Адиабатические равновесные реакции

Чтобы вычислить равновесный состав, достигаемый в адиабатических условиях, следует найти изменение температуры со степенью полноты реакции. Энтальпия единицы объема реагирующей смеси равна [c.54]

Итак, при проведении адиабатической реакции температура равновесия составит 524 К, а равновесная степень превращения 0,43. [c.121]

АДИАБАТИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСНЫЕ РЕАКЦИИ [c.118]

АДИАБАТИЧЕСКАЯ РАВНОВЕСНАЯ РЕАКЦИЯ СО ЗНАЧИТЕЛЬНЫМ ИЗМЕНЕНИЕМ ТЕМПЕРАТУРЫ (РАВНОВЕСНАЯ АДИАБАТИЧЕСКАЯ ТЕМПЕРАТУРА ОБРАТИМОГО ГОРЕНИЯ) [c.124]

В ряде процессов горения, прежде всего для смесей углеродсодержащих веществ при большом избытке горючего, температура продуктов адиабатической реакции может быть больше термодинамически равновесной. Это обусловлено торможением эндотермических реакций в пламени и в связи с этим дополнительным по сравнению с состоянием равновесия тепловыделением. Сверх-рав новесные температуры в пламени возможны также при горении некоторых бедных (по горючему) смесей водорода. При их поджигании образуются небольшие пламенные шарики и зона реакции обогащается недостающим горючим вследствие особенностей его диффузии. Соседние слои исходной смеси обедняются горючим и вовсе не горят. [c.15]

Такое построение можно применить для всех адиабатических равновесных реакций, что значительно сокращает расчет. Наряду с описанным промежуточным охлаждением на практике применяется и другой вид охлаждения, который состоит в дополнительном введении исходной смеси (холодный газ) в определенное, заранее установленное место реактора. В этом случае изменяется построение, изображенное на рис. 11-23, потому что при введении холодного газа из-за увеличения числа молей на входе выход уменьшается и вследствие уменьшения входной концентрации Сд наклон прямой увеличивается. На рис. 11-24 приводится построение для случая применения холодного (200° С) газа. Непосредственное введение холодного газа экономически более выгодно, чем использование теплообменников (меньшая стоимость аппаратурного оформления). При этом достигается лучший теплообмен, так как газ с низкой температурой в аппарате немедленно нагревается до температуры входящего вещества Г х- [c.223]

На рис. III.4 приведены типичные равновесные кривые для экзотермической и эндотермической реакций. Их монотонность обеспечивает единственность равновесного состава нри любой заданной температуре. Форма кривых показывает, что это единственное состояние равновесия может быть достигнуто при адиабатическом протекании реакции в изолированной системе. Действительно, в случае экзотермической реакции температура в адиабатическом процессе увеличивается со степенью полноты реакции, в то время как [c.54]

Ранее рассмотрен расчет равновесного состава для изотермических реакций. В реальных технических процессах, например, платформинге, гидрокрекинге, при окислении топлива в реактивном двигателе и др., реакции протекают в условиях, близких к адиабатическим. Для адиабатической реакции расчет равновесного состава по величине константы равновесия осложнен тем, что нужно предварительно установить температуру реакционной смеси на выходе из аппарата (или в конце процесса), но, в свою очередь, эта температура определяется возможной глубиной превращения. Таким образом, при расчете адиабатических реакций приходится пользоваться методом подбора чтобы обеспечить соответствие выходных температур и равновесного состава. Рассматриваемая ниже схема расчета адиабатической реакции справедлива для любых условий ее осуществления в проточных или статических аппаратах. [c.118]

В адиабатическом реакторе теплота, выделяющаяся нри реакции, целиком поглощается реагирующими газами. Поэтому в случае экзотермических реакций температура вдоль пути реакции возрастает. В случае равновесных реакций, как это будет показано позднее, имеется некоторое преимущество при эксплуатации двух или большего числа адиабатических реакторов, расположенных последовательно. Здесь мы рассмотрим отдельный адиабатический реактор и два последовательно соединенных адиабатических реактора. [c.421]

Мы видели, что в случае обратимой экзотермической реакции повышение температуры ведет к неблагоприятному сдвигу равновесия. Однако при адиабатическом проведении экзотермической реакции температура будет увеличиваться, а в случае эндотермической реакции — уменьшаться. Это, конечно, — проявление принципа Ле Шателье для нас же важно то, что это приводит к необходимости использовать для адиабатических процессов многостадийные реакторы. Посмотрим на рис. 111.4 (стр. 54). Из него следует, что равновесная степень полноты реакции для адиабатического процесса, начавшегося при некоторой температуре, значительно меньше той, которая была бы достигнута, если бы все время сохранялась начальная температура. Если, однако, остановить [c.214]

Такой способ деления реакционной зоны на части, в которых условия проведения процесса различны, называется секционированием аппарата. На рис. 1Х-74 нанесена кривая равновесных концентраций аммиака в зависимости от температуры (р = 300 ат). Газы поступают в реактор из теплообменника при температуре 450°С. Реагируя в первой секции реактора (первый слой катализатора), газы нагреваются в результате выделения теплоты реакции в условиях, близких к адиабатическим реакционная смесь почти достигает состояния равновесия, обозначенного точкой Л (/ 635 °С). После прохождения через первый слой катализатора газы снова охлаждаются до температуры 450°С. Во второй секции, где происходит дальнейшее превращение, реакционная смесь приближается к состоянию равновесия, соответствующего точке В на кривой. В дальнейших этапах проведения процесса достигаются состояния, близкие к точкам С, О и Е. Как следует из рис. 1Х-74, высота слоев катализатора в направлении движения потока возрастает, поскольку скорость превращения уменьшается очень быстро. [c.424]

Если можно предсказать, как будут изменяться характеристики реакционной системы в различных условиях (скорость реакции и равновесные состояния при изменении температуры и давления), то удается сравнить результаты различного аппаратурного оформления процесса (адиабатический или изотермический процесс, единичный реактор или комбинация реакторов, проточная или периодически действующая система) и экономически оценить эффективность указанных вариантов. Только в этом случае можно надеяться, что достигнуто наилучшее оформление процесса для данных условий. К сожалению, в практике создания химических реакторов редко все бывает так просто. Часто мы не располагаем достаточными данными для сопоставления результатов расчета, не всегда можем преодолеть математические трудности или, что более вероятно, не имеем возможности тратить слишком много времени и усилий для решения математических задач. Кроме того, нельзя достаточно уверенно рассчитать реактор в отрыве от всего производства в целом. Таким образом, расчет реак/ора представляет собой некоторый компромисс между недопустимостью больших затрат труда и времени, с одной стороны, и экономическим риском принять плохое технологическое решение, с другой стороны. [c.105]

В заключение этого раздела еще раз отметим основные технологические особенности теплового фронта химической реакции а) фронт экзотермической реакции существует при таких низких температурах исходной реакционной смеси, при которых скорость химического превращения пренебрежимо мала б) разность между максимальной температурой во фронте и начальной температурой реакционной смеси может во много раз превосходить величину адиабатического разогрева смеси при полной или равновесной для максимальной температуры степени превращения смеси при заданных кинетических характеристиках и начальной концентрации реакционной смеси требуемая величина этой разности может быть создана соответствующим выбором линейной скорости смеси и размером зерен катализатора, что определяет условия внешнего и внутреннего тепло- и массообмена, а также величину продольной теплопроводности в) скорость движения теплового фронта намного меньше скорости движения реакционной смеси в зоне контакта (скорости фильтрации) г) уменьшение интенсивности внешнего и внутреннего теплообмена между свободным объемом слоя и зерном катализатора, а также увеличение продольной теплопроводности ве- [c.90]

Теоретические основы метода. Идея нестационарного метода проведения каталитических процессов в режиме периодического реверса реакционной смеси изложена в работах [1, 2] и уже обсуждалась в гл. 4. Она состоит в подаче в аппарат на первоначально нагретый неподвижный слой катализатора реакционной смеси с низкой температурой при периодическом изменении направления подачи на противоположное. В результате в слое образуется медленно перемещающаяся волна экзотермической химической реакции. Значительное превышение разности между максимальной и входной температурами величины адиабатического разогрева смеси прп полной или равновесной степени превращения — характерная особенность этого нестационарного процесса. [c.200]

Поток сернистого газа С, подаваемого на окисление, нагревается последовательно во внешнем теплообменнике, в теплообменнике после второго слоя катализатора до температуры, обеспечивающей устойчивое протекание реакции (11,231), и поступает на первый слой катализатора. Здесь реакция (11,231) проводится адиабатически (без отвода тепла) до температуры, близкой к равновесной, определяющей прекращение реакции окисления. Снижение температуры окислившегося в первом слое газа достигается добавкой (поддувом) относительно холодного сернистого газа (поток в смеситель, установленный в аппарате. [c.95]

Поскольку скорости реакции разложения молекул типа (8.55) (реакций 2-го порядка) при неадиабатическом режиме процесса максвеллизации выше, чем при адиабатическом, выход радикалов в начальные моменты времени будет больше в случае бинарной смеси с разными начальными температурами компонент Т , Т ), чем в случае равновесного состояния системы с общей температурой [c.209]

При адиабатическом, т. е. не сопровождающемся тепловыми потерями сгорании, весь запас химической энергии горючей среды расходуется на нагревание продуктов реакции. Температура равновесных продуктов адиабатического сгорания не зависит от скоростей протекающих в пламени реакций, а лишь от их суммарного теплового эффекта и теплоемкостей конечных продуктов. Эта величина называется температурой горения Ть. Она является важной характеристикой горючей среды. У распространенных горючих смесей величина Ть лежит в пределах 1500—3000 К. [c.14]

Температура равновесных продуктов реакции при адиабатическом сгорании может быть точно вычислена. Это позволяет определить отношение po/lpi, в выраже- [c.16]

С другой стороны, наличие зависимости (III, 196) вызывает определенные трудности в аппаратурном оформлении адиабатического процесса для обратимых экзотермических реакций. Действительно, если для заданной степени превращения в реакторе КА равновесная температура реагирующей смеси равна Те, то на основании соотношения (III, 196) температура на входе аппарата должна быть выбрана такой, чтобы выполнялось условие [c.129]

Использование АПТ благоприятно для проведения обратимых экзотермических реакций, в которых равновесная степень превращения с увеличением температуры уменьшается. Поэтому возможно, чтО в конце каждого адиабатического слоя катализатора достигается равновесная степень превращения. Тогда параметрическая чувствительность каждого слоя очень небольшая. Это обстоятельство позволяет, во-первых, применять практически любое число слоев катализатора и, во-вторых, использовать любые методы охлаждения между, слоями в теплообменниках, добавлением холодной реакционной смеси или газа другого исходного состава, а также применять в промежуточных теплообменниках посторонний теплоноситель и исходную реакционную смесь в качестве теплоносителя. [c.461]

Если этот наклон где-либо превышает М1, то существует возможность нескольких пересечений кривой возможных конечных состояний с адиабатическим путем реакции Г = / + Тсоответствующим некоторой температуре на входе ТНо, даже если производная (1% с1Т положительна, она, очевидно, не может превышать 1//. Эта производная обращается в нуль прп значении Е, близком к равновесному, а затем становится отрицательной. Поэтому не может существовать более одного стационарного режима и вопроса об устойчивости не возникает. [c.249]

Бартоломе и Крабец рассчитали многослойный адиабатический реактор для равновесной реакции НаО+С0 — На+СООни рассмотрели зависимость между превращением и входной температурой, влияние старения катализатора на степень нревращения, а также возможность увеличения нревращения путем наилучшего распределения катализатора по нескольким слоям с промежуточным охлаждением реакционной смеси. Они пришли к выводу, что если температура на входе выбрана правильно, отклонение от оптимального распределения катализатора в двухслойном реакторе оказывает лишь незначительное влияние на конечную степень превращения. Расчет оптимального распределения катализатора довольно прост, если имеется необходимая и надежная информация. Строго говоря, такой оптимум действителен только для заданных состава сырья и нагрузки реактора. Так как на работающей установке эти условия могут меняться, очень важно выяснить возможность оптимизации при измененных условиях. [c.215]

В элементарных актах, протекающих с изменением электронных термов системы и получивших название неадиабатических, изменения квантовых чисел и электронной плотности происходят скачкообразно, например при изменении мультиплетности или в результате поглощения квантов /гv. Особенности каждого элементарного акта определяются числом молекул, участвующих в нем, их строением и характером реакционных центров. Рассмотрим некоторые общие закономерности элементарного акта на примере адиабатической бимолекулярной реакции типа А + В О + Е, протекающей в газовой фазе. Молекулы реагентов, находясь в тепловом хаотическом движении, периодически сталкиваются между собой. При столкновении может происходить перераспределение энергии как между сталкивающимися молекулами, так и по внутримолекулярным степеням свободы движения в молекуле. Отдельные молекулы могут переходить в энергетически возбужденное состояние. Тепловое движение столь интенсивно, так велика частота столкновений, что в системе практически мгновенно устанавливается равновесное распределение молекул по энергиям и можно пользоваться уравнением Больцмана (см. 96) [c.558]

Эндотермические реакции. В случае эндотермических реакций температура реакционной массы снижается по мере того, как реагенты вступают во взаимодействие. Так, если р еакция протекает в адиабатических условиях, то входящие в реактор горячие компоненты выходят из него охлажденными. Однако известно, что для проведения процесса с высокими скоростями и приближения состава смеси к равновесному реакции желательно осуществлять при высокой температуре (см. рис. УП1-6). Если в ходе протекания процесса температура уменьшается настолько, что нельзя достигнуть заданной степени превращения, то реакционную массу необходимЪ подогревать. В этих условиях скорость реакции часто определяется скоростью подвода тепла и вопросы теплопередачи играют существенную роль при расчете реактора. [c.221]

Метод активированного комплекса (АК) применяюгг для расчета констант скорости равновесных адиабатических прямых реакций, профиль пути реакций которых имеет вид, показанный на рис. 4.8,0. В основе этого метода лежит высокая степень усредненности рассчитываемых характеристик реакций, позволяющая вычислить константы скорости без рассмотрения динамики столкновения. Этот метод был предложен Г.Эйрингом, Ф.Вагнером, Н.Пельтцером, М.Эвансом и М.Поляни в 30-х годах и получил развитие в более поздних работах. [c.95]

Пример. В нефтехимической промышленности а-метилстирол получают дегидрированием изопропилбензола в присутствии таких катализаторов, как ZnO—АЬОз или ZnO—AI2O3—СГ2О3. Реакцию проводят в адиабатическом реакторе при температурах 793—863 К и разбавлении сырья водяным паром. Следует определить константы равновесия в области температур 500— 900 К, равновесное превращение изопропилбензола при давлении 1-10 Па, влияние давления на равновесное превращение изопропилбензола и оптимальное отношение воды к изопропил-бензолу с учетом экономики процесса для температуры реакции 793 К. [c.270]

Характерные черты инженерных разработок. Для определения путей технологического оформления процессов при высокой экзотермичности метанирования и равновесных ограничениях, накладываемых на процесс при повышенных температурах, были проведены многие исследования, которые привели к принятию необычных инженерных решений. Так, рециркуляция горячего и холодного продукционного газа была исследована методом ограничения максимальной адиабатической температуры реакции в реакторах как с неподвижным, так и с кипящим слоем. Рециркуляция больших объемов газа является причиной значительного увеличения давления в слое катализатора и приводит к необходимости использования трубчатых реакторов метанирования. В качестве катализатора использовали никелевый сплав Ренея, нанесенный методом плазменного напыления на стенки труб. Эти катализаторы показывают очень хорошую активность, но имеют ряд недостатков, характерных для никелевых катализаторов плохую термостабильность и низкую стойкость к отравлению серой [30]. Термостабильности до некоторой степени способствует хорошая теплопроводность [c.239]

Ясно, что наиболее целесообразно осуществлять указанный процесс автотермично, с максимальным использованием тепла реакции, путем превращения его в полезную работу. Однако конверсия метана по реакции (2) сопровождается выделением настолько малого количества тепла, что адиабатическая равновесная температура реакционной смеси значительно ниже температурного уровня, требуемого для автотермического процесса. Поэтому д,пя обеспечения автотермического протекания [c.133]

Рассчитаны семейства адиабат-изоэнтроп (адиабатических равновесных траекторий) процесса паровой конверсии метана, характеризуемого двумя независимыми химическими реакциями. Для реализации подобной траектории требуется непрерывное сжатие реакционной смеси, сопровождаемое повышением температуры. Показано, что адиабатно-изоэнтропиый процесс можно рассматривать как предельный по отношению к ступенчатому, состоящему из чередующихся стадий адиабатного сжатия и химического превращения смеси в адиабатическом реакторе. [c.25]

Показано, что псевдоравновесные системы можно трактовать как равновесные, если использовать повышенное число компонентов. Конкретизация данной псевдоравновесной системы осуществляется указанием степени протекания реакций, превращающих вспомогательные компоненты в основные. Методика иллюстрирована расчетом зависимости адиабатических тевшератур горшия смесей перхлората аммония с углеродом от количества твердого углерода в продуктах реакции. [c.189]

Определить максимальную температуру и равновесное превраш,ение этилбензола в реакции дегидрирования его в газовой фазе в присутствии диатомит-железо-калиевого оксидного катализатора. Реакция проводится в адиабатическом реакторе при Р= атм (1,013 10 Па) и Г=833К В реактор загружено 1000 кмоль этибензола. [c.282]

Факторами, определяющими выбор peaктopaJ являются характер и число фаз, производительность аппарата, активность (инт сйв-ность единицы объема) катализатора и ее изменение во времени, общее необходимое количество и ширина допустимого интервала работы катализатора, величина адиабатического изменения 1 мпе-ратуры реакционной смеси при полном превращении, измфенйе равновесных степеней превращения, глубина превращения, Характер изменения скорости реакций и избирательности процесса q изменением глубины превращения, диффузионное торможение. [c.499]

Температура начала реакции (температура воспламенения) также характеризует активность катализатора. Оператора сернокислотной установки это свойство интересует, так как он знает, что существует некоторая критическая температура газа,, подаваемого в каждый адиабатический слой, ниже которой нормальное течение замедляется и даже прекращается. Кроме того,, на катализаторах, имеющих относительно низкие температуры, начала реакции, достигается наивысщая степень превращения сырья и утилизации выделяющегося тепла. С этим связано особое экономическое значение обсуждаемого свойства. Определение температуры начала реакции состоит в том, что находят минимальную температуру газа, подаваемого в определенный, слой катализатора, при которой на выходе получается смесь,, достаточно близкая по составу к равновесной. [c.259]

Как показано в разделе 4.1, в неподвижном слое катализатора, работающем с периодическим изменением направления подачи реакционной смеси, может установиться температурный режим, при котором разность Гтах Тщ мбжду макйимальной температурой в слое и начальной температурой свежей смеси намного превосходит величину адиабатического разогрева смеси при полной (или равновесной) степени превращения. Это происходит из-за того, что тепло реакции выделяется главным образом в зоне высоких температур, а периодические переключения направления движения газа как бы запирают эту зону внутри слоя. Предложенный нестационарный способ по сравнению с традиционными стационарными дает возможность создания оптимальных условий для осуществления обратимых экзотермических реакций в одном слое катализатора без сооружения промежуточных теплообменных устройств. Кроме того, этим способом можно перерабатывать слабокопцентрированные газы без их предварительного подогрева. [c.106]

Методами прецизионной адиабатической вакуумной и высокоточной динамической калориметрии, а также изотермической калориметрии сжигания изучены термодинамические свойства и термодинамические характеристики реакций синтеза ряда классов новейших полимеров карбо-силановых дендримеров нескольких генераций с концевыми аллильными группами, фуллеренсодержащих полимеров и линейных алифатических полиуретанов, образующихся при полимеризации соответствующих цик-лоуретанов с раскрытием цикла, и а, со-миграционной полимеризацией изоцианатоспиртов для области 5-350 К. Получены температурные зависимости теплоемкости, температуры и энтальпии физических превращений, термодинамические функции для некоторых из них - энтальпии, энтропии и функции Гиббса реакций синтеза, константы полимеризацион-но-деполимеризационного равновесия и равновесные концентрации мономеров. [c.134]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология