Большая техническая энциклопедия
2 4 7
D L N
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
А- АА АБ АВ АГ АД АЕ АЖ АЗ АИ АЙ АК АЛ АМ АН АП АР АС АТ АУ АЦ

Аппарат - полное смешение

 
Аппараты полного смешения имеют больший объем реакционного пространства по сравнению с аппаратами полного вытеснения, поэтому в них возможно неравномерное контактирование поступающих продуктов, что приводит к развитию нежелательных побочных реакций и вторичных процессов. Для предотвращения этого в аппаратах предусматривают устройства для лучшего перемешивания продуктов. Для жидкофазных, главным образом периодических, процессов широко применяют мешалки. Они должны обеспечивать непрерывное надежное перемешивание. Известны случаи аварий при проведении сульфирования, амипирования, нитрования и других процессов, вызванные остановкой или поздним пуском мешалки, что привело к местным перегревам продукта и развитию неуправляемых реакций.
Аппараты полного смешения более удобны для каталитических процессов по сравнению с аппаратами полного вытеснения.
Относительная эффективность аппаратов полного смешения и идеального вытеснения для реакций нулевого ( /, первого ( 2 и второго ( 3 порядков. Аппараты полного смешения, как правило, наименее производительны. Кроме реакторов с мешалками ( рис. 69, а) распространены проточно-циркуляционные аппараты ( рис. 69 6), в том числе с выносным охлаждением, и барботажные колонны ( рис. 69 в), которые при высокой кратности циркуляции или скорости подачи газа очень близки к модели полного смешения.
Изменение движущей силы процесса при секционировании. Если аппарат полного смешения, рабочий объем которого равен Vp, разделить на п секций или вместо одного аппарата объемом УР установить п аппаратов объемом VP / n, то движущая сила увеличится.
Схема каскада реакторов. Рассмотрим одиночный аппарат полного смешения с непрерывным подводом реагирующих материалов и отводом продуктов реакции. При установившемся процессе скорость реакции типа А - В - С постоянна. Концентрации продуктов реакции по всему объему аппарата одинаковы.
Схема реактора с мешалкой. Рассмотрим одиночный аппарат полного смешения с непрерывным подводом реагирующих материалов и отводом продуктов реакции.
Варианты осуществления реакции. В аппарате полного смешения ( рис. IV-37, д) выход продукта D достаточно высок вследствие низкой - концентрации компонента А, однако по этой же причине производительность реактора относительно мала.
В аппаратах полного смешения движущая сила процесса постоянна и соответствует ее конечному значению. Для расчета этих аппаратов применяют формулы (1.11) и (1.14), при этом величину средней движущей силы Аа т заменяют разностью а - хл.
Тогда каскаду аппаратов полного смешения будет соответствовать ступенчатая диаграмма ( 3), поскольку концентрации и скорости в каждом из них постоянны, а степень конверсии ступенчато растет от первого аппарата к последующим. Из графиков видно, что средняя скорость, от которой зависит удельная производительность, при одинаковой конечной степени конверсии наибольшая для аппарата идеального вытеснения, меньше - для каскада реакторов и еще меньше - для единичного аппарата полного смешения.
Зависимость экономического коэффициента использования субстрата ц от коэффициента разбавления D при различных исходных концентрациях субстрата при выращивании дрожжевой культуры.| Зависимость экономического коэффициента использования субстрата т ] от стационарной продуктивности аппарата g и различной исходной концентрации субстрата при выращивании дрожжевой культуры Candida tropicalis ( в кг / м3.
В рассмотренном выше одиночном аппарате полного смешения скорость отбора биомассы мала, время пребывания культуры в аппарате в процессе культивирования возрастает, соответственно уменьшается скорость разбавления, снижается производительность.
Флокула моделирована как аппарат полного смешения.
Температурная зависимость селективности для системы последовательных и параллельных реакций, в которых целевой про . Так, в аппаратах полного смешения реакция протекает в изотермических условиях, и определение для них температур, соответствующих максимальной селективности, существенно упрощается.
Для обратимой последовательной реакции в условиях аппарата полного смешения имеет место предел превращения исходного вещества, определяемый значением ар.
Количественно снижение движущей силы процесса в аппаратах полного смешения зависит от порядка реакции и степени превращения сырья. Влияние порядка реакции опеределяется чувствительностью реакций различного порядка и изменением концентрации сырья ( см. стр. Чем ниже порядок реакции, тем меньше она замедляется при снижении концентрации и, следовательно, тем меньше будет отрицательное влияние на нее режима полного смешения.
Реакция А - В проводится в аппарате полного смешения в присутствии гомогенного катализатора.
Схемы дифференциальной ( а и проточно-циркуляционных установок. В отличие от этого, в аппарате полного смешения градиент концентраций отсутствует ( безградиентные условия процесса), а конечный результат находят, решая алгебраическое уравнение, что значительно упрощает расчет.
Зависимость к. п. д. непрерывно действующих аппаратов. от конверсии и порядка реакции. Из сказанного очевидно, что в аппаратах полного смешения, так же как и в аппаратах промежуточных типов, конверсия при прочих равных условиях должна быть меньше, чем в аппаратах периодического действия.
Из рисунка видно, что в аппарате полного смешения равновесный состав паров отвечает составу жидкости, уходящей из аппарата.
Здесь индексом 1 отмечены выходы продуктов в аппаратах полного смешения.
Схемы реакторов, близких к модели идеального вытесаения.| Схемы реакторов, близких к модели полного смешения. Ввиду большого распространения гетерофазных реакций необходимо было преодолеть недостаток аппаратов полного смешения, состоящий в их низкой производительности.

Физическим выражением ячеечной модели являются батареи ( каскады) аппаратов полного смешения, в том числе многодо очные аппараты с режимом, близким к полному смешению на каждой.
Изменение движущей силы процесса при секционировании. Легко заметить, что с увеличением числа секций в аппаратах полного смешения величина движущей силы приближается к ее значению в аппаратах полного вытеснения, и при большом числе секций ( практически 8 - 12) движущие силы в аппаратах того и другого типа становятся приблизительно одинаковыми.
Газофазная реакция A - - B Z проводится в пустотелом аппарате полного смешения без посторонних разбавителей.
Наиболее просто расчет состава продуктов и интегральной селективности осуществляется для аппаратов полного смешения или проточно-циркуляционных установок с большой кратностью циркуляции, когда ввиду постоянства концентраций по объему дифференциальные уравнения скорости и селективности превращаются в алгебраические.
Перекрестный ток во. Поэтому уравнение (III.32) применимо для определения движущей силы процесса в аппаратах полного смешения. Вычисление же АС по уравнению ( II 1.32) для аппаратов идеального вытеснения невозможно, так как С и С в ходе процесса непрерывно меняются по логарифмическому закону. Изменение концентрации компонентов различно в прямоточных, противоточных и перекрестных процессах; соответственно различны и формулы для вычисления движущей силы процесса.
Для аппаратов полного вытеснения движущая сила имеет максимальное значение, для аппаратов полного смешения - минимальное. Следовательно, в аппаратах полного вытеснения процесс сушки при прочих равных условиях должен проходить более интенсивно. Из этого, однако, не следует, что аппараты полного вытеснения более рациональны. Напротив, в аппаратах полного смешения можно использовать агент сушки практически с неограниченно высокой начальной температурой, не опасаясь перегрева материала.
Динамика изменения состава продуктов. В настоящем разделе разрабатывается кинетика гетерогенных химических реакций, проводимых в аппаратах полного смешения, причем рассматриваются реакции, протекающие как с изменением, так и без изменения объема. При этом число молей веществ, поступающих в систему и отводимых из нее, может изменяться в зависимости от характера химической реакции ( протекающей на границе раздела сырье - катализатор), которой предшествует адсорбция.
На основании этих результатов был выбран режим для непрерывного процесса в аппарате полного смешения, а также рассмотрен вопрос о механизме катализа.
Схема структуры потока с байпасом. а - индикатор не попадет в байпас. и индикатор попадает в байпас.| Определение байпасирующего потока. а. Рассмотрим случай, когда индикатор попадает в байпасирующий поток, на примере аппарата полного смешения с байпасированием.
Дегазаторы описанных конструкций ( емкостные дегазаторы) по режиму работы близки к аппаратам полного смешения, в результате чего возможен проскок частиц каучука, находящихся в аппарате малое время и в недостаточной степени освобожденных от летучих компонентов. Поэтому дегазация в две и больше ступеней значительно повышает эффективность процесса. Устранение отмеченного недостатка достигается также разделением аппарата на секции ( две, три, четыре и больше) или применением тарельчатых дегазаторов.
Принципиальная схема процесса однократного испарения.
Схема процесса показана на рис. 12.25. Из рисунка видно, что в аппарате полного смешения равновесный состав паров отвечает составу жидкости, уходящей из аппарата.
Неравномерность по времени пребывания частиц смеси в реакторе вызывает уменьшение коэффициента полезного действия аппарата полного смешения ( непрерывного действия) по сравнению с аппаратами, работающими периодически.
Рекомендована в качестве наиболее перспективной схемы реакционного узла комбинированная схема, состоящая из аппарата полного смешения с внутренним и внешним теплосъемом и аппарата идеального вытеснения с внешним теплосъемом.
Зависимость отношения tc / tB от степени превращения х при С 1. / - при Сд / С - 1. 2 - при С А / С - 2. Обычный емкостной нитратор с пропеллерной мешалкой и змеевиком не может быть отнесен к аппаратам полного смешения, так как состав реакционной массы в точке ввода компонентов ( в нижней части реактора, ближе к мешалке) значительно отличается от состава реакционной массы, вытекающей из верхнего переливного штуцера.
Для расчета составов в колонне в виде функции от времени предполагаем, что колонна является аппаратом полного смешения, имеющим объем, равный полной удерживающей способности колонны.
Таким образом, выше было установлено, что для реакции нулевого порядка, проводимой в аппарате полного смешения, при различных способах отвода тепла существуют критические условия, при которых происходит срыв теплового режима; были определены также условия, при которых возможны критические явления. Очевидно, что критическим условиям соответствуют и определенные степени превращения исходного сырья.
Сопоставим условия, при которых достигаются критические режимы для экзотермической реакции нулевого порядка, протекающей в аппарате полного смешения, на поверхности непористого ( плавленого) катализатора и в зерне пористого катализатора.
К расчету числа тарелок с помощью кинетической кривой. В зависимости от концентрации и совокупности других условий тарелка ректификационной или абсорбционной колонны может работать по принципу аппарата полного смешения, полного вытеснения или промежуточного типа.
К расчету числа тарелок с помощью кинетической кривой. В зависимости от концентрации и совокупности других условий тарелка ректификационной или абсорбционной колонны может работать по принципу аппарата полного смешения, полного вытеснения ил-и промежуточного типа.
К расчету числа тарелок с помощью кинетической кривой. В зависимости от концентрации и совокупности других условий тарелка ректификационной или абсорбционной колонны может работать по принципу аппарата полного смешения, полного вытеснения или промежуточного типа.
Реакция А - - В с кинетическим уравнением т 20 СкСл моль / ( л-ч проводится в аппарате полного смешения.

Проведите анализ состава реакционной смеси для параллельных реакций ( 4) из предыдущего упражнения, если они проводятся в аппарате полного смешения при разных соотношениях констант равновесия и констант скоростей.
Как указывалось, при использовании динамической методики исследования кинетики жидкофазных реакций не применяют внешние контуры циркуляции жидкости, а используют аппараты полного смешения в качестве дифференциальных реакторов. Однако при газожидкостных реакциях вопрос о циркуляции газовой фазы не может решаться так просто. Если неконденсируемые продукты реакции не попадают в газовую фазу, как, например, в процессах гидрирования, то надобность в таком контуре отпадает. В других случаях ( например, при процессах окисления жидких углеводородов воздухом, когда выделяются газообразные продукты реакции) наличие циркуляционного контура по газу может оказаться желательным. Однако из-за длительности установления стационарного состояния и технической сложности осуществления такого контура влияние состава газа исследуют большей частью на искусственных смесях.
По характеру взаимосвязи между степенью конверсии НЦГ и концентрацией катализатора в водной фазе реактор для такого процесса должен представлять собой аппарат полного смешения, в котором ( с учетом свойств реакционной среды и относительно высокого давления) технологически приемлемая степень конверсии достигается в одну реакционную ступень.
Температурная зависимость селективности для параллельных реакций, в которых целевой процесс имеет среднюю между остальными энергию активации. В обоих случаях выгоден, следовательно, оптимальный профиль температуры по длине реактора вытеснения или ее ступенчатое изменение в каскаде аппаратов полного смешения. Общее решение задачи нахождения оптимальных температур для получения максимальной селективности сводится к решению системы дифференциальных уравнений, но сильно усложняется из-за того, что переменными являются не только концентрации, но и сами константы скоростей или их отношения, зависящие от температуры.
Несмотря на большую скорость вращения мешалки в застойной зоне, перемешивание может полностью отсутствовать, что не позволяет считать реактор аппаратом полного смешения. Таким образом, реальные конструкции аппаратов всегда только приближаются к идеальным, вследствие чего реальные режимы потоков в аппаратах находятся в промежуточной области между идеальным вытеснением и идеальным смешением.
Таким образом, найденные между Dn и Ks соотношения позволяют однозначно определить коэффициенты массопередачи в жидкой фазе по коэффициентам перемешивания для аппаратов полного смешения.
Изменение концентраций ингредиентов в различных реакторах. В больших реакторах с кипящим слоем обе фазы равномерно распределены по всему объему аппарата, поэтому реакторы такого типа можно также рассматривать как аппараты полного смешения.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11