Химическая технология как наука. Создание целесообразных способов производства необходимых человеку продуктов, страница 12

Поток циркулирует , Са уменьшается по закону, который нарисован на графике.

ВЫВОДЫ:

При заданной степени превращения вещества А максимальное количество промежуточного продукта В образуется если реакционная масса однородна по составу в каждый момент времени, если не происходит смешение потоков реакционной массы с разной степенью превращения исходного вещества А ( Рис-П, РИВ).

В РИС-Н промежуточный продукт получается с меньшим выходом и в пределе его образования можно свести к 0.

27.28.  Количественный анализ состава реакционной массы.

1) РИВ и РИС-П:

, примем n=1, m =1

Найти Св мах, t мах.

Условие максимума:    Решение диф.уравнения:  

   

2) РИС-Н:

Мат.баланс по веществу А:

, где - объемный расход.

Мат.баланс по веществу В:

Условие экстремума:  Решение диф.уравнения:

29. МОДЕЛИ РЕАКТОРОВ

Рассмотрим реальный проточный реактор. Помимо поршневого движения основного потока по длине реактора возможно перемешивание потока в продольном (обратном) направлении и в радиальном направлении.

- материальный баланс в диф.форме для элементарного объема реактора, где

- концентрация реагента А в реакционной смеси.

- пространственные координаты.

- линейные скорости потока.

D - коэффициент молекулярной и конвективной диффузии.

- скорость химической реакции.

Рассмотрим некоторые модели реактора вытеснения:

1) Однопараметрическая диффузионная модель:

Эта модель описывает реальную гидродинамическую обстановку в реакторе, учитывая один параметр -  коэффициент продольного перемешивания (). Продольное перемешивание вызвано различными видами диффузии. Модель так же учитывает неравномерность распределения параметров процесса (концентрации) по всему объему реактора.

Учитываются допущения мат.баланса:

- параметры меняются только вдоль оси реактора.

- в аппарате нет застойной зоны и байпасных потоков.                   

материальный баланс в диф.форме для однопараметрической диффузионной модели.

Степень отклонения  реактора от идеального зависит от , U, l.

 - параметр Боденштейна.

, чем больше Bo, тем больше отклонение и наоборот, если Bo=0 идеальное вытеснение.

В РИВ .

\

2) Двухпараметрическая диффузионная модель:

Эта модель учитывает радиальное перемешивание. В ней используются те же допущения, что и в однопараметрической модели.          

материальный баланс в диф.форме для двухпараметрической диффузионной модели, где

R -радиус трубы реактора.

3) Ячеечная модель:

Эта модель представляет собой РВ, разделенный мысленно на m ячеек, в каждой из которых происходит перемешивание.

Ячеечная модель очень близка по свойствам к К-РИС-Н.    При       При    

30. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ, УЧИТЫВАЮЩИХ ОТКЛОНЕНИЕ ОТ ИДЕАЛЬНЫХ РЕАКТОРОВ

В реальных реакторах отсутствуют допущения, которые есть в идеальных реакторах:

- заданная степень превращения достигается при большем времени, чем это следует из уравнений для идеальных реакторов.

- в реакторе реального вытеснения присутствует продольное и поперечное перемешивание.

- в реакторах реального смешения нет полного перемешивания реакционной смеси.

Степень отклонения определяет насколько реальный реактор данного типа отличается от идеального. Степень отклонения определяется экспериментально. В газ (или жидкость) , которая входит в реактор вводят индикатор и через некоторые промежутки времени измеряют концентрацию этого индикатора на выходе из реактора. По данным строится кривая отклика и по ним определяют коэффициенты, учитывающие отклонения реальных реакторов от идеальных.

Индикатор, который вводят для анализа должен быть легко определяемым и быть химически инертным по отношению к реагентам.

Существует 2 метода ввода индикатора: ступенчатый и импульсный.

1) Ступенчатый метод:

В момент времени  по всему поперечному сечению реактора непрерывно вводят небольшой объем индикатора, определяют изменение во времени его концентрации в жидкости на выходе из реактора. Строят кривую отклика, называемой F-выходной кривой и определяют коэффициенты.