10. Применение функций распределения для расчета степени превращения реагентов в реальных реакторах.

В реальных реакторах частицы потока взаимодействуя друг с другом и образует глобулы. Такое состояние потока называется макроскопическим состоянием. Образование глобул обусловлена различными видами Вандер-ваальсовских взаимодействии. В движущемся потоке глобулы проявляют себя отдельной самостоятельной структурной единицей, параметры которых одинаковы для каждой частицы входящих в эту глобулу.

Пусть каждая из глобул находится в реакторе в течение определенного времени τ и из проточного реактора выходит n-глобул. Доля глобул, находящееся в реакторе в течение времени от τ до Δτ сост. производные E(τ)= Δτ.

Доля реагента не вступившего в реакцию за это время равно:

или для всех глобул

Для проточного реактора РИС-Н функция имеет вид:

Если в реакторе при этом протекает реакция 1 порядка, то или

Тогда

После интегрирования:

В то же время для РИС-Н:

или

Для реакции 2 порядка конечный результат расчета для потока имеет вид:

13. Расчет реакторов, работающих в различных тепловых режимах. Изотермический режим. Проектное уравнение рис-н-и.

Изотермические реакции проводят на практике только в непрерывных реакторах, так как для поддержания постоянной температуры в реакторе периодического действия отвод тепла должен изменяться во времени, что в промышленных условиях осуществить трудно. В связи с этим изотермические реакторы периодического действия на практике не применяются и здесь не рассматриваются. В изотермических реакторах путем подвода или отвода тепла поддерживается постоянная температура в течение всего процесса. В тех случаях, когда температура реакционной смеси на входе в реакторы равна температуре на выходе из него (т.е. Т = Т0), для РИВ-И и РИС-Н-И можно записать:

14. Расчет реакторов, работающих в различных тепловых режимах. Изотермический режим. Проектное уравнение рив-и.

Изотермические реакции проводят на практике только в непрерывных реакторах, так как для поддержания постоянной температуры в реакторе периодического действия отвод тепла должен изменяться во времени, что в промышленных условиях осуществить трудно. В связи с этим изотермические реакторы периодического действия на практике не применяются и здесь не рассматриваются. В изотермических реакторах путем подвода или отвода тепла поддерживается постоянная температура в течение всего процесса. В тех случаях, когда температура реакционной смеси на входе в реакторы равна температуре на выходе из него (т.е. Т = Т0), для РИВ-И и РИС-Н-И можно записать:

15.Расчет реакторов, работающих в различных тепловых режимах. Политропный режим. Проектное уравнение рис-н-п.

При политропическом режиме температура в реакторе непостоянна, при этом часть тепла может отводиться от реакционной смеси или подводиться к ней.

16. Расчет реакторов, работающих в различных тепловых режимах. Политропный режим. Проектное уравнение РИС-П-П.

При политропическом режиме температура в реакторе непостоянна, при этом часть тепла может отводиться от реакционной смеси или подводиться к ней.

17. Расчет реакторов, работающих в различных тепловых режимах. Политропный режим. Проектное уравнение РИВ-П.

При политропическом режиме температура в реакторе непостоянна, при этом часть тепла может отводиться от реакционной смеси или подводиться к ней.

18. Расчет реакторов, работающих в различных тепловых режимах. Адиабатический режим. Проектное уравнение РИС-Н-А.

При адиабатическом режиме в реакторе отсутствует теплообмен с окружающей средой и тепло химической реакции полностью расходуется на изменение температуры реакционной смеси.

19. Расчет реакторов, работающих в различных тепловых режимах. Адиабатический режим. Проектное уравнение РИВ-А.

При адиабатическом режиме в реакторе отсутствует теплообмен с окружающей средой и тепло химической реакции полностью расходуется на изменение температуры реакционной смеси.

20. Расчет реакторов, работающих в различных тепловых режимах. Адиабатический режим. Проектное уравнение РИС-П-А.

При адиабатическом режиме в реакторе отсутствует теплообмен с окружающей средой и тепло химической реакции полностью расходуется на изменение температуры реакционной смеси.

23. Оптимальный температурный режим для различных схем химических реакций. Необратимые эндотермические реакции.

Оптимальный температурный режим и способы его осуществления в промышленных реакторах

Температурный (тепловой) режим проведения химического процесса, обеспечивающий экономически целесообразную макси­мальную производительность единицы объема реактора (интен­сивность) по целевому продукту, называют оптимальным.

Подход к разработке оптимального температурного режима может быть различным в зависимости от типа химической реакции. Очевидно, что максимальная интенсивность реактора будет достигнута при проведении процесса с максимально возможной скоростью. Рассмотрим поэтому, как влияет тип кинетического уравнения на выбор температурного режима.

Уравнение скорости необрати­мых экзо- и эндотермических реакций можно записать в виде ,

(1)

Например, для реакции первого порядка

(2)

Скорость химической реакции является функцией нескольких переменных: температуры и степеней превращения реагентов (или их концентраций). С ростом температуры константа скорости ре­акции в соответствии с уравнением Аррениуса монотонно возрас­тает. Из уравнений (1) и (2) видно, что принципиальных ограничений повышения температуры с целью увеличения скоро­сти необратимых реакций нет. С ростом степени превращения реагентов скорость реакции падает. Для компенсации этого умень­шения целесообразно увеличивать температуру.

Эндотермическая реакция сопровождается поглощением теп­лоты. Следовательно, такие реакции невыгодно проводить в адиа­батических условиях, так как по мере протекания реакции ее ско­рость будет падать как из-за увеличения степени превращения, так и из-за уменьшения температуры. Более разумно проводить эндотермические процессы в реакторах с подводом теплоты (изо­термических или в реакторах с промежуточным тепловым режи­мом), поддерживая температуру, максимально допустимую по конструкционным соображениям. Необходимо при этом допол­нительно провести оптимизацию температурного режима, сопо­ставив экономические показатели: увеличение прибыли вследствие роста производительности реактора и возрастания расходов на поддержание высокой температуры.