Макрокинетика быстрых химических реакций в турбулентных потоках

• Автор: Алексанян, Георгий Гарникович
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 194 с. : ил

Введение.

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ

ПРОЦЕССЫ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ. РАСЧЕТ И ОПТИМИЗАЦИЯ ТУРБУЛЕНТНЫХ РЕАКТОРОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ ИЗОБУТИЛЕНА.
Введение

Глава 1. Диффузионная модель

1.1. Выбор радиуса И проточного реактора.

1.2. Выбор длины Ь реактора

1.3. Влияние линейной скорости потока на выход

ос, ММ и ММР продукта

1.4. Влияние способа подачи катализатора на

ММхарактеристики образующегося полимера.

1.5. Тепловой режим быстрых процессов полимеризации
1.6. Тепловой режим полимеризации в отсутствии теплосъема .
1.7. Тепловой режим полимеризации при кипении реакционной
1.8. Тепловой режим реакции полимеризации в условиях
внешнего теплоотвода.
Глава 2. Зонная модель трубчатого турбулентного реактора
многоступенчатый ввод катализатора.
2.1. Зонная модель трубчатого турбулентного реактора без
теплоотвода
2.2. Двухступенчатая модель трубчатого турбулентного
реактора без теплоотвода 2.
2.3. Трехступенчатая модель трубчатого турбулентного
реактора 3 без теплоотвода
2.4. Зонная модель трубчатого турбулентного реактора
при со без теплоотвода.
2.5. Зонная модель трубчатого турбулентного реактора с
кипением реакционной массы
2.6. Зонная модель трубчатого турбулентного реактора в условиях
внешнего теплоотвода.
Глава 3. Гидродинамическая модель
3.1. Постановка задачи
3.2. Сравнение диффузионной и гидродинамической модели
Глава 4. Разработка ТТР для получения полимеров
изобутилена .
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
ПРОЦЕССЫ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ВЕЩЕСТВ РАСЧЕТ И ОПТИМИЗАЦИЯ ТУРБУЛЕНТНЫХ РЕАКТОРОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛ КИЛ БЕНЗИНОВ
Введение.
Глава 5. Получение алкилбензинов.
Глава 6. Сернокислое алкилирование изобутана олефинами.
Современное состояние промышленных процессов получения алкилбензинов.
6.1. Сырье для процессов алкилирования
6.2. Серная кислота катализатор реакции алкилирования
6.3. Процесс образования эмульсии кислота углеводороды .
6.4. Концентрация изобутана в зоне реакции
6.5. Температура и давление
6.6. Соотношения кислотауглеводороды. Объемная скорость
подачи олефинов.
6.7. Побочные реакции
6.8. Выводы и общие замечания к современным технологиям процесса алкилирования изобутана олефинами
Глава 7. Трубчатый турбулентный реактор Т ГР
алкилирования изобутана различными олефинами
7.1. Работа эмульсионной камеры
7.2. Работа реакционной зоны.
7.3. Расчет теплового режима и гидродинамики процессов в трубчатом турбулентном реакторе.
7.4. Опытнопромышленные испытания турбулентного
реактора алкилирования
7.5. Расчет гидродинамики и предложения для турбулентного реактора ачкилирования бензола а олефинами СюН2о
ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ
РАЗРАБОТКА ТРУБЧАТЫХ ТУРБУЛЕНТНЫХ РЕАКТОРОВ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ ДИФФУЗОРКОНФУЗОРНЫЕ СМЕСИТЕЛИ.
Введение
Глава 8. Новый метод интенсификации конвективного
теплообмена метод глубокого профилирования турбулентные теплообменники
8.1. Интенсификация конвективного теплообмена методом
накаток.
8.2. Интенсификации конвективного теплообмена турбулентные теплообменники
8.3. Экспериментальные результаты испы таний турбулентных теплообменников
8.4. Обсуждение результатов испытаний. Сравнение и перспективы
Глава 9. Разработка турбулентных реакторов для интенсификации
двухфазных аэрационных процессов
9.1. Новый метод интенсификации двухфазных газНкидкость аэрационных процессов.
9.2. Экспериментальные результаты испытаний турбулентных смесителей газ жижкость.
9.3. Обсуждение результатов. Сравнение и перспективы
Заключение.
Список литературы


По этой причине весьма быстрые процессы полимеризации плохо управляемы и, как следствие, характеризуются заметным снижением выхода конечного продукта, неоправданно высокими временами пребывания реакционной смеси в реакторах, что приводит к ухудшению качества продукта за счет прохождения побочных реакций и т. В промышленности олигополиизобутилены с ММ до 0 и выше получают путем катионной полимеризации изобутилена в присутствии А1С1з в среде углеводородов буханы и пр. К в реакторах смешения объемом 1,5гЗОм3 сложной конструкции 1, В частности, для обеспечения теплосъема и требуемой производительности согласно тепловым и материальным балансам в реакторах имеется сильно развитая внутренняя и внешняя теплообменная поверхность 0 м и выше с жидким этиленом или аммиаком в качестве хладоагента, весьма интенсивные перемешивающие устройства обеспечивающие линейные скорости движения реакционной масы 1гмс при средних временах пребывания реакционной массы в реакторах 1,8 3,6сек. При скорости инициирования и роста цепи ки, кр порядка 5 МО6 лмоль сек ,и при реальных концентрациях катализатора и мономера время химической реакции составляет 1 Мсек. Это означает, что полимеризация изобутилена протекает в основном менее 1 ПО см от места ввода катализатора и процесс лимитируется смешением катализатора, мономера и реакционной массы. Накопление тепла в том или ином объеме реакционной массы приводит к колебательному изменению температуры во времени и поэтому термостатирование процессов полимеризации изобутилена, как и других быстрых химических процессов, не только в промышленности, но и в лаборатории представляет значительные трудности. Макроскопическим следствием этого быстрого локального протекания реакции полимеризации является зависимость средней ММ от концентрации катализатора и мономера, а также значительные уширению ММР , в то время как ММ поли изобутилена, согласно кинетической схеме см. Таким образом, становится ясно, что существующие реакторы полимеризации изобутилена и, как было показано и другие реакционные аппараты для такого типа быстрых реакций спроектированы крайне неэффективно и необходим подробный макрокинетический анализ всего процесса, учитывающий как химическую кинетику так и процессы теплои массопереноса, в особенности в условиях турбулентного смешения потоков реагентов. У нас был уже опыт в этом направлении когда нас интересовали ММ и ММР полимеров при адиабатическом режимах полимеризации, то мы решали совместно уравнения химической кинетики и тепловыделения или, когда мы рассматривали задачи о распространении фронта полимеризации в реакторах вытеснения, то для нахождения выражения для выхода и молекулярных характеристик полимеров, решали совместно уравнения химической кинетики и теплопроводности . Здесь следует подчеркнуть, что в понятие макрокинетический анализ в случае полимерных процессов, следует дополнить оптимизацией молекулярных характеристик полученных полимеров средние молекулярные массы ММ и молекулярномассовые распределения ММР получение полимеров с заранее заданными свойствами, что является главной задачей в технологии получения полимерных материалов. Отсюда, необходимость выбора конкретных тепловых режимов процессов, определяющих ММ и ММР полимеров, различные варианты которых были анализированы и предложены в рамках разработанных диффузионной и зонной модели ведения процессов полимеризации в трубчатых турбулентных реакторах ТТР. При математическом моделировании рассматривали 2 модели диффузионную и зонную. Результаты сравнивали с развитой в гидродинамической моделью см. Для моделирования процесса полимеризации ИБ взята следующая кинетическая схема 1,
2. З.Ап1 М Ап Кр
4. Ки мольсек. А1заАз. М, А концентрация мономера и активных центров, Т температура, Кр, К, константы скорости роста и гибели цепи, От коэффициент турбулентной диффузии, Хт коэффициент температуропроводности, Лт коэффициент теплопроводности, Р теплота реакции, р, с средние плотность и теплоемкость реакционной смеси, V линейная скорость потока. Анализировалось смешение двух коаксиальных потоков растворов мономера внешний и катализатора внутренний со следующими граничными условиями рис.