Влияние кинетики на выбор типа реактора


Выбор реактора зависит от многих технологических, экономических и конструктивных факторов. Важнейшими показателями работы реактора, которые определяют экономичность химического процесса, есть:

1. Размер реактора (от которого зависит интенсивность);

2. Селективность (избирательность процесса);

3. Выход продукта.

1) Простая необратимая реакция типа

A R

Превращение идет в одном направлении, и чем выше степень превращения, тем больше выход продукта. Поэтому для таких реакций значение имеет только первый фактор, т. е. размер реактора, необходимый для достижения заданной степени превращения. Уравнения РИВ и РИС – П

одинаковы, поэтому время протекания химической реакции, необходимое для достижения заданной степени превращения, одно и то же. Но в РИС – П полное время процесса складывается из вспомогательного времени τвсп и рабочего времени, а в РИВ вспомогательные операции отсутствуют. Поэтому интенсивность РИВ выше РИС – П.

Сравним теперь РИВ и РИС – Н.

Для этого определим τ, необходимое для одинаковой степени превращения.

В РИВ происходит постепенное изменение концентрации по длине реактора, а у РИС – Н наблюдается скачкообразное изменение концентрации до конечного значения по любой пространственной координате.

Из рис. видно, что в РИВ более высокая средняя концентрация исходного реагента и соответственно выше скорость реакции, т. к. она пропорциональна величине СА.

Для необратимых реакций нулевого порядка (n=0)

это положение не влияет на выбор типа реактора, т. к. скорость реакции не зависит от концентрации и следовательно объем реактора не зависит от концентрации реагента.

τвыт = τсм =

τвых =

Для сравнения реакторов при проведении в них реакций любого порядка пользуются графическим методом. Для этого графически определяют время пребывания в реакторах вытеснения и смешения из уравнений:

τвыт = выт

τсм = см .

 

 

Графическое сопоставление характеристик РИВ и РИС – Н.

Из рис. видно, что площадь прямоугольника больше площади, ограниченной кривой; с другой стороны, из уравнений следует, что отношение площадей Sсм и Sвыт равно соотношению между условным временем пребывания реагентов в РИС – Н и РИВ, т. е. от объема реакторов.

Для реакций, порядок которых больше 0, тип реактора имеет важное значение. Рассмотрим это на примере простой необратимой реакции первого порядка

Для РИВ

τвыт = или

Для РИС – Н

> 0

При этом чем больше ХА, тем больше α , т. е. тем больше неравенства τсм > τвыт .

Значения kτ, необходимые для достижения степени превращения ХА (для реакции n = 1)

Степень превращения ХА Значение kτ
  РИВ РИС  
0,1 0,105 0,111 1,06
0,5 0,639 1,0 1,44
0,9 2,303 3,9

 



Дата добавления: 2017-01-08; просмотров: 2393;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.01 сек.