ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Математическое моделирование реактора окисления с механическим перемешиванием из "Жидкофазное окисление алкилароматических углеводородов " Моделирование газожидкостных реакторов с механическим перемешиванием проводится в настоящее время, как правило, в рамках моделей идеального смешения, где основное внимание уделяется межфазным процессам, удерживающей способности по газовой фазе, изменению подводимой мощности и времени смешения за счет энергии газов и т. д. При этом процессы хемосорбции анализируются отдельно от процессов массопередачи в реакторе [305, 306]. Для такого подхода необходимо иметь достаточную априорную информацию о значениях концентрации реагентов в ядре жидкости, толщине диффузионной пленки и т. д., что на практике не всегда оказывается возможным. [c.218] Использование моделей идеального смешения оказывается оправданным для сравнительно малых реакторов, т. е. реакторов с большой удельной мощностью перемешивания. Однако для больших реакторов с многоярусной мешалкой указанное приближение оказывается довольно грубым. [c.218] Для реакторов с механическим перемешиванием имеется ряд моделей, в которых учитывается пространственная циркуляция жидкости в реакторе. Основу таких моделей составляет предположение, что крупномасштабный перенос в реакторе осуществляется за счет циркуляционного движения жидкости, вызванного действием мешалки [307—311]. Достоинством таких моделей является то, что все параметры крупномасштабного. переноса определяются, исходя из геометрических размеров системы, хотя в достаточной степени они разработаны только для гомогенных реакторов с одноярусной мешалкой. [c.218] Основу другой модели газожидкостных реакторов составляют диффузные факторы. Их недостаток состоит в том, что параметры модели (скорость циркуляции, коэффициенты обратного перемешивания и т. д.) на самом деле являются некоторыми эффективными характеристиками потока, определяемыми из условия совпадения экспериментальных и расчетных кривых отклика [312—315]. [c.218] На основе достаточно подробного анализа и учета гидродинамической обстановки в гладкостенном аппарате с одноярусной мешалкой была получена более точная модель макромасштабного переноса, учитывающая как процессы диффузии, так и циркуляцию жидкости [316], Аналогичные модели существуют и для гладкостенного аппарата с многоярусными мешалками [317]. [c.219] При моделировании газожидкостного реактора с механическим перемешиванием обычно используют метод, в основу которого положен иерархический подход с выделением двух уровней моделирования [318, 319]. [c.219] Такой подход к моделированию реактора позволяет получить экспериментально-замкнутую модель и корректно провести масштабный переход на аппарат большой мощности. [c.220] В цастоящем разделе в качестве примера приведено описание математической модели крупномасштабного переноса в газожидкостном реакторе окисления /г-ксилола (модель верхнего уровня). Она формулируется на основе циркуляционной модели жидкостного реактора с турбинной мешалкой [306]. [c.220] Реактор окисления с многоярусным рядом турбинных мешалок, расположенных на высоте вала, разбивается на ряд зон, число которых соответствует количеству ярусов. Внутри каждой из зон принимается справедливой циркуляционна модель реактора. Между зонами реактора предполагается другой механизм переноса, основанный на процессах турбулентной диффузии. [c.220] Схематически модель газожидкостного реактора с двухъярусной мешалкой и двумя вводами реакционной смеси представлена на рис. 4.22. [c.220] Здесь Ал /,/ 1 —расстояние между центрами ячеек с номерами I и I—1. [c.222] Аналогично — 2-я, 3-я, 4-я, 5-я ячейки. [c.223] Решение системы уравнений (4.35) осуществлялось методом Ньютона. [c.223] Результаты проверки адекватности предложенной диффузионно-циркуляционной модели реактора окисления /г-ксилола экспериментальным данным, полученным на опытных и опытно-промышленных реакторах, приведены в табл, 4.8. Как видно из таблицы, максимальная погрешность модели по качеству терефталевой кислоты не превышает 30%. [c.223] Описанная модель не учитывает изменения температурного поля в реакционном объеме. Однако в реальном процессе испарение растворителя (например, уксусной кислоты), составляющего от 70 до 80% общего объема жидкой фазы и достаточно интенсивное перемешивание приводит к тому, что существенного изменения температуры по высоте реактора не наблюдается (максимальный температурный градиент не превышает 3°С). [c.225] Вернуться к основной статье