ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Реактор идеального смешения из "Моделирование критических явлений в химической кинетике Издание 2" Цель данного параграфа — показать, как особенности детального механизма сложной реакции (в частности, возможность критических эффектов) проявятся в поведении реактора в целом. [c.205] При классификации детальных механизмов каталитических реакций естественно разделение их на линейные и нелинейные. Их кинетические зависимости могут существенно различаться. Особый интерес представляют нелинейные механизмы, включающие стадии взаимодействия промежуточных веществ. Кинетические зависимости последних могут характеризоваться критическими эффектами. [c.205] Стационарное состояние РИС, в котором протекает реакция по линейному одномаршрутному механизму без буферных стадий, в которых участвует г-е газообразное вещество, или по нелинейному двухстадийному ударному механизму, всегда единственно, поскольку эти механизмы имеют монотонную зависимость стационарной скорости реакции от концентрации г-го реагента в газовой фазе [430]. Однако уже в случае линейного двухмаршрутного механизма (или линейного одномаршрутного, но с буферными стадиями, в которых участвует г-й реагент) кинетическая зависимость может иметь вид кривой с максимумом и РИС — три стационарных состояния. [c.206] Большое разнообразие зависимостей стационарных характеристик РИС от параметров наблюдается, если в нем протекает реакция по нелинейному механизму. Множественность стационарных состояний РИС здесь может иметь место как в случае кинетической кривой с максимумом, так и в случае гистерезисной кинетической зависимости стационарной скорости реакции (с) от различных с. [c.206] Качественно охарактеризуем возникновение автоколебаний. Пусть в начальный момент времени концентрация кислорода С02 в реакторе равна его концентрации на входе в реактор. Система быстро выходит на верхнюю ветвь стационарной скорости. Здесь скорость подачи кислорода меньше, чем скорость его расходования в ходе реакции. Поэтому концентрация кислорода уменьшается, и система движется по верхней ветви зависимости W o,) влево к точке срыва , а затем скачком переходит на нижную стационарную ветвь.. На этой ветви ситуация обратная здесь скорость подачи кислорода в реактор больше, чем скорость его расходования. Поэтому концентрация кислорода на нижней ветви начинает увеличиваться до тех пор, пока не достигнет некоторого критического значения. После этого система скачком переходит на верхнюю стационарную ветвь. В конечном итоге, здесь наблюдаются ярко выраженные релаксационные автоколебания. [c.207] Обратим внимание на то, что осуществление в РИС некоторых стационарных состояний требует специальной методики эксперимента. Пусть, например, кинетическая кривая характеризуется максимумом, и в РИС могут быть три стационарных состояния. Если при этом равны концентрации газа на входе в реактор и концентрация газа в реакторе в начальный момент времени, то стационарное состояние с большой скоростью реакции не осуществляется. Для того, чтобы попасть в такое состояние надо либо изменить концентрацию газа в реакторе в начальный момент времени так, чтобы оказаться в окрестности выгодного стационарного состояния, либо увеличивать скорость потока постепенно, с тем, чтобы, двигаясь по восходящей ветви кинетической кривой, достигнуть состояния с большой скоростью реакции. [c.207] Наконец обсудим особенности процессов установления стационарных состояний в полной системе, в случае когда имеется множественность стационарных состояний. Численные эксперименты показали, что установление к одному из устойчивых стационарных состояний определяется соотношением начальных условий и существенно зависит от времени пребывания т = Ут/у реагента в аппарате. При больших т стационарное состояние реактора определяется начальным составом поверхности катализатора. В области больших скоростей потока (малое т) стационарное состояние зависит от начального состава компонентов в газовой фазе. [c.207] Вернуться к основной статье