移热速率对稳态非等温理想反应器效率的影响

以正丁烷的液相异构化反应为例,探究了移热速率对稳态非等温理想连续搅拌釜式反应器(CSTR)和活塞流反应器(PFR)效率的影响。研究结果表明:从反应器绝热操作到具有一定换热速率,再到冷却介质温度不变的情况,随换热速率增大,达到一定转化率时所需的CSTR和PFR反应体积曲线由一个交点、到两个交点,再到相切,最终无交点,即随换热速率增大,在不同阶段两种理想反应器效率的相对大小不同。此结果可为理想反应器的选型提供指导。     

温度特性对理想反应器效率的影响

本文利用数值分析方法,研究了温度特性对理想全混流反应器(CSTR)和平推流反应器(PFR)效率的影响。研究结果表明:在等温条件下,对于在理想反应器中发生的单一一级不可逆反应,PFR的效率高于CSTR;在绝热条件下,对于在理想流动反应器中发生的单一一级不可逆反应,当反应为放热反应时,CSTR的效率高于PFR;当反应为吸热反应时,PFR的效率高于CSTR。基于上述比较结果可知,理想反应器的效率不仅与其类型相关,而且还与反应器的温度特性及反应的热效应有关。上述结果可对理想反应器的选型提供有效的指导。     

膜反应器的理论分析

以化学反应工程的观点,对一级可逆反应的膜反应器进行了理论分析。建立了反应速率和分离速率偶合的联立动力学方程求解方法,得出关于膜反应器的几个基本结论。1.膜反应器能促进反应效果必须具备下列条件:(1)膜的选择性 S_m 要远大于反应平衡常数 K_o 的倒数S_,》K_c~(-1)(2)正反应的速率常数 k 比反应物 R 的分离速率常数 k_R 要大一些。2.膜反应器的理想最大转化率 X_mX_m=1/[1+(S_mK_c)~(-1)]3.当无因次参数 m 为7.9时,膜反应器的相对转化率η为99%,且应该在 m≥7.9附近进行操作。4.膜反应器的各种参数与促进反应效果的最适宜的操作条件有关。通过分析,确定了膜反应器的总转化率有某一个理想的最大值,可得到理想的最大转化率、膜的选择性和平衡常数之间的关系。在设计条件和操作条件下,这种关系对于所研究的膜反应器是有效的。     

流动模型方法及其在化工中的应用

(续上一讲 )( 3)等温管式反应器反应转化率分布计算例 4:求例 2、例 3中等温管式反应器反应转化率分布解 :利用轴向扩散模型对例 2、例 3中等温管式反应器进行计算机数值求解 [见 ( 4 )等温管式反应器轴向扩散模型数值求解ＢＡＳＩＣ计算程序 ],可以很方便地得到其反应转化率分布。结果如图 2所示。图 2中 ,为了便于比较 ,还给出了不考虑流体返混的理想平推流模型的计算结果。反应器无因次长度Ｚ　　　　反应器无因次长度Ｚ-Ｏ -平推流模型　　　　　　 -Ｏ -平推流模型- -轴向扩散模型　　　　 - -轴向扩散模型图 2　等温管式反应器反…     

反应级数对理想反应器组合方式效率的研究

对于不同级数的不可逆反应,研究了其在全混流反应器(CSTR)与平推流反应器(PFR)不同组合方式中的最终转化率。对两种理想流动反应器的不同组合方式,如CSTR+PFR串联、PFR+CSTR串联及CSTR与PFR并联,反应的最终转化率随反应级数的不同而变化。当反应级数为负值时,CSTR与PFR并联组合方式的最终转化率最高;当反应级数为0~1之间的数值时,CSTR+PFR串联组合方式的最终转化率最高;而当反应级数大于1时,PFR+CSTR串联组合方式的最终转化率最高;当反应级数为0时,三种组合方式具有相同的最终转化率;但当反应为一级不可逆反应时,两种反应器串联时的最终转化率相同,并高于两种反应器并联时的最终转化率。     

磷石膏转化制硫酸铵反应器加热方式的选择

<正>设计选择反应器加热方式,往往决定了产品的能耗指标,同时也决定了选择何种方式的节能措施。对吸热反应而言,为确保适宜的反应温度,提高反应速率和转化率,反应器设计时须考虑适宜的加热装置。以蒸汽作热源为例,从加热方式来区     

多级串联等体积全混流反应器与平推流反应器等效性研究——以二级可逆反应为例

在多级串联全混流反应器中,在等温等容条件下给出了二级可逆反应第Ⅳ级反应器的出口浓度表达式.讨论了在相同操作条件下,达到平推流反应器的转化率所需要的等体积串联全混流反应器的级数Ⅳ;主要考察了正反应速率常数k1、平衡常数K、反应物初始浓度之比M、停留时间τ等因素对N的影响,得出了N与正反应速率常数k1、相平衡常数K以及停留...     

流向变换自热反应器的原理及性能

提出一种以气态烃为原料进行蓄热式自热转化制合成气的流向变换自热反应器原理.该反应器采用蓄热式换热原理将放热的非催化部分氧化与吸热的催化重整相结合,可同时大大提高过程的热效率与合成气收率.该反应器的特点是原料气分两路进入反应器,反应器内除燃烧室外气体流向周期性变化,达到耦合放热与吸热反应的目的,是对传统流向变换反应器的很大改进.模拟结果表明,该反应器可减少过程氧耗,提高合成气收率,是转化费托合成尾气、焦炉气、炼厂气及天然气的理想选择.     

滴流床反应器催化剂颗粒微观结构的模拟优化

使用SIMP变密度拓扑优化法,对滴流床反应器催化剂颗粒的拓扑形状和催化活性组分在颗粒中的分布进行优化设计,研究了催化剂颗粒在不同的反应速率、反应级数、反应组分扩散系数和液膜厚度下的优化形态。结果表明,维持催化活性组分在催化剂颗粒载体中的浓度不变时,在颗粒中制作成洋葱或树状的中空结构可有效提升催化剂效率;维持催化剂颗粒形状不变时,为提高催化能力,可将催化活性组分沿颗粒侧表面集中分布。经催化剂结构优化后,颗粒对一级反应的催化转化率提高了19%~36%,对二级反应提高了50%~76%;经催化活性组分分布优化后,颗粒对一级慢反应的催化转化率提高了1~6倍,对二级慢反应提高了5~7倍。     

热管式脱氢反应器研究与试验

介绍了热管式反应器在乙苯脱氢和环己醇脱氢反应中应用的试验过程和结果。单管试验和中试结果都表明,热管式反应器具有比较高的反应转化率、选择性和收率,热管等温反应器床层温度均匀,没有列管式反应器内吸热反应过程中的冷点,相同转化率时,热管式反应器床层高度低,催化剂用量少,生产能力大,能耗低。     

乙苯脱氢规整反应器的模拟研究

采用COMSOL Multiphysics软件对规整及散堆固定床反应器内的乙苯脱氢反应进行了模拟计算,对比了等温和绝热条件下2种反应器的性能,研究了反应器串联段数、工艺条件、催化剂结构对绝热规整反应器内乙苯脱氢反应性能的影响。结果表明:等温和绝热条件下,与颗粒散堆固定床相比,规整反应器的乙苯转化率更高、苯乙烯选择性更高、反应器压降更小。进料温度为893 K、压力为104 k Pa时,绝热规整反应器中乙苯转化率为54.81%,苯乙烯选择性为94.84%,而绝热散堆固定床仅为39.55%和92.52%。对于绝热规整反应器,三段工艺的乙苯转化率和苯乙烯收率比一段或二段工艺高;升高温度、降低压力可以提高乙苯转化率,且较低的温度和压力可得到较高的苯乙烯选择性;减小催化剂孔壁厚度可以得到更高的乙苯转化率和苯乙烯选择性,适宜孔壁厚度为0.2 mm;催化剂孔密度对反应性能几乎没影响。     

LabVIEW在全混流反应器仿真中的应用研究

尝试把虚拟仪器与具体化工应用相结合,利用虚拟仪器开发环境LabVIEW开发了全混流反应器仿真系统,并具体针对一个一级不可逆放热反应进行了模拟计算,结果表明LabVIEW用于化学化工领域具有广阔的应用前景,是进行建模仿真的好工具。     

多级串联理想混合反应器变型设计方程

多级串联理想混合反应器变型设计方程刘金廷，刘雪雁（吉林工学院化学工程系，长春１３００１２）在用多级串联理想混合反应的操作方程式及求解时，常常为了简化问题令其各级反应器为等容、等温的状况下进行反应。尤其是用公式法计算多级串联理想混合反应器时，又多以一级...     

GC型φ2800水冷折流板径向甲醇反应器首次升温还原运行总结

近年来国内外甲醇生产随着甲醇作为化工、能源原料用途的拓展，装置规模性发展极为迅速。同时也大大促进了以低压均温、节能降耗、高转化率、大型化为方向的甲醇反应器技术研发工作。如国外Lurgi公司开发的等温型管壳式反应器，ICI公司开发的冷激式反应器，还有Topsφe和Casale段间换热的径向流动反应器等。国内甲醇装置则以管壳式、冷激式反应器居多。[第一段]     

《药厂反应设备》多釜串联反应器的优化教学研究

简要介绍了《药厂反应设备》课程和研究多釜串联反应器的重要性;根据课堂教学的基本规律,阐述了多釜串联反应器优化的意义;以等温等容一级不可逆液相反应为例,通过将多釜串联反应器的总有效反应容积的求算转化为一个数学函数极值求算的方法,用数学的方法对多釜串联反应器的总有效反应容积进行优化,得到了《药厂反应设备》中多釜串联反应器优化的结论;最后指出了多釜串联反应器优化教学中的注意事项,为提高多釜串联反应器优化的教学效果提供了教学方法。     

不可逆热力学分离过程理论

将热力学原理和理论扩展到不可逆过程 ,形成不可逆热力学理论 ,并应用于扩散传质分离过程 ,建立不可逆热力学分离过程理论 ,其核心为描述多组分物系组分间相对运动的普遍化麦克斯韦尔 -斯蒂芬方程。该理论可合理地解释一些传质“奇异”现象 ,计算非理想物系传质扩散系数 ,预测多组分分离过程的传质速率和级效率 ,其模拟计算结果与实验测定值能很好地吻合。不考虑组分间的交互作用 ,视各组分效率相等的模型计算结果与实验测定值存在偏差 ,物系的非理想程度越大 ,偏差越大。     

用催化精馏技术水解乙酸甲酯的实验研究

用填料催化反应精馏塔对乙酸甲酯的水解过程进行了系统的研究,测定了不同条件下的水解转化率数据及沿塔各组分的浓度分布。与传统的固定床反应器的极限转化率相比,其水解转化率有了大幅度的提高。对所测数据的分析表明,进料组成中是否含有甲醇不影响催化精馏水解过程。     

DMTO催化剂的空气再生动力学研究

研究DMTO催化剂在工业条件下的再生动力学对于DMTO工业装置的稳定运行具有重要意义。目前的研究主要集中在根据工业再生器运行数据进行拟合,得到的再生动力学适用温度范围窄。利用热重分析仪,采用等温和非等温方法对DMTO工业流化床反应器中积炭催化剂进行空气再生实验研究。结果表明,积炭DMTO催化剂空气再生反应速率对催化剂积炭含量表现为一级反应。两种方法得到的空气再生活化能几乎相同,约为85 k J·mol-1。表明积炭DMTO催化剂再生过程中积炭物种具有相同性质,实验方法对再生活化能影响很小。     

绝热固定床反应器的乙醇脱水制乙烯反应工艺

为开发新型生物质乙醇脱水制乙烯反应工艺,采用了上海石油化工研究院开发的氧化铝催化剂,在绝热床反应器中进行了工艺实验优化研究。考察了不同水醇质量比、空速和反应器进口温度等对乙醇转化率和乙烯选择性的影响,应用该实验数据,结合前期建立的该催化剂上的乙醇脱水催化反应本征动力学,对该催化剂上的乙醇脱水催化反应本征动力学方程系数进行校正,计算出关于关键组分的该催化剂的效率因子,建立了更适宜于工业应用的宏观动力学模型,模型计算结果与实验数据吻合较好。相对于等温固定床反应工艺或单段绝热床反应工艺,所研发的氧化铝催化剂上四段绝热床反应工艺的能耗降低,乙醇转化率提高,乙烯选择性得到很大的提高,为工业反应器的优化设计以及放大提供必须的工艺设计数据。     

氢气燃烧对自热透氢膜反应器的影响

设计了一种新型的钯膜自热反应器体系,利用钯膜的透氢和换热的作用,燃烧部分氢气来提供热量。通过建立一维拟均相管壳式结构的膜反应器模型,将反应器控制方程、动力学数据、膜渗透数据,以及组分的物理化学性质通过Matlab编程计算,比较了氢气均相燃烧和催化燃烧2种动力学对反应器的影响。结果表明,在没有燃烧催化剂的情况下,反应器易发生爆炸,而有催化剂可以避免爆炸,并且能够提高反应器的处理量。指出催化燃烧加快氢气燃烧速率、避免氢气在燃烧一侧的积累是反应器安全操作的关键。