый реактор полного вытеснения (рис. 11-4), имеют одинаковое время пребывания (движутся сплошным потоком), и, следовательно, не появляется никаких изменений скорости в радиальном направлении и не возникает диффузия в продольном направлении -v 0). [c.207]

В работающем с рециркуляцией реакторе, таким образом, выход ниже, чем в идеальном трубчатом реакторе (полного вытеснения), и выше, чем в реакторе полного смешения. На рис. 13-29 скорость реакции представлена в виде функции концентрации, а также показаны концентрации на выходе из реактора полного вытеснения (с ) и реактора полного смешения (с о). Выходная концентрация реагирующего компонента при конечном отношении рециркуляции может быть найдена путем линейной интерполяции, если соответствующий [c.286]

Рис УП1-22. Схема реактора полного вытеснения (с поршневым потоком). [c.296]

Формулы (УП1-275) и (У1П-276) применяются главным образом для анализа нестационарных состояний реактора полного вытеснения. Для целей проектирования реакторов достаточно уравнения, которое описывает стационарное состояние, соответствующее нормальным условиям работы аппарата (кроме периодов его пуска и остановки). [c.297]

Интегрирование дает возможность получить наиболее часто используемый вид проектного уравнения реактора полного вытеснения [c.297]

Выбор реактора зависит от многих технологических, экономических и конструктивных факторов. Только анализ взаимного их влияния позволяет принять окончательное решение. Здесь мы ограничиваемся изучением влияния кинетики процесса на тип используемого реактора. Будет показано, что для некоторых видов превращения такие влияющие на способ проведения процесса факторы, как распределение времени пребывания, величины и распределения концентраций и температур, могут существенно влиять на выход и качество продукта. Рассмотрим только три основных типа реакторов — реактор периодического действия, трубчатый реактор полного вытеснения и проточный реактор полного перемешивания, [c.337]

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]

Способ расчета трубчатого реактора полного вытеснения иллюстрируется примером УП1-12. [c.319]

Выражение (УП1-327) идентично зависимости (У1И-281), представляющей собой проектное уравнение реактора полного вытеснения. Это означает, что производительность каскада реакторов при конечной степени превращения приближается к производительности реактора с полным вытеснением по мере возрастания числа ступеней каскада. [c.321]

Когда перемешивание в реакторе умеренное или имеет локальный характер, достигаемая степень превращения будет имет значение, среднее между значениями а для реактора полного перемешивания и реактора полного вытеснения. [c.321]

Функция распределения времени пребывания для реактора полного вытеснения. Все молекулы трассера, введенные в момент времени т = О, появляются на выходе по истечении времени Хь- Следовательно, отклик на ступенчатый входной сигнал будет иметь вид такого же ступенчатого изменения через X — Хь- Согласно формуле (У1П-331) [c.324]

Функции (т) для реактора полного вытеснения будет соответствовать единичное ступенчатое изменение при значении т, равном времени пребывания реагентов в аппарате. [c.324]

Используя реактор периодического действия (или реактор полного вытеснения), достигаем некоторой определенной селективности меньше единицы. Применение же проточного реактора полного перемешивания позволяет достичь селективности, довольно близкой к единице, но путем понижения производительности аппарата. Каскад реакторов является промежуточным случаем. Примерные пути реакций изображены на рис. УП1-40. [c.340]

Зависимость функции распределения времени пребывания, в единичном реакторе и каскаде реакторов полного перемешивания, а также в реакторе полного вытеснения от безразмерного времени пребывания 0 = т/т представлена на рис. УП1-35. Кривая ш = 1 соответствует единичному реактору полного перемешивания, а ступенчатая кривая т — оо — реактору полного вытеснения. [c.325]

В случае реактора полного вытеснения все элементы потока имеют одинако вое время пребывания Хь х, следовательно [c.331]

Трубчатый реактор полного вытеснения. Эквивалентность реактора периодического действия и реактора с поршневым потоком проявляется также в аналогичной форме их уравнений тепловых балансов (УИ1-355) и (У1И-285). Аналогия будет еще большей, если учесть, что [c.336]

Каждый реактор представляет одау ступень изменения. концентраций, так как концентрации в каждом реакторе изменяются скачком. Соединяя вершины ступеней одной линией, получим кривую, аналогичную кривой реактора полного вытеснения (рил. З.П). Чем больше ступеней в каскаде, тем ближе процесс к реактору полного вытеснения. [c.50]

Физическая модель. Реактор полного вытеснения — это проточный аппарат, в котором каждое сечение потока движется строго параллельно самому себе без какого-либо конвективного или диффузионного смешения частиц с соседним сечением потока. По форме такое движение потока можно рассматривать как движение поршня в трубе . В реакторе такого типа концентрация в началь-ном се равна вхдаой и Р- [c.17]

Физическая сущность эффекта секционирования прежде всего сводится к уменьшению интенсивности продольного перемепгавания частиц в целом по объему реактора. С увеличением числа ступеней и уменьшением доли обратного перемешивания секционированный аппарат все более приближается к реактору полного вытеснения (рис. 28 и 29) в нем увеличивается перепад концентраций и температур по высоте, уменьшается фактическое время пребывания частиц в реакторе и т. д. Очевидно, что целесообразность и необходимость секционирования, так же как и выбор числа секций и доли обратного перемешивания, должны прежде всего определяться из условия теоретически возможной конверсии и избирательности процесса. Это значит, что должен учитываться и механизм, и тип реакций, и соотношения их скоростей. Так, например, процессы жидкофазного окисления относятся к классу самораз-вивающихся процессов и могут протекать только в реакторах смешения. Если какие-либо из побочных реакций являются последовательными и при этом расходуются целевые продукты или промежуточные продукты, идущие на образование целевых, то можно ожидать, что секционирование приведет к увеличению избирательности процесса. [c.91]

Для реактора полного вытеснения ( ) = ОиВо оо) — уравнение (И-24) [c.209]

Чтобы показать возможность непрерывного перехода к реактору полного вытеснения, на рис. 11-12 представлены кривые функции распределения F(t) = = (АВ/АВо)у для разного числа т реакторов смешения. На практике встречаются аппараты, условия работы в которых очень сложные (например, вращающаяся печь, крекинговая установка и т. д.), поэтому их трудно сопоставить с тем или иным идеальным типом реактора. В этих случаях можно применить методы Гофманна [81 и Ше-неманна [9], основанные на графическом расчете. [c.212]

Разделив обе стороны этого равенства на йУйх, получаем общее проектное уравнение реактора полного вытеснения [c.296]

Подобным же образом можно вывести уравнение теплового баланса реактора полного вытеснения. Принимая для упрощения, что реактор представляет собой трубу с постоянным поперечным сечением, получаем для бесконечно малого элемента толщины dx Приход = qp pT dx — QprF dx dx [c.298]

Трубчатые реакторы полного вытеснения. Трубчатые реакторы с поршневым потоком чащ,е всего имеют вид каналов с большим отношением длины к поперечному размеру. В реакторах такого типа теплообмен происходит через стенки. Следовательно, для поддержания приблизительно одинаковой температуры реагирующей смеси необходимо кроме высокой интенсивности теплообмена обеспечить низкие сопротивления переносу теплоты в направлении к стенке. Это условие,.помимо других, требует использования труб с небольшой площадью поперечного сечения. Наиболее простое конструктивное решение трубчатого реактора представлено на рис. VIII-32, а. Он состоит из двух концентрично расположенных труб, по внутреннему каналу движется реакционная смесь, по внешнему — теплоноситель или хладагент. Малая площадь поперечного сечения трубы ограничивает производительность аппарата. Для ее повышения большое число трубчатых реакторов соединяют параллельно в общем корпусе. Созданные таким образом многотрубчатые реакторы (рис. VIII-32,б и в), аналогичные по конструкции трубчатым теплообменникам, широко используются в промышленности. Аппараты этого типа часто применяются для проведения реакций с участием твердого катализатора, который в виде пористого сыпучего слоя заполняет либо трубы, либо меж-трубное пространство реактора. [c.317]

Теперь проверим, может ли рассчитанный аппарат быть принят за реактор полного вытеснения. Отношение длины аппарата к его диаметру LID = = 7,4/0, J = 74 > 50. Скорость смеси реагентов на входе в реактор Uo = LItp = = 7,4/0,187 = 40 м/с. Без определения значения критерия Рейнольдса можно утверждать, что приходится иметь дело с турбулентным потоком. Таким образом, предположение о полном вытеснении справедливо в рассь.отренном случае. [c.320]

Зависимость эта имеет определенный физический смысл, поскольку отношение ildz приближенно равно числу пустот между зернами катализатора, уложенными рядами и образующими как бы каскады микрореакторов полного перемешивания. Поскольку dz I, величина как правило, очень велика, и реактор с наполнением можно рассматривать как идеальное приближение к реактору полного вытеснения. [c.328]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология