Влияние температурного режима реактора на величину рециркулирующего потока

Objectives. The problem of optimizing chemical flow sheets according to energy costs associated with recycling flows is at present quite relevant. The current article investigates the influence of temperature conditions on the recycle flow rate, securing the specified conversion of the recycled flow sheet “reactor – separation unit.”Methods. The study’s main method is the mathematical simulation of a recycled flow sheet based on material balance and chemical kinetics equations. This model assumes that the separation unit can form the recycle and outlet flows of any specified compositions.Results. The mathematical model recycle flows provides the full reagent conversion of recycled flow sheet depends on the reactor type and the temperature conditions in it. It was established that the dependence of the recycle flow rate on the reactor temperature for endothermic reactions has monotonously decreasing shape. The most interesting are exothermic reactions for which the dependence of the recycle flow rate on the reactor temperature curve has a minimum. It is proved that the “reactor – separation unit” system with the plug flow reactor has lower optimal recycle flow rate than the recycled system with the continuous stirred tank reactor. For the adiabatic reactor the dependence of total conversion recycle flow rate on the inlet reactor temperature was investigated. It has been proven that the optimal recycle flow rate is equal to the minimum recycle flow rate for total conversion in the “reactor – separation unit” system.Conclusions. It has been established that isothermal operation conditions are the best in terms of the recycle flow rate, securing the specified conversion for the system.Цели. Исследование влияние температурного режима в реакторе на величину рецикла, обеспечивающего заданную конверсию в рециркуляционной системе «реактор – блок разделения».Методы. Математическое моделирование на основе уравнений материального баланса и химической кинетики. Предполагается, что блок разделения может создавать рецикл и выходной поток любого заданного состава.Результаты. В вычислительном эксперименте определены величины рециклов, обеспечивающие 100%-ную конверсию в системе в зависимости от типа реактора и температурного режима в нем. Было установлено, что для эндотермических реакций зависимость величины рецикла от температуры имеет монотонно убывающий характер. Наибольший интерес представляет случай экзотермических реакций, для которых зависимость рецикла от температуры имеет вид кривой с минимумом. Показано, что для случая реактора идеального вытеснения оптимальный рециркулирующий поток меньше, чем для случая реактора идеального смешения. Для случая адиабатического реактора исследована зависимость рецикла, обеспечивающего 100%-ную конверсию в системе от температуры на входе в реактор. Установлено, что оптимальной является некоторая минимальная температура, ниже которой 100%-ная конверсия не может быть достигнута.Заключение. Изотермический режим в реакторе идеального вытеснения является наилучшим с точки зрения величины рецикла, обеспечивающей заданную конверсию в системе «реактор – блок разделения»

Поверочный и проектный варианты расчета рециркуляционной системы

The mathematical model of a recycled flow sheet is studied. The number of degrees of freedom is determined, and different sets of the simulation task are considered. Analytical and numerical calculation of the recycled flow sheet steady states is performed.В работе рассмотрена математическая модель рециркуляционной системы, определено количество ее степеней свободы, рассмотрены различные постановки задачи моделирования. Проведен аналитический и численный расчет возможных стационарных состояний

Влияние гидродинамического режима реактора на величину рециркулирующего потока

On example of A⇔B reaction the influence of hydrodynamic condition in the reactor on recycle flow rate need for determined conversion value is investigated. The continuous stirred tank and plug flow reactors considered.В работе на примере реакции АÛВ рассмотрено влияние гидродинамического режима в реакторе на величину потока рецикла, необходимую для достижения заданной конверсии. Рассмотрены режимы идеального смешения и идеального вытеснения

Особенность построения ректификационного блока разделения в рециркуляционных системах

On example of the А+В↔С reaction which is situated in zeotropic mixture the different variants of separation unit design are suggested. Presented separation unit includes both two simple distillation columns and one side stream column. The separation unit allows obtaining high values of reagents conversion. The reactive distillation flow sheets are suggested also. Obtained results are confirmed by numerical simulation.and the quality of the separation process.Для случая модельной реакции А+В↔С, протекающей в идеальной реакционной смеси, предложены различные варианты организации ректификационного блока разделения, позволяющего получать в рециркуляционной системе высокие значения конверсии при любом варианте укладки дистилляционных линий в концентрационном симплексе. Предложенные варианты включают как две ректификационные колонны, так и одну ректификационную колонну с боковым отбором рециркулирующего потока. Также предложены принципиальные технологические схемы, позволяющие получать высокие значения конверсии с использованием реакционно-ректификационных колонн. Полученные результаты подтверждены численным моделированием

Использование рециркуляции побочных продуктов для увеличения селективности сложных обратимых химических реакций

By the example of reversible parallel and consecutive reactions the possibility of using reagents and side products recycling in order to obtain high conversion and selectivity values was investigate.В работе показана возможность использования рециркуляции реагентов и побочных продуктов реакции для достижения высоких значений конверсии и селективности на примере обратимых параллельных и последовательных реакций

Разделение смеси этанол-вода с использованием комплекса ректификационных колонн, работающих под разными давлениями

By numerical simulation methods the possibility of separation of ethanol–water azeotropic mixture by means of a distillation unit, including columns at different pressures was investigated.Методами численного моделирования исследована возможность разделения азеотропной смеси этанол – вода с использованием комплекса колонн, работающих под разными давлениями

Математическая модель ректификационной колонны бесконечной разделительной способности и различные варианты ее расчета

Different variants of calculation sets of the distillation column with infinite separation ability are investigated. With a ternary zeotropic mixture as an example the number of calculation sets is determined. Examples of rating and design calculation are given.В работе представлены различные варианты расчета математической модели ректи-фикационной колонны бесконечной разделительной способности. На примере тройной зеотроп-ной смеси определено число вариантов расчета. Приведен пример поверочного и проектного расчета

Влияние организации потока рецикла на величину энергетических затрат

The influence of recycled flow operation on the value of minimum energy consumption for total conversion of A reagent to B product was studied with A↔B reaction as an example.В работе, на примере реакции А↔В исследовано влияние организации потока рецикла на величину минимальных энергетических затрат, необходимых для полного превращения заданного количества реагента А в чистый продукт В

Использование рециркуляции для увеличения селективности обратимых последовательных химических реакций

With reversible consecutive reactions as an example the ability of the reactant and side product recycling to achieve high values of conversion and selectivity is studied. Analytical expressions for conversion and selectivity via recycle flow rate are obtained. The numerical simulation confirms the obtained theoretical results.В работе показана возможность использования рециркуляции реагента и побочного продукта для достижения высоких значений конверсии и селективности на примере обратимых последовательных химических реакций. Получены аналитические выражения для зависимостей конверсии и селективности от потока рецикла, которые подтверждены численным моделированием

Influence of the reactor hydrodynamic condition on value of recycle flow rate

On example of A⇔B reaction the influence of hydrodynamic condition in the reactor on recycle flow rate need for determined conversion value is investigated. The continuous stirred tank and plug flow reactors considered