Autokláv reaktor pro promíchávané vícefázové reakce

Podobné dokumenty
Třífázové trubkové reaktory se zkrápěným ložem katalyzátoru. Předmět: Vícefázové reaktory Jméno: Veronika Sedláková

Vícefázové reaktory. Probublávaný reaktor plyn kapalina katalyzátor. Zuzana Tomešová

Třífázové trubkové reaktory se zkrápěným ložem katalyzátoru. Roman Snop

Reaktory pro systém plyn-kapalina

Výzkum vlivu přenosových jevů na chování reaktoru se zkrápěným ložem katalyzátoru. Petr Svačina

LABORATOŘ OBORU I. Testování katalyzátorů pro přípravu prekurzorů vonných látek. Umístění práce:

Vícefázové reaktory. MÍCHÁNÍ ve vsádkových reaktorech

Reaktory pro systém plyn kapalina

Základy chemických technologií

4.Mísení, míchání MÍCHÁNÍ

TERMOMECHANIKA 15. Základy přenosu tepla

Míchání a homogenizace směsí Míchání je hydrodynamický proces, při kterém je různými způsoby vyvoláván vzájemný pohyb částic míchaného materiálu.

10. Chemické reaktory

6. Stavy hmoty - Plyny

5. Stavy hmoty Kapaliny a kapalné krystaly

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze. Seminář z PHTH. 3. ročník. Fakulta strojní ČVUT v Praze

LABORATOŘ OBORU. Hydrogenace na heterogenizovaných katalyzátorech. Umístění práce:

Jaromír Literák. Zelená chemie Zelená chemie a chemické technologie

Heterogenně katalyzovaná hydrogenace při syntéze léčiv

Biotechnologická syntéza antibiotik

Příkonové charakteristiky míchadel

Příkon míchadla při míchání nenewtonské kapaliny

Destilace

pevná látka tekutina (kapalina, plyn) (skripta str )

Omezování plynných emisí. Ochrana ovzduší ZS 2012/2013

Nauka o materiálu. Přednáška č.2 Poruchy krystalické mřížky

MECHANIKA KAPALIN A PLYNŮ. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Mechanika - 1. ročník

na stabilitu adsorbovaného komplexu

2.4 Stavové chování směsí plynů Ideální směs Ideální směs reálných plynů Stavové rovnice pro plynné směsi

Vybrané technologie povrchových úprav. Základy vakuové techniky Doc. Ing. Karel Daďourek 2006

Při reálném chromatografickém ději nikdy nedojde k ustavení rovnováhy mezi oběma fázemi První ucelená teorie respektující uvedenou skutečnost byla

Zplyňování biomasy. Sesuvný generátor. Autotermní zplyňování Autotermní a alotermní zplyňování

Bezpečnost chemických výrob N111001

Biotechnologické syntézy - Aerobní fermentory

Nultá věta termodynamická

MÍCHÁNÍ V KAPALNÉM PROSTŘEDÍ

Základy vakuové techniky

U218 - Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze. ! t 2 :! Stacionární děj, bez vnitřního zdroje, se zanedbatelnou viskózní disipací

2. Úloha difúze v heterogenní katalýze

Transportní jevy v plynech Reálné plyny Fázové přechody Kapaliny

Chemie životního prostředí III Hydrosféra (04) Samočistící schopnost vod

Otázky Chemické inženýrství I ak. rok 2013/14

HYDROMECHANICKÉ PROCESY. Míchání v kapalném prostředí (přednáška)

5.4 Adiabatický děj Polytropický děj Porovnání dějů Základy tepelných cyklů První zákon termodynamiky pro cykly 42 6.

VLASTNOSTI KAPALIN. Část 2. Literatura : Otakar Maštovský; HYDROMECHANIKA Jaromír Noskijevič; MECHANIKA TEKUTIN František Šob; HYDROMECHANIKA

ZÁKLADNÍ MODELY TOKU PORÉZNÍ MEMBRÁNOU

ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra Technických zařízení budov. Modelování termohydraulických jevů 3.hodina. Hydraulika. Ing. Michal Kabrhel, Ph.D.

Přednáška 2. Martin Kormunda

9. Chemické reakce Kinetika

FYZIKÁLNÍ CHEMIE I: 1. ČÁST KCH/P401

TECHNOLOGICKÉ PROCESY A APARÁTY

Solární systémy. Termomechanický a termoelektrický princip

Počet atomů a molekul v monomolekulární vrstvě

Tavení skel proces na míru?

Osnova pro předmět Fyzikální chemie II magisterský kurz

Omezování plynných emisí. Ochrana ovzduší ZS 2010/2011

Vliv koncentrace částic na suspendační účinky míchadla s rovnými lomenými lopatkami

Monika Fialová VAKUOVÁ FYZIKA II. ZÍSKÁVÁNÍ NÍZKÝCH TLAKŮ

1141 HYA (Hydraulika)

Mechanika tekutin. Hydrostatika Hydrodynamika

HYDROMECHANICKÉ PROCESY. Míchání v kapalném prostředí (přednáška)

Dynamická podstata chemické rovnováhy

Specifikace přístrojů pro laboratoř katalyzátorů

Volba vhodného typu mísiče může být ovlivněna následujícími podmínkami

Bezpečnost chemických výrob N Petr Zámostný místnost: A-72a tel.:

Energie v chemických reakcích

Počítačová dynamika tekutin (CFD) Základní rovnice. - laminární tok -

Bezpečnostní inženýrství - Chemické procesy -

( r) Studium erozivního opotřebení lopatek míchadla vliv tvarového opotřebení lopatek na procesní charakteristiky míchadla. H = (2) h. R = 2r.

Faktory ovlivňující rychlost chemických reakcí

Názvosloví Kvalita Výroba Kondenzace Teplosměnná plocha

Seznam otázek pro zkoušku z biofyziky oboru lékařství pro školní rok

Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky

Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky

9. Struktura a vlastnosti plynů

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE. 123TVVM transport vodní páry

Do známky zkoušky rovnocenným podílem započítávají získané body ze zápočtového testu.

Teplotní roztažnost Přenos tepla Kinetická teorie plynů

Přírodní vědy - Chemie vymezení zájmu

ÚPRAVA VODY V ENERGETICE. Ing. Jiří Tomčala

Průtokové metody (Kontinuální měření v proudu kapaliny)

metoda je základem fenomenologické vědy termodynamiky, statistická metoda je základem kinetické teorie plynů, na níž si princip této metody ukážeme.

VLIV ROZPOUŠTĚDLA NA KINETIKU HYDROGENACE ALKYLANTHRACHINONŮ

Intenzifikace, bezpečné řízení a provozování průmyslových zkrápěných reaktorů

Plyn. 11 plynných prvků. Vzácné plyny. He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Diatomické plynné prvky H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2

Chemická kinetika. Reakce 1. řádu rychlost přímo úměrná koncentraci složky

12. Elektrochemie základní pojmy

Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky

MIKROPORÉZNÍ TECHNOLOGIE

Teorie měření a regulace

Proudění Sborník článků z on-line pokračujícího zdroje Transformační technologie.

PROCESY V TECHNICE BUDOV 8

Splaveniny. = tuhé částice přemísťované vodou anorganický původ organický původ různého tvaru a velikosti

T0 Teplo a jeho měření

Fyzikální chemie. Magda Škvorová KFCH CN463 tel února 2013

STANOVENÍ VLASTNOSTÍ AERAČNÍCH ZAŘÍZENÍ

Aplikované chemické procesy. Heterogenní nekatalyzované reakce

Technologie a procesy sušení dřeva

Nauka o materiálu. Přednáška č.10 Difuze v tuhých látkách, fáze a fázové přeměny

Transkript:

Vysoká škola chemicko technologická v Praze Ústav organické technologie (111) Autokláv reaktor pro promíchávané vícefázové reakce Vypracoval : Bc. Tomáš Sommer Předmět: Vícefázové reaktory (prof. Ing. Jiří Hanika, DrSc.)

Obsah Úvod, popis zařízení Bilance vsádkového reaktoru Přenosové jevy v systému (g) (l) (s) Kinetický a difúzní režim Parametry ovlivňující reakční rychlost a přenos hmoty Shrnutí

Úvod Použití pro organické syntézy v kapalné fázi za zvýšeného tlaku v přítomnosti tuhého katalyzátoru Typickým příkladem hydrogenace (reakce mezi G a L fází na povrchu tuhého katalyzátoru) Proces hydrogenace = soubor elementárních kroků => zvyšování výkonu reaktoru podle toho, jak je reakční rychlost ovlivňována jednotlivými kroky Heterogenní systém => intenzivní míchání => vzájemný styk fází během reakce

Popis zařízení 1. sonda termočlánku 2. ventil pro odběr vzorku 3. motor míchadla 4. manometr 5. přívod vodíku 6. míchadlo 7. plášť chlazení 8. plášť pro ohřev 9. ventil pro odplynění

Látková bilance (pro vsádkový, katalytický systém) množství přivedené složky do reaktoru množství množství + vzniklé složky v = odvedené složky + celém reaktoru z reaktoru množství akumulované složky v reaktoru 0 r i r i W 0 dci t V d W d( c i dt V )

Tepelná bilance (pro vsádkový, katalytický systém) rychlost produkce tepla v reaktoru = rychlost chlazení stěnou reaktoru + rychlost akumulace tepla v reaktoru r h W dt t W d V K h A( T 1 c p T c r h ) d( V K h c dt A W p T ) T T c

Přenosné jevy v systému (g) (l) (s) Typický příklad systému (g) (l) (s) : hydrogenace v kapalné fázi na povrchu pevného katalyzátoru Obvykle platí, že řád reakce vzhledem k hydrogenované látce je nulový => přenos nebude nejpomalejším dějem Složitější přenos vodíku : Absorpce vodíku v povrchovém filmu kapaliny Přenos rozpuštěného vodíku k povrchu katalyzátoru (konvekce) Molekulární difúze filmem kapaliny u povrchu katalyzátoru Vnitřní difúze

Absorpce vodíku a jeho přenos k povrchu katalyzátoru Vliv přenosu (g) > (l) na reakční rychlost: 1. Vodík je málo rozpustný (Henry zákon, Bunsenův abs. koeficient) 2. Různá rozpustnost v různých rozpouštědlech 3. Molární koncentrace vodíku oproti hydrogenované látce je mnohonásobně menší => u hydrogenací v kapalné fázi se pracuje za vysokých tlaků Přenos vodíku vnitřním objemem kapaliny konvekcí Reynoldsovo číslo => Re > 100 turbulentní proudění, Re < 30 laminární proudění (platí pro míchání v nádobě s hladkými stěnami definovanému: Re N n d 2 n počet otáček míchadla d průměr lopatky míchadla µ viskozita kapaliny ρ hustota kapaliny)

Molekulární difúze filmem kapaliny u povrchu katalyzátoru a difúze póry Molekulární difúze dána vztahem: r dif k dif a x rdif rychlost difúze kdif koeficient přestupu hmoty a vnější povrch částic kat. x rozdíl mezi c H2 v objemu kapaliny a u povrchu katalyzátoru Pro výpočet kdif není experimentálně dostatečně ověřený vztah Difúze póry při hydrogenaci v kapalné fázi není využit vnitřní povrch kat. ani při malém průměru zrn => není výhodný zrnitý katalyzátor, používají se práškové katalyzátory

Kinetický a difúzní režim Dva mezní režimy z hlediska uplatnění přenosových jevů Kinetický režim : chemická reakce je nejpomalejší děj; nevytvářejí se koncentrační rozdíly na fázových rozhraních a částicích katalyzátoru Difúzní režim : přenos hmoty je nejpomalejší děj; vytvářejí se značné koncentrační gradienty na fázových rozhraních (Přechodná oblast : rychlosti chemické reakce a přenosu hmoty jsou srovnatelné)

Parametry ovlivňující reakční rychlost a přenos hmoty Ovlivnění rychlosti chemické reakce: Teplota Tlak Množství katalyzátoru Zrnění katalyzátoru Složení kapalné fáze Ovlivnění rychlosti přenosu hmoty mezi fázemi: Hydrodynamika systému Množství kapalné směsi v reaktoru

Vliv teploty na reakční rychlost Reakční rychlost zpravidla roste exponenciálně s teplotou 1. Tenze par kapalné fáze zanedbatelná vůči tlaku vodíku. 2. Tenze par kapaliny se uplatňuje na celkovém tlaku systému.

Vliv tlaku vodíku na reakční rychlost Reakční řád vzhledem k parc. tlaku vodíku bývá často roven 1 Snaha pracovat za vysokého p H2 (výkon reaktoru X investiční náklady) Závislost r na p: v určitém bodě dojde k nasycení povrchu kat. vodíkem => vyšší p H2 nemá vliv na výkon reaktoru (mezní hodnota p se hledá experimentálně)

Vliv množství katalyzátoru na reakční rychlost Reakční rychlost v kinetickém režimu je přímo úměrná množství katalyzátoru S rostoucí navážkou katalyzátoru může systém přejít do difuzní oblasti Pokud není zajištěno dokonalé míchání může dojít k sedimentaci kat. na dně A kinetická oblast B přechodná oblast C difúzní oblast

Vliv zrnění katalyzátoru a složení kapalné fáze na reakční rychlost Reakční rychlost je nepřímo úměrná velikosti zrna katalyzátoru Vnitřní difúze je v kapalné fázi pomalejší než v plynné fázi Experimentální hledání vhodného rozpouštědla Závislost r na 1/Dp Závislost r na log dp

Vliv hydrodynamiky v systému na přenos hmoty Frekvence otáček míchadla, tvar a průměr míchadla, hustota a viskozita kapalné fáze, narážky, S rostoucí intenzitou míchání stoupá reakční rychlost (než se dostaneme do kinetického režimu) I difúzní oblast II přechodná oblast III kinetická oblast

Vliv objemu směsi v autoklávu na přenos hmoty Volba ideálního množství kapaliny v autoklávu: Malý objem kapaliny => malá reakční rychlost Příliš velký objem kapaliny => malá reakční rychlost Experiment pro tři různá množství kapaliny v autoklávu: 75 ml 40 ml 30 ml

Shrnutí Autokláv = promíchávaný reaktor pro vícefázové systémy Přenosové jevy v systému (g) (l) (s): absorpce H 2, přenos H 2 k povrchu kat., difúze filmem kapaliny u povrchu kat., vnitřní difúze pórem kat. Kinetický režim X Difúzní režim Ovlivnění rychlosti chemické reakce: teplota, tlak, množství a zrnění katalyzátoru, složení kapalné fáze Ovlivnění přenosu hmoty: hydrodynamika systému, množství kapalné směsi

Děkuji. Tomáš Sommer