Проектирование адиабатического реактора идеального вытеснения для экзотермической реакции

В адиабатическом режиме температура не управляющий параметр, а управляющий параметр температура смеси на входе реактор. Рассмотрим экзотермическую реакцию.

Если и не равна нулю, производительность равна 0. Так как входная температура имеет значение, то соответствовать этой температуре, давлению и составу будет некоторое значение равновесной степени превращения.

Если увеличить температуру, то по принципу Ле Шателье равновесие сместится в сторону исходных веществ.

При бесконечном увеличении приближается к равновесию степень превращения, то скорость химической реакции асимптотически приближается к нулю, а производительность к какому – то определенному значению.

т.к. при протекании реакции температура растет и один из сомножителей в уравнении скорости химической реакции, а в нашем случае, константа скорости увеличивается, а движущая сила будет уменьшаться.

Движущая сила уменьшится по двум причинам. Известно, что увеличение температуры приведет к уменьшению константы равновесия, а изменение концентраций реагентов (уменьшение исходных и увеличение продуктов) приведет к уменьшению концентрационной составляющей движущей силы.

Отсюда следует, что график скорости проходит через экстремум. Когда растет константа скорости, она превышает снижение ДС, то мы находимся в состоянии далеком от равновесия, а если ДС мала, то величина константы скорости не имеет значения.

У точка перегиба соответствует максимуму на графике скорости.

Увеличим температуру входа при проведении обратимой экзотермической реакции. Это выгодно только в том случае, если реакцию проводят вдали от равновесия.

Объем реактора, при котором наблюдается пересчет Xa и U не совпадают. Связано это с тем, что для моделей идеального вытеснения в соответствии с дифференциальной формой уравнения материального баланса производная пропорциональна скорости, а с геометрической точки зрения эта производная есть касательная. И она может быть разной.

Для РПС характер зависимости при проведении процесса в адиабатическом режиме аналогичен адиабатическому у РИВ, за исключением случая, когда реакторе РПС наблюдается зона множественных стационарных состояний.

Применительно к сравнению реакторов, работающих в адиабатическом режиме, используют следующую методику. Надо сравнить средние скорости.

< >

Вывод: при проведении обратимой экзотермической реакции РПС будет предпочтительнее в том случае, если процесс проводится вдали от равновесия, РИВ будет предпочтителен, если процесс проводится вблизи равновесия. То есть если надо обеспечить высокую температуру процесса, то использовать нужно РПС, а если надо обеспечить высокую степень превращения применяют РИВ.