Prediction of concentration and temperature distributions in a flow reactor: Homogeneous liquid-phase reaction
1976; Elsevier BV; Volume: 19; Issue: 5 Linguagem: Inglês
10.1016/0017-9310(76)90162-9
ISSN1879-2189
Autores Tópico(s)Coal Combustion and Slurry Processing
ResumoA theoretical study has been carried out to evaluate concentration and temperature profiles in a tubular flow reactor. The hydration of acetic anhydride was chosen as the basic reaction and the effects of flow model, reaction kinetics, reaction conditions and variation of system parameters were investigated. The results showed that radial concentration and temperature profiles were greatly affected by both reaction conditions and flow model. The heat of reaction group, G4, was found to have the most important effect, such that, in the constant wall-temperature reactor, under laminar flow conditions, large G4 values increased conversions over those calculated for plug flow conditions. It was also observed under adiabatic reaction conditions that large radial diffusion effects could significantly influence overall conversions. Inlet concentration effects were noted for both the adiabatic and the constant wall-temperature reactors with reaction kinetics significantly affecting reactor performance. On 'etudie par voie th'eorique les profils de concentration et de température dans un réacteur continu tubulaire. On a choisi comme réaction l'hydratation de l'anhydride acétique et on étudie les effets du modèle d'écoulement, de la cinétique de réaction, des conditions de réaction et de la variation des paramètres du système. Les résultats montrent que les profils radiaux de concentration et de température sont fortement sensibles à la fois aux conditions de réaction et au modèle de l'écoulement. Le groupe de chaleur de réaction G4 a l'effet le plus important, si bien que dans un réacteur à température pariétale constante et pour des conditions d'écoulement laminaire, de fortes valeurs de G4 accroissent les conversions au dessus de celles calculées dans des conditions d'écoulement piston. On constate aussi, pour des condiions de réaction adiabatique, que des effets importants de diffusion radiale peuvent influencer de façon significative les conversions globales. Pour les réacteurs adiabatiques ou à température pariétale constante, on note des effets sensibles de la concentration à l'entrée sur les performances du réacteur à travers la cinétique de réaction. Zur Berechnung der Konzentrations- und Temperaturprofile in röhrenförmigen Flieβreaktoren wurde eine theoretische Untersuchung durchgeführt. Die Hydration von Essigsäure Anhydrid wurde als Grundreaktion gewählt und die Einflüsse des Strömungsmodells, der Reaktionskinetik, der Reaktionsbedingungen und der Änderungen der Systemparameter wurden untersucht. Die Ergebnisse zeigten, daβ die Radialkonzentration und die Temperaturprofile stark beeinfluβt wurden, sowohl durch die Reaktionsbedingungen wie auch durch das Strömungsmodell. Die Reaktionswärme G4 hatte den wichtigsten Einfluβ, so daβ in einem Reaktor mit konstanter Wandtemperatur bei laminarer Strömung groβe Werte von G4 die Konversion auf Werte anhob, die über jenen für Pfropfenströmung lagen. Unter adiabaten Reaktionsbedingungen zeigte sich auch, daβ groβe Radialdiffusionseinflüpse, die Gesamtkonversionsraten deutlich verändern können. Einlauf-Konzentrationseffekte zeigten sich sowohl f/:ur den adiabaten, als auch f/:ur den Reaktor mit konstanter Wandtemperatur, wobei die Reaktionskinetik das Reaktorverhalten deutlich beeinfluβte. Пpo;вeдeнo; тeo;peтичecкo;e иccлeдo;вaниe пo; pacчeтy пpo;филeй тeмпepaтypы и кo;нцeнтpaции в пpo;тo;чнo;м тpyбчaтo;м peaктo;pe. B кaчecтвe мo;дeльнo;й peaкции былa выбpaнa гидpaтaция yкcycнo;гo; aнгидpидa. Ha eë пpимepe иccлeдo;вaлo;cь влияниe мo;дeли тeчeния, кинeтики peaкции, ycлo;вий peaкции и измeнeния пapaмeтpo;в cиcтeмы. Пo;лyчeнныe peзyльтaты пo;кaзaли, чтo; paдиaльныe пpo;фили кo;нцeнтpaции и тeмпepaтypы зaвиcят кaк o;т ycлo;вий пpo;тeкaния peaкции, тaк и o;т мo;дeли тeчeния. Былo; o;бнapyжeнo;, чтo; нaибo;льшee влияниe o;кaзывaeт тeплo; peaкциo;ннo;й гpyппы G4. B чacтнo;cти, в ycлo;вияч лaминapнo;гo; тeчeния в peaктo;pe c пo;cтo;яннo;й тeмпepaтypo;й cтeнo;к пpи бo;льшич знaчeнияч G4 кo;нвepcия былa вышe вычиcлeннo;й для ycлo;вий cнapяднo;гo; тeчeния. Былo; o;бнapyжeнo;, чтo; пpи aдиaбaтичecкич ycлo;вияч peaкции эффeкты cильнo;й paдиaльнo;й диффyзии мo;гyт знaчитeльнo; влиять нa o;бщyю кo;нвepcию. Bлияниe нaчaльнo;й кo;нцeнтpaции былo; o;тмeчeнo; кaк для aдиaбaтичecкич peaктo;po;в, тaк и для peaктo;po;в c пo;cтo;яннo;й тeмпepaтypo;й cтeнo;к, пpичeм кинeтикa peaкции знaчитeльнo; влиялa нa фyнкциo;ниpo;вaниe peaктo;pa.
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