Трубчатый реактор отклонения

В реальном трубчатом реакторе появляется не только профиль скоростей в радиальном направлении, но и диффузия в продольном направлении. Чем больше отношение d L, тем больше отклонения от случая полного вытеснения, причем одни частицы очень быстро проходят через реактор, а другие, напротив, остаются в нем длительное время. Крайний случай представляет изображенный на рис. 11-5 непрерывнодействующий промышленный реактор смешения. Продольная диффузия является характерным явлением для реакторов этого типа. Измеряют ее с помощью модифицированного критерия Рейнольдса Re [c.207]

В трубчатом реакторе по ряду причин могут возникать отклонения от режима идеального вытеснения. Если отклонение является результатом большого числа малых возмуш,ений, таких, например, как возмуш,ения, вызываемые многократным изменением формы потока в промежутках плотного слоя твердых частиц, то суммарный эффект будет очень похож на диффузию. Действительно, предположение о беспорядочном движении молекул, исходя из которого был выведен закон Фика для молекулярной диффузии, применимо с некоторыми допущениями также и к малым, но макроскопическим элементам потока. Количественные данные, как и следовало ожидать, дают линейную зависимость потока массы или тепла от первой производной по координате 1. Учет дополнительного потока диффузии приводит к модификации модели реактора идеального вытеснения дС д С дС [c.17]

Уравнение (П1,21) целесообразно использовать для определения наименьшей величины Л , при которой различие между реактором с продольным перемешиванием и идеальным трубчатым реактором поддерживается в установленных пределах. Можно, например, поставить условие, чтобы относительное отклонение выходной концентрации было меньше величины /. Для этого, по уравнению (111,21), необходимо, чтобы [c.96]

Рис. 1П-8. Влияние продольного перемешивания на отклонение от работы идеального трубчатого реактора (N = оо) для реакции первого порядка.

По другим представлениям, неидеальный поток можно считать состоящим из последовательно и параллельно соединенных участков с разными режимами движения жидкости смешанные модели). Ряд моделей оказывается полезнее для объяснения отклонений характеристик потока в трубчатых реакторах или в стационарных слоях зернистого материала от режима идеального вытеснения, в то время как другие модели позволяют удовлетворительно описать отклонения характеристик аппаратов с мешалками от режима идеального смешения. [c.257]

Кубовые реакторы близки по своим характеристикам к модели идеального смешения. Реальные трубчатые реакторы, наоборот, обладают существенными отклонениями от теоретической модели. Известно, например, что поршневое течение жидкости в трубе практически невозможно как при ламинарном, так и при турбулентном течении скорость жидкости в различных точках сечения потока неодинакова. Частицы жидкости в центре трубы движутся значительно быстрее, чем частицы, находящиеся вблизи стенки. Это нарушает условие равенства времени пребывания различных частиц в аппарате и влияет на поле концентраций в нем. Кроме того, модель идеального вытеснения не учитывает молекулярную и конвективную диффузию веществ в направлении потока (продольное перемешивание), уменьшающие средние концентрации реагирующих веществ и среднюю скорость реакции. Вследствие этого время реакции и необходимый объем реактора увеличиваются. Несмотря на эти отклонения, модель идеального вытеснения весьма полезна для расчета и анализа работы реакторов. [c.244]

Концентрирование воды проводили при 10 °С в трубке размером 5X0,3 см, заполненной инертным твердым носителем с 30% полиэтиленгликоля 400. Десорбцию влаги осуществляли нагреванием до 90 °С в токе инертного газа. Выделившуюся воду далее пропускали через кварцевый трубчатый реактор, содержащий три слоя графита (при 1000 °С) и два слоя оксида меди (при 550 °С). Количество образовавшегося СО, зарегистрированное детектором по теплопроводности, эквивалентно количеству воды, первоначально присутствовавшей в анализируемой пробе. Такой метод позволяет определять содержание влаги в диапазоне концентраций 0,0008 — 0,3% (об.). Для одной из проб со средним содержанием воды 0,172% относительное стандартное отклонение составляло 0,023% (отн.). [c.305]

Ввиду того, что расчетное уравнение для трубчатого реактора выведено для турбулентного режима течения, любое отклонение от этого идеального состояния приведет к ошибкам, и поскольку турбулентное движение никогда не достигается в загруженных слоях, необходимо оценить размер этих ошибок. Отклонения от турбулентного режима течения в слоях катализаторов приводят к неравномерному распределению газа, которое может возникать вследствие низкой насыпной плотности вблизи стенок конвертора или в результате неоднородности слоя катализатора. Первое, вероятно, имеет большое значение для таких испытательных реакторов, у которых относительно велико соотношение поверхности стенок к объему. Последнее может произойти также на промышленной установке, если в результате неправильной загрузки образуется неравномерность слоя катализатора. [c.53]

Пространственные отклонения (неоднородности) связаны с неравномерным распределением потоков по сечению, с неодинаковой работой отдельных частей реактора (например, неодинаковые условия охлаждения параллельных трубок в трубчатом реакторе, неоднородная активность загруженного в реактор катализатора и т. д.). [c.210]

Максимально допустимую параметрическую чувствительность определяют из возможностей системы регулирования удерживать максимальную температуру в допустимой области ее отклонений при определенных колебаниях в условиях эксплуатации. Кроме того, неодинаковые условия работы параллельных трубок в трубчатом реакторе приводят к разбросу в них температур в горячих точках , что так же находят из параметрической чувствительности. Пример расчета диаметра трубок дан в [292,293]. [c.215]

По параметрической чувствительности выбирают загрузку катализатора. В отличие от трубчатых реакторов адиабатические слои имеют большую чувствительность к начальной температуре. Оптимальный режим многослойных реакторов определяют в предположении об однородной по сечению слоя температуре на входе в каждом из них. В действительности всегда наблюдаются отклонения от средней температуры на входе. Эти неравномерности приводят к снижению степени преврашения в слое, к местным перегревам, а также к ухудшению показателей работы всего реактора. [c.218]

Обоснования, оправдывающие включение дисперсных членов уравнения в модель трубчатого реактора при отклонении режима от идеального вытеснения, справедливы и для радиального направления. Возникновения заметного градиента температуры следует ожидать во всех случаях интенсивного теплообмена, когда большое количество тепла, получаемого в результате экзотермической реакции в объеме трубчатого реактора, необходимо передать хладагенту через стенку реактора. В результате ускорения реакции при более высокой температуре возникнет также градиент концен- [c.17]

При введении переменных отклонения, определяемых уравнением (УП, 12), динамика трубчатого реактора идеального вытеснения описывается уравнениями [c.189]

Уже отмечалось, что в указанном процессе незначительные отклонения всех основных параметров (давления, температуры, концентрации инициатора и др.) могут вызвать разложение этилена и взрыв в агрегате полимеризации. Взрывобезопасность этого процесса характеризуется комплексом факторов, обеспечивающих ведение процесса в заданном режиме. Возможные масштабы разрушения при аварии должны характеризоваться количеством взрывоопасного вещества, которое может участвовать при взрыве в аппаратуре или в атмосфере. Количество этилена в современном промышленном агрегате полимеризации с трубчатыми реакторами составляет около 8000 кг, которому соответствует теплота сгорания 8000-4,7-10 = 3,8 10 кДж/кг (4,7-10 —удельная теплота сгорания этилена, кДж/кг). [c.230]

Отклонения от модели поршневого режима могут вызываться поперечными температурными градиентами. Если в трубчатом реакторе происходит экзотермическая реакция и тепло от него отводится с помощью некоторого внешнего охлаждающего устройства, тогда в реакторе будет наблюдаться поперечный температурный градиент. И поскольку газ в центре трубки имеет более высокую температуру, чем у стенок, температурный профиль будет иметь параболическую форму, а профиль скорости трубчатого реактора будет неплоским. Если реактор работает в адиабатических условиях, то в этом случае не будет происходить отвода тепла в радиальном направлении. Однако из-за того, что газ вблизи стенки имеет меньшую скорость, чем в центре трубки (вследствие более продолжительного пребывания газа в этой зоне наблюдается большая степень превращения), для экзотермической реакции температура в центре слоя катализатора ниже, чем у стенки реактора и в этом случае наблюдается обратный параболический температурный профиль. Для экзотермической реакции, происходящей в неадиабатических условиях, в которых наблюдается отвод тепла у стенки трубы, влияние поперечного температурного градиента и влияние профиля скорости накладываются друг на друга, в результате чего в профиле температуры наблюдается впадина, соответствующая примерно центру трубы, и небольшой максимум, соответствующий примерно стенке трубы. Когда же имеет место радиальный температурный градиент, то, по-видимому, имеется значительное изменение скорости реакции по диаметру трубы (для большинства простых реакций фактор такого изменения составляет величину 4000 и более), поскольку скорость реакции изменяется в зависимости от обратной абсолютной температуры экспоненциально. Однако существуют приближенные методы обработки расчетных данных при проектировании и для тех случаев, когда в реакторе имеются поперечные температурные градиенты. Их мы рассмотрим в разд. 9.3.2. Частицы катализатора с высокой теплопроводностью и низкой пористостью, как правило, снижают эти нежелательные влияния. Только в тех случаях, когда определенно известно, что условия в реакторе приближаются к изотермическим условиям, можно игнорировать присутствие температурных градиентов в радиальном и продольном направлениях и с достаточным основанием применять модель поршневого режима течения газового потока. [c.394]

В предыдущей работе настоящего сборника была показана перспективность применения алюмо-цинк-хромового катализатора для гидрирования масляных альдегидов, получаемых на стадии гидроформилирования. Промышленное осуществление этого процесса возможно в реакторах как трубчатого, так и полочного типа. В трубчатом реакторе с внешним теплосъемом удается достичь однородности температурного поля по сечению катализатора. Однако из-за трудности изготовления трубчатого реактора высокого давления практически единственно возможным типом реактора для крупномасштабного процесса под высоким давлением является полочный. В отличие от трубчатого реактора в полочном температурное поле по сечению реактора является неоднородным. В связи с этим возможны значительные отклонения температурного режима, следствием которых может быть протекание побочных реакций и эксплозивный подъем температуры в реакторе. [c.124]

Физической (гидродинамической) обстановке в трубчатом реакторе наиболее близко соответствует диффузионная модель, согласно которой концентрации взаимодействующих веществ в потоке плавно изменяются по длине аппарата, при этом поток движется в режиме идеального вытеснения, но в нем происходит продольное перемешивание, подчиняющееся закону Фика. Однако в промышленных аппаратах (реакторах), как показывает практика их эксплуатации, наблюдается отклонение от модели идеального вытеснения. Поэтому реальные системы описываются диффузионной или ячеечной моделями, исходя из чего очевидна необходимость оценки возможности их применения на практике. [c.64]

Для малых отклонений от потока идеального вытеснения, что часто наблюдается в трубчатых реакторах, С-кривые хорошо аппроксимируются нормальным или гауссовским распределением, и связь между дисперсией 5 и дается уравнением [c.133]

Температурный профиль в трубчатом реакторе к выходу падает, т.е. происходит отклонение от оптимальной температуры. [c.160]

Фирмой Ьиг Ь (ФРГ) разработан реактор трубчатого типа, в трубках которого располагается катализатор и идет процесс, а в межтрубное пространство подается паровой конденсат для отвода тепла. При этом образуется пар давлением до 4 МПа. В таком реакторе температура синтез-газа в трубном пространстве выше температуры конденсата на 10—12°С в начале зоны реакции и на 3-5 °С - в конце зоны реакции. В полочных реакторах этот перепад составляет 30—35 °С, т. е. наблюдается большее отклонение от изотермического режима. По технологии фирмы Ьищ метанол производят также под давлением 5 МПа и температуре 250—280 °С. [c.359]

Реальные реакторы пе могут быть описаны с помощью идеальных моделей из-за наличия различных отклонений температурных градиентов, диффузии и т. д. Поэтому при моделировании исиользуют различные усложненные модели. Так, для описания процесса течения в трубчатом аппарате используют диффузионную модель или модель последовательно соединенных аппаратов идеального смешения . В первом случае учитывают отклонение от идеальности, вызванное диффузией в наиравлении движения потока и в поперечном (радиальном) наиравлении, к-рая описывается законом Фика [c.450]

Функция распределения времени пребывания в трубчатом реакторе неполного перемешивания приведена на рис. УПЬЗЗ. Она имеет характер размытой ступенчатой кривой. Предположив, что отклонения от полного вытеснения вызваны главным образом [c.325]

Поперечная и продольная диффузия и перемешивание также вызывают отклонения от модели поршневого режима. Тогда как продольная диффузия способствует сокращению времени пребывания реагирующего газа в реакторе по сравнению с таковым в условиях поршневого режима (поскольку различие в концентрациях у входа в реактор и у выхода из реактора увеличивает массонередачу в направлении объемного течения), поперечная диффузия стремится уменьшить всякие вариации концентрации по диаметру трубы и, следовательно, приближает условия работы реактора к условиям работы в поршневом режиме. В случае трубчатых реакторов с неподвижным слоем, [c.394]

Левеншпиль и Смит , а также Ван-дер-Лаан по С-кривой нашли зависимости между дисперсией и безразмерным параметром Di/uyL. Для малых отклонений от потока идеального вытеснения, что часто наблюдается в трубчатых реакторах, С-кривые хорошо аппроксимируются нормальным гауссовским распределением, и связь между дисперсией и DJwL дается уравнение.м [c.103]

Кроме автоматических блокировок на установках имеется сигнализация отклонения технологических параметров от оптимальных при измененип подачи свежего газа, повышении температуры на выходе из реактора и печей, повышении и понижении уровня жидкости в колоннах. В целях защиты трубчатых печей от непредвиденного прекращения горения с последующей непроизвольной подачей в них топлива при падении давления топливного газа и мазута перед печами включается световая и звуковая сигнализация. [c.155]

А Гг. 9 Гг г/Э Ау4 Р(АА)с1АА. Она не должна превышать допустимое значение. Так, для окисления метанола определено, что в трубчатой части комбинированного реактора допустимо загружать катализатор, активность которого имеет средний разброс 30 - 40%. В адиабатическом слое, где нет теплоотвода, требования к однородности активности выше - допустимо отклонение в пределах 10%. [c.218]

Проходя через свободное пространство между разбавителем и стенкой реакционной трубки, газ принимает температуру стенки, благодаря чему достигается изотермичность наружной поверхности катализатора. Поскольку ширина зазора для прохода газа мала — 0,3—0,4 мм, а следовательно, линейная скорость велика и составляет примерно 1,2 м1сек, последняя обеспечивает высокий коэффициент теплопередачи. Для создания по возможности изотермического режима реакционную колонку на высоте 185 мм обогревали двумя трубчатыми электрическими печами с самостоятельной регулировкой силы тока. Во время опыта фиксировали температуру на входе газовой смеси в слой катализатора и на выходе из него, а также наружной поверхности корпуса реактора в зоне начала и конца слоя катализатора. Температура парогазовой смеси на входе в слой катализатора и на выходе из него была постоянной с отклонениями 5° С. Перепад температур между наружной стенкой корпуса реактора и катализатором составлял на входе в слой катализатора около 50—60, а на выходе из него 30—40° С. [c.95]

При моделировании на ЭВМ реактор (газофазный трубчатый со стационарным слоем катализатора) рассматривается как многомерный динамический объект с распределенными параметрами, имеющий в наиболее общем случае в. качестве возмущений отклонения от исходного стационарно-гч состояния температуры Т, расхода тУо парогазовой смеси во входном сечении потока, состава реакдаонной смеси 0 2)> давления Р в реакционной зоне и др. [c.30]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология