ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние времени пребывания компонентов на степень превращения для различных типов реакций из "Введение в теорию и расчеты химических и нефтехимических реакторов" Изменение концентрации связано с продолжительностью реакции, поэтому правильный учет истинного времени пребывания позволяет найти зависимость от него степени превращения Л. [c.62] Время пребывания компонентов в аппаратах периодического действия с мешалками равно интервалу между моментами загрузки и выгрузки. В аппаратах непрерывного действия явление значительно сложнее. Даже без перемешивания трудно допустить, что молекулы реагентов после входа в реактор направляются непосредственно к выходному штуцеру, не совершая на своем пути некоторой неопределенной циркуляции. Перемешивание оказывает существенное влияние на путь и, следовательно, на время прохождения молекул от входа в аппарат к выходу из него. [c.62] Выражаясь терминами теории вероятностей, можно сказать, что вероятность Р пребывания частицы в аппарате периодического действия в течение полного времени т равна единице. В аппарате непрерывного действия она будет иной. [c.62] Однако всегда имеется возможность выхода некоторого количества молекул за время, меньшее чем 0 (так называемый проскок ) с другой стороны, некоторое количество молекул задержится в системе более продолжительное время. При более коротком времени пребывания степень превращения V снижается при более высоком — возможно появление побочных реакций. [c.63] Выражение (IV, ) предполагает равенство объемов вытесняемой и загружаемой несжимаемой жидкостей в единицу времени. Истинное время пребывания т всегда будет отличаться от вычисленного по формуле (IV, ) даже при отсутствии перемешивания. [c.63] Влияние проскока на время пребывания и, следовательно, на степень превращения и и выход можно иллюстрировать таким примером. В лабораторных условиях исследована жидкофазная реакция, позволяющая в периодическом процессе за 20 мин достигнуть = 60% целевого продукта. Далее через 50 мин начинается разложение продукта и снижение степени превращения до нуля. При переносе опыта на непрерывно действующую установку с учетом времени пребывания реагентов не более 30 мин степень превращения оказалась значительно ниже 60%, так как некоторая часть жидкости вышла из зоны реакции через 5 мин, а другая — через 40 мин. Влияние отклонения истинного времени пребывания при непрерывном процессе сравнительно с периодическим может быть значительным. [c.63] На рис. IV- показана зависимость степени превращения V от времени пребывания 40% при т = 30 мин против максимума 60% при т = 20 мин для реакции типа А — В — С. Степень превращения обычно определяется экспериментально и может в зависимости от типа реакции иметь максимум (кривая А) или ассимптотически к нему приближаться (кривая В). [c.63] Значения истинного времени пребывания т определяют экспериментально, вводя в реактор какой-либо индикатор и отмечая моменты его входа и выхода. По числу частиц, вышедших из реактора за время меньшее и большее, чем 0, можно построить кривые распределения времени пребывания То- Исследования произведены как для одиночного аппарата, так и для каскада реакторов. Результаты обработаны статистическими методами на основе теории вероятностей. [c.64] Определим долю частиц, остаюш,ихся при стационарных условиях в реакторе по истечении времени Тц = т/0. Пусть в аппарате, имеющем переточную трубу, первоначальное содержание целевого продукта составляет молей в объеме V. При этом начальная концентрация с = П()/7. При непрерывном вводе в аппарат реагента, не содержащего целевого компонента, скорость питания Р = д,У йх. [c.64] Избыток жидкости будет вытекать по переточной трубе и после смешения содержимого в аппарате через время т содержание целевого компонента будет п, а концентрация с = п У. [c.64] Такова вероятность времени пребывания частицы в первом аппарате в любом интервале 1(т—1)/т] Гд и Тц. Вероятность времени пребывания частицы после этого во втором аппарате запишется на основе теоремы умножения из теории вероятностей. [c.65] Теорема умножшия. Сущность этой теоремы сводится к следующему. Если события 1 и 2 (время пребывания в первом и втором аппаратах) зависимы и событие 1 совершилось, то вероятность события 2, вычисленная в этом предположении, называется условной и обозначается через (1). [c.65] Вероятность суммарного пребывания любой частицы в обоих аппаратах в течение всего интервала То равна сумме вероятностей Р , т. е. [c.67] Принимая время пребывания частицы в каждом аппарате х п — = т/ге0, можно вычертить зависимость (/ ) = / (т/геВ). Получим серию кривых, показывающих эффект разделения системы на некоторое число ступеней, в то время как общее время пребывания в системе постоянно (рис. 1У-2). [c.68] Полагая га = 1 2 3 5 10 и 20, найдем значения, на основании которых построен график на рис. 1У-3. Кривые на этом графике дают распределение времени пребывания частицы в зависимости от числа п реакторов. [c.69] В предыдущих разделах время пребывания в аппаратах с мешалками рассматривалось вне связи с происходящей в это время реакцией. В действительности следует учитывать порядок реакции, ее характер и связь между временем пребывания и степенью превращения целевого компонента. [c.69] Все указанные допущения идеализируют обстановку. Так, например, предположение о равенстве скоростей в случае равенства концентраций в периодическом и непрерывном процессе не всегда обоснованно. При наличии побочных реакций это допущение следует проверить на опыте. [c.69] Вернуться к основной статье