Процесс многофазные

При изучении сложных фильтрационных процессов возникает необходимость построения моделей многофазных (гетерогенных) систем, в которых каждая фаза, в свою очередь, моделируется многокомпонентной гомогенной смесью. При этом между компонентами возможны химические реакции, переход компонентов из одной фазы в другую, процессы адсорбции, диффузии и др. [c.253]

Пилотные (стендовые) установки создаются для разработки лабораторного регламента нового процесса. В результате лабораторных исследований строится принципиальная схема процесса, намечаются его параметры, режим и необходимая аппаратура, конструируются специальное оборудование и приборы и составляется техническое задание на проектирование стендовой опытной установки. Пилотные установки ненамного отличаются от лабораторных по мощности (обычно менее I % мощности промышленного агрегата), но для них можно составить технологический регламент процесса. К пилотным установкам прибегают в основном при разработке принципиально нового процесса, нуждающегося в широкой экспериментальной проверке (катализ, высокоскоростные многофазные процессы, использование высоких давлений и температур н др.). [c.93]

Иными словами, все наше незнание о физических основах процесса многофазной фильтрации в пористой среде стали учитывать путем различных модификаций вида фазовых проницаемостей. В простых случаях этот путь оказался результативен, в сложных же приводил к тому, что информация, необходимая для адекватного определения фазовых проницаемостей и расчета по ним, могла быть получена только через нефтеотдачу (добычу нефти), т.е. ту величину, для определения которой фазовые проницаемости предназначались. [c.6]

Отметим, что в предложенную автором схему процесса многофазной фильтрации вполне укладывается вариант с разбиением вытесняемой фазы на компоненты (в этом случае элементы могут иметь разные физико-химические сюйства), Ч1ю согласуется с учетом надмолекулярных структур и анализом промысловых материалов. [c.20]

Результаты лабораторных исследований вытеснения нефти водой [133] и численного моделирования процесса двухфазной фильтрации на капиллярных моделях [97] показали, что кривые фазовых проницаемостей двухфазной системы непостоянны во времени, что свидетельствует о неравновесном характере несмешивающегося вытеснения. Поэтому более важным аргументом в пользу методики нестационарных исследований кернов является то, что процессы многофазной фильтрации имеют, как правило, неравновесный характер, а неравновесные ОФП могут быть определены только по данным нестационарных исследований. Поэтому определение фазовых проницаемостей по данным вытеснения должно рассматриваться в качестве обязательного элемента лабораторного исследования фильтрационных свойств пористой среды. [c.49]

Подвод реагирующих компонентов в зону реакции совершается путем молекулярной диффузии или конвекции. При интенсивном перемешивании комионентов конвективный перенос называют турбулентной диффузией. В многофазных процессах подвод реагентов в зону реакции связан с переходом вещества из одной фазы в другую, например при плавлении твердых веществ или растворении их в жидкости. Такие процессы, в которых совершается переход вещества пз одной фазы в другую через поверхность раздела фаз, называются массопере-дачей. / [c.89]

Стабильный конденсат при стандартных условиях (0,1 МПа и 20 °С) состоит только из жидких углеводородов (С5 + высшие) и используется как сырье для переработки на топливо или получения химических продуктов. Отметим, что в учебнике не представляется возможным изложить достаточно полно теорию фильтрации газоконденсатных смесей в пористых средах с учетом происходящих при этом фазовых превращений. Однако рассмотренные случаи многофазной многокомпонентной фильтрации в больщинстве случаев описывают и этот процесс. [c.8]

При определении характеристик многофазного течения будем предполагать, что существует элементарный макрообъем Л К по которому проводится усреднение, такой, что его линейный размер достаточно велик по сравнению с характерным размером частиц данной формы в порах и намного меньще характерного масштаба исследуемого процесса (например, расстояния между скважинами или между нагнетательной и добывающей галереей). [c.253]

При рассмотрении гидродинамики процессов неизотермической фильтрации использование дифференциальных уравнений, полученных в гл. 2 (для однофазного потока) и в гл. 9 (для многофазной фильтрации) оказывается уже недостаточным. В этом случае появляется новая неизвестная переменная - температура Г, а характеристики флюида (его плотность р и коэффициент вязкости л) меняются вместе сТ. р = р р, Т), ц=г[ р,Т). [c.316]

Элементарные модели могут быть установлены под любым углом. В них можно моделировать однофазные, многофазные, многокомпонентные, (не) изотермические, (не) равновесные и всевозможные другие процессы фильтрации. [c.375]

Работа на этом этапе исследований охватывает также измерения и вычисления физико-химических величин (характеризующих исходные вещества, конечные продукты и реакционные системы), необходимых для проектирования процесса. Это термохимические, термодинамические и термокинетические величины, такие как теплота образования, теплоемкость, энтальпия и энтропия, кинетические константы, плотность, вязкость, коэффициенты теплопроводности и диффузии и т. п. Необходимо располагать значениями указанных величин не только для чистых (индивидуальных) реагентов, но и для их смесей, а также изучить равновесие в многофазных системах, участвующих в процессе. [c.9]

Отметим, что многофазные системы используются во многих химических концепциях. В дальнейшем мы будем рассматривать их на примере систем, состоящих из жидкой и твердой фаз, а также из несмешивающихся жидкостей. Системы жидкость — газ (пар) должны быть известны читателю из инженерной химии, так как они связаны с теорией типовых процессов — дистилляции, ректификации, абсорбции [20]. [c.182]

Правило фаз. Правилом фаз (Гиббс, 1876 г.) приходится часто пользоваться, анализируя химические концепции процессов, происходящих в многофазных системах. Согласно этому правилу [c.182]

Графическое представление многокомпонентных многофазных систем требует применения специальных методов, изложение которых можно найти, например, в монографии [23]. Мы же ограничимся рассмотрением часто встречающейся в технологическом процессе системы [c.198]

Для повышения масштаба простых единичных процессов, таких как транспортирование материалов, массообмен или разделение веществ, можно пользоваться расчетными методами. Однако во многих случаях, когда применяются аппараты новых типов, сложные многофазные системы или вещества с недостаточно исследованными физико-химическими свойствами, приходится использовать моделирование как более точный метод масштабирования. [c.446]

Гетерогенные модели. Если межфазные градиенты концентраций и температур становятся значимыми и влиянием их на гетерогенно-каталитический процесс в реакторе нельзя пренебречь, то уравнения материальных и тепловых балансов должны быть записаны для каждой из рассматриваемых фаз. Математические модели при таком подходе к многофазным системам образуют группу гетерогенных моделей. Причем в зависимости от учета всех процессов переноса (на границах раздела фаз газ-жидкость, жидкость—твердое, в порах катализатора) или только их части модели могут быть двухфазными или трехфазными. [c.236]

Гетерогенно-каталитический процесс как причинно-следственная система. Объект нашего исследования формализуется как сложная физико-химическая система (ФХС), под которой понимается многофазная, многокомпонентная, в общем случае неоднородная сплошная среда, распределенная в пространстве (в пределах рабочего объема аппарата) и переменная во времени, в каждой точке гомогенности которой и на границе раздела фаз имеет место перенос массы, импульса, энергии, момента импульса, заряда при наличии источников (стоков) этих субстанций [10]. [c.31]

При описании процессов в многофазных средах необходимо учитывать взаимодействие участвующих в процессе фаз между [c.131]

В процессе анализа структуры все приведенные интегральные характеристики материала рассчитываются по результатам анализа представительного объема и, таким образом, число составных частей фазы, среднее значение поверхностной кривизны, связность и другие характеристики обычно относятся к единице его объема, т. е. являются средними статистическими значениями удельных объемных характеристик. Строго говоря, связность G, рассматриваемая как род гомеоморфных поверхностей, не должна быть подвержена статистическим колебаниям. Однако в природе формирование контактов частиц является статистическим процессом, зависящим от таких стохастических факторов как перемешивание в системе, смачивание, диффузия, растворение и рост частиц фаз, взаимодействие фаз и др., поэтому в принципе возможно рассматривать Gy как статистическую величину. Потребность экспрессного определения связности фаз в многофазных средах в последнее время быстро растет в связи с определяющей ролью этой характеристики в описании и прогнозировании механического поведения структурно неоднородных материалов, выявления структуры многофазных потоков в его объеме. Вместе с тем существующие методы определения Gy до сих пор практически основывались на методе анализа параллельных сечений структуры. В работах [47, 481 предложен иной метод определения статистической характеристики связности на основании простых измерений характеристик одного случайного представительного сечения материала. Разрабатываются также методы стереоскопической оценки Gy. [c.136]

Топологические модели пористых сред. Одним из методов моделирования пористых сред является теория случайных решеток — достаточно универсальный метод для описания процессов в многофазных средах. В этом методе принятая топологическая модель случайной решетки обычно сочетается с одной из геометрических моделей, описывающих строение реальной пористой среды. [c.136]

Жидкости и газы, насыщающие нефтегазоконденсатные пласты, представляют собой смеси углеводородных, а также неуглеводородных компонентов, некоторые из которых способны растворяться в углеводородных смесях. При определенных режимах разработки нефтяных и нефтегазоконденсатных месторождений в пласте возникает многофазное течение сложной многокомпонентной смеси, при котором между движущимися с различными скоростями фазами осуществляется интенсивный массообмен. Переход отдельных компонентов из одной фазы в другую влечет за собой изменение составов и физических свойств фильтрующихся фаз. Такие процессы происходят, например, при движении газированной нефти и вытеснении ее водой или газом, при разработке месторождений сложного комйонентногс ( ава (в частности, с большим содержанием неуглеводородных компонентов), при вытеснении нефти оторочками активной примеси (полимерными, щелочными и мицеллярными растворами различными жидкими и газообразными растворителями). Основой для расчета таких процессов служит теория многофазной многокомпонентной фильтрации, интенсивно развивающаяся в последние годы. Вместе с тем заметим, что область ее применения шире, чем здесь указано, и эта теория имеет важное общенаучное значение. [c.252]

В непористых мембранах из-за отсутствия пор в плотном слое резко сокращается количество вещества, адсорбированного поверхностью, решающую роль играет растворимость газов в матрице мембраны. Процесс идет по механизму абсорбции, который условно включает стадии поверхностной сорбции и последующего растворения газа при этом возможна диссоциация молекулы газа или образование нового химического соединения. Таким образом, проникающее вещество и матрица мембраны образуют растворы, которые могут быть однофазными (в высокоэластичных полимерах) или гетерофазными (в полимерах композиционно-неоднородной структуры). Во втором случае необходимо различать дисперсную фазу и дисперсионную среду. В полимерах роль дисперсной фазы играют структурные образования, характеризующиеся периодичностью расположения макромолекул и большой плотностью упаковки. Обычно принимают, что проникающее вещество растворяется и мигрирует только в дисперсионной среде, обычно аморфной фазе, обладающей значительной долей свободного объема и большей подвижностью элементов полимерной матрицы. Мембраны, изготовленные из композиционных материалов с наполнителями или армирующими элементами, представляют собой многофазные системы. [c.71]

Известно, что состояние твердого раствора определяется из условия минимума его свободной энергии. Раствор будет многофазным, если процесс распада на отдельные твердые фазы сопровождается уменьшением свободной энергии. Экспериментальные изотермы растворимости водорода в палладии, пред- [c.114]

Несмотря на возрастающую роль многофазных жидкостных реакторов в химической и нефтехимической промышленности, степень разработки вопроса остается пока недостаточной. Это объясняется не только общей сложностью задачи, но и определенными недостатками в методах изучения и описания отдельных сторон процесса, та7 пх как закономерности формирования и гидродинамика двухфазных систем, условия массообмена между фазами и т. д. Поэтому степень обоснованности и надежности расчета различна для разных вариантов процессов и конструкций реакторов, что не могло не отразиться на изложении материала книги. Хотя специфика жидкостных реакторов проявляется больше всего в реакторах с многофазными потоками, однако для общности в книге рассмотрены и реакторы с однофазным потоком. Авторы сосредоточили внимание на рассмотрении отдельных сторон общих процессов в реакторах п взаимосвязи отдельных факторов, определяющих их протекание, прежде всего—на взаимосвязи скорости химической реакции и скорости процессов переноса. Менее специфическим вопросам авторы уделили меньшее внимание, отсылая читателя к соответствующим литературным источникам. [c.3]

Для описания процессов в сложных многофазных системах часто используют формулу сложения диффузионных и химических торможений суммарного процесса. Классическим образцом является при этом закон сложения сонротивлений электрическому току. Другой пример — формула аддитивности фазовых сопротивлений массопередачи, которая рассматривается в гл. И. Однако при переходе к физико-химическим процессам нельзя механически переносить формулу аддитивности сопротивлений, так как она является лишь [c.18]

Работа химического реактора, в особенности многофазного, определяется взаимосвязью физических и химических процессов, протекающих в системе. Эта взаимосвязь определяет распределение полей концентраций и температуры в реакторе. Изменение этих полей и воздействие подобного изменения на работу реактора составляет сущность влияния физических процессов на процессы химические. [c.21]

Применительно к многофазным жидкостным реакторам (МЖР) задача определения оптимального профиля температуры значительно осложняется. Сравнительно высокая теплоемкость реакционной жидкой фазы и наличие продольного перемешивания сглаживают температурный градиент. Кроме того, необходимо учитывать влияние температуры на раснределение компонентов между фазами. Вообще в случае МЖР оптимизация процесса путем создания определенного профиля температур не получила еще такого распространения, как в случае гетерогенно-каталитических процессов, п эта задача нами подробно не рассматривается. [c.171]

В предыдущих главах неоднократно подчеркивалось, что основным отличительным признаком многофазных реакторов, в том числе двухфазных жидкостных реакторов (ДЖР), является переход одного пли нескольких реагентов из транспортной фазы в реакционную как необходимое условие протекания химической реакции. Поэтому прежде всего ДЖР является контактным аппаратом. Существуют многочисленные варианты конструктивного оформления ДЖР. Выбор той или иной конструкции аппарата для проведения конкретного технологического процесса — задача, которая сегодня далеко не всегда имеет однозначное решение, что вытекает из самой природы влияния конструктивных факторов на суммарный процесс в ДЖР. [c.244]

Анализ химических реакций в многофазных системах связан с использованием условий как химического, так и фазового равновесий. Если компонент I переходит из фазы I в фазу к, то такой переход аналогичен химическому процессу 1 в фазе I—ы в фазе к. [c.24]

Конструкция реактора должна обеспечивать поддержание определенных значений следующих основных параметров процесса 1) времени реакции 2) температуры в различных точках реакционной зоны 3) давления в реакторе 4) скорости массопередачи к активной поверхности катализатора и между фазами (для многофазных процессов) 5) активности катализатора. [c.261]

Из сказанного следует, что в случае многофазной газо-жидкостной реакции происходит значительное число физических процессов, осложняющих собственно химическую реакцию. Ход же реального процесса, как обычно, определяют соотношения между скоростями отдельных его стадий. Для рассматриваемого случая ограничимся в начале стационарным изотермическим процессом, протекающим в реакторе непрерывного действия, и напишем для него систему уравнений материального баланса веществ на единицу сечения реактора [c.302]

Обобщенный технологический оператор Т является совокупностью простейших операторов, соответствующих различным типам процессов химического производства. К ним следует отнести операторы смешения, деления, изменения энтальпии, изменения давления, химического превращения. Оператор деления может быть двух типов простой делитель потоков и выделение отдельных чистых веществ (или фракций). На основании физико-химических и технологических свойств процессов при разработке технологической схемы необходимо выбрать для каждого из них соответствующий оператор Т. Поскольку основные процессы химической технологии базируются на явлениях переноса массы, энергии, кинетики реакций в условиях относительного движения фаз, определяющих гидродинамическую обстановку в аппарате, то математическое описание технологического оператора будет основываться на законах сохранения массы, энергии и импульса, законах термодинамики многофазных систем, законах тепломассопереноса и т. д. На этапе расчета технологической схемы каждому технологическому оператору необходимо сопоставить адекватный в смысле воспроизведения реальных условий оператор математического описания процесса, такой, что [c.76]

Процессы многофазной фильтрации идут по-разному, в зависимости от характерного времени фильтрационного процесса и от размеров области течения. Капиллярные силы создают в пористой среде перепад давления, величина которого ограничена и не зависит от размеров области фильтрации. Вместе с тем, перепад внешнего давлений, соз-даюшего фильтрационный поток между двумя точками, пропорционален скорости фильтрации и расстоянию между этими точками. Если размеры области малы, то при достаточно малых скоростях фильтрации капиллярные силы могут превзойти внешний перепад давления. [c.255]

Описание процессов переноса нескольких фаз в реальных геологических породах основывается на введении эффективных макрохарактеристик для микроскопически гетерогенных пористых сред. На практике их определение производится преимущественно прямыми экспериментальными методами, которые являются довольно сложными и продолжительными. Простые теоретические модели, типа модели бесконечных цилиндрических пор, являются слишком грубыми и не позволяют описывать и объяс пять многие из опытных данных. Для получения более адекватного теоре тического описания процессов многофазного переноса на микроуровн необходимо использовать решеточные модели структуры порового про странства и перколяционные методы их анализа и расчета. [c.62]

Для объяснения на6. 1юдаемых эффектов была построена математическая модель, основанная на принципах механики многофазных сред и описывающая гидродинамические процессы с учетом физико-химических превращений, происхо-дящ11х в райзере лифт-реактора каталитического крекинга при подаче восстанавливающего агента [4.38, 4.39]. Результаты численного решеипя показывают (рнс. 4.4), что существующий в реальных условиях характер течения в райзере реакюра не обеспечивает необходимое перемешивание подаваемого топливного газа с катализатором над областью ввода катализатора в райзер. Это приводит, согласно полученным [c.123]

Таким образом, расчетные исследования, проведенные с применением модельных подходов механики многофазных сред, лабораторные и промышленные испытания показали возможность и перспективность предотвращения образования фенола в процессе каталитического крекинга путем ввода восстанавливающего агента (углеводородов) в регенерированный катализатор до его контактах сырьем. Данный метод является альтернативным предложенному выше способу введения в сырье каталитического крекинга добавок, ингибирующих окисление, и позволяет полностью предотвратить протекание окислительной конверсии- в процессе каталитического крекинга. В результате происходит не только предотвращение образования фенола и других продуктов окисления, ио и повышение количества и качества целевых продуктов процесса за счет увсличспия доли целевой катали гической конверсии. [c.124]

В и идкой фазе гетерогенно-каталитические процессы осуществляют в двух вариантах с однофазным и многофазным (обычно двухфазным) потоком. Наиболее часто встречается система жидкость — газ — твердый катализатор. При этом жидкость образует снлоншую, а газ дисперсную фазу. Системы этого рода имеют место в наиболее важных жидкостных гетерогенно-каталитических процессах (гидрирование, окисление, алкплирование, хлорирование и др.). Таким образом, системы в целом являются двух- или трехфазными. [c.47]

Факт многофазности катализатора в условиях воздействия среды на катализатор был экспериментально доказан в работе [107 ] на примере окисления углеводородов на окисных ванадиевых катализаторах. Так же можно трактовать и данные исследований Тарама и сотрудников [106 ]. Многофазность окисных медных катализаторов в условиях протекания реакции окисления олефинов была показана Поповой [108]. Соотношение между фазами окисных катализаторов определяется стационарными условиями скорости окисления и вос-становления катализатора, причем сами по себе эти процессы могут быть и не связаны непосредственно с катализируемой реакцией. Поэтому вопрос о фазовом составе катализатора совсем не следует ставить в зависимость от механизма основной катализируемой реакции. [c.51]

Принципиальные отличия жидкофазных реакций от газофазных проявляются тогда, когда поток реагентов становится двух- или многофазным, т. е. когда реакции на катализаторе протекают между жидкостью и газом или двумя несмешивающимися жидкостями. Здесь будем рассматривать только эти случаи, поскольку к однофазному потоку жидкости приложимы закономерности и уравнения, выведенные для газофазных гетерогенно-каталитических процессов. Для качественного рассмотрения таких процессов можно принять за основу сумму явлений, происходящих при газо-жидкостной реакции типа А -Ь В ->- С на твердом катализаторе, когда вещество А находится в газовой фазе, В — в жидкости, соответствующей таким реакциям, как гидрирование, алкилирование ароматики низшими олефинами и т. п. На рис. УП.14 эти процессы представлены в виде схемы. Газ А для того, чтобы достигнуть твердой поверхности, на которой протекает реакция, должен перейти из дисперсной (газовой) фазы в сплошную (жидкую), т. е. раствориться в ней. После этого газ А должен продиффундировать через систему капилляров в зерне катализатора и наконец сорбироваться на поверхности катализатора. Вещество В из жидкой фазы должно только продиффундировать через капилляры и затем сорбироваться на поверхности. Образовавшееся на последней вещество С должно десорбироваться и, продиффундировав через капилляры, выйти в объем жидкости или газа. [c.301]

В механических и гидромеханических процессах целенаправленно проводят разделение твердых тел и неоднородных систем, измельчение и диспергирование, смешение и образование неоднородных систем и т.п. Для интенсификации подобных процессов требуется активное вмешательство в движение отдельных элементов жидкостей и твердых тел. Для этого необ содимо управление полями скоростей и напряжений в заданных пространственно-временных масштабах как в элементах объема, так и на ограничивающих поверхностях. Таким образом, в общем случае интенсификация механических и гидромеханических процессов связана с задачей создания управляемых течений в многофазных гетерогенных системах и динамических полей напряжения в твердых телах. В частности, такие задачи могут решаться специальными приемами генерации вихрей, колебательных потоков, дислокаций и тому подобных структур с необходимой интенсивностью и распределением в пространстве и времени. [c.18]

Гидродинамическая структура потоков. Исходя из блочного представления математической модели элемента технологичёской схемы, описание явлений, характеризующих перенос и распределение субстанции по координатам и по времени и базирующихся на фундаментальных законах гидромеханики многокомпонентных многофазных систем, составляет основу будущей модели. Учет реального распределения температур, концентраций компонентов и связанных с ними свойств, например плотности, вязкости и т.д., по пространственным координатам аппарата и во времени позволяет оценивать степень достижения равновесности тепломассопереноса, химического превращения, т. е. эффективность конкретного аппарата. Описание гидродинамической структуры потоков основано на модельных представлениях о гидродинамической обстановке в аппарате, использующих ряд идеализированных типовых моделей. Аппарат такого представления достаточно развит для однофазных потоков, разработаны и методы идентификации параметров отдельных моделей применительно к реальным условиям протекания процесса. Математическое описание типовых моделей структуры потоков приведено в табл. 4.4 [41]. [c.121]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология