Обратимая экзотермическая реакция

Рис. IV.4. Изменение скорости реакции в плоскости Т для обратимой экзотермической реакции.

Оптимальный температурный профиль для обратимой экзотермической реакции, показанный на рис. IX.5, можно обрезать в любой точке г — Ь, получив тем самым оптимальный температурный профиль для реактора заданной длины. Это означает, что оптимальное решение зависит только от локальных условий и не зависит от длины оставшейся части реактора. В случае, когда протекает более чем одна реакция, это, вообще говоря, не так. Например, если исследуется последовательная (консекутивная) реакция п цель [c.268]

На рис. 38 показана кривая выделения тепла для простой обратимой экзотермической реакции, проте кающей в одноступенчатом реакторе идеального смешения. Для такого типа реакций максимально достижимая степень превращения уменьшается с повышением температуры. С точки зрения кинетики это означает, что с некоторой температуры начинает уменьшаться [c.160]

Оптимизация по производительности лучше всего изучена для обратимых экзотермических реакций, к которым относятся многочисленные промышленно важные реакции, например, синтез метанола и аммиака, окисление ЗОг, гидратация этилена [c.136]

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]

В случае обратимой экзотермической реакции область, в которой скорость реакции максимальна, лен ит, как мы знаем, снизу [c.215]

Мы рассмотрим только простейшую задачу оптимизации трубчатого реактора для случая обратимой экзотермической реакции. Опыт, который мы приобрели, исследуя последовательности реакторов [c.265]

Итак, мы свели задачу выбора всей функции Т у) к задаче выбора единственной величины, и теперь оптимальное решение очевидно. Мы знаем, что для обратимой экзотермической реакции скорость будет максимальна, если положить Т равным (X), при [c.267]

Рассмотрим порядок расчета оптимального температурного профиля пя примере обратимой экзотермической реакции [c.317]

Изложенный случай оптимальной задачи для обратимых экзотермических реакций, осуществляемых в реакторе идеального вытеснения, приведен в литературе в которой можно иайти также значительное число примеров применения уравнения Беллмана для оптимизации реакторных процессов. [c.319]

Если для энергий активации можно записать последовательность з> 1, Е2>Еи то тогда должна существовать и оптимальная температурная последовательность, хотя и с менее резким понижением температуры по мере приближения к выходу реактора по сравнению с обратимой экзотермической реакцией . [c.137]

Хорн получил следующий весьма интересный результат когда рассматриваемые реакции имеют первый порядок, оптимальная температурная последовательность является зеркальным отражением убывающей последовательности температур, которая максимизирует производительность обратимой экзотермической реакции, имеющей такие же значения энергий активации, [c.138]

Обратимая экзотермическая реакция [c.141]

Рис. 32. Оптимальная температурная последовательность для обратимой экзотермической реакции /, 2, 3 — группы значений концентрации раза

Рис. 33. Оптимальная температурная последовательность для обратимой экзотермической реакции

Выше весьма подробно была рассмотрена проблема оптимизации обратимой экзотермической реакции, поскольку с математической точки зрения она бесспорно представляет собой простейший случай. Причина заключается в том, что в этом случае общая скорость реакции должна быть максимальной в любых точках реактора. К сожалению, этот принцип не приложим к другим реакциям, и для них приходится применять более сложные математические методы. [c.150]

Рассмотрим построение оптимального температурного профиля на примере обратимых экзотермических реакций. К ним относится большое число известных промышленных процессов — синтез аммиака, окисление ЗОг, конверсия окиси углерода. Повышение температуры в этих реакциях уменьшает константу равновесия и достижимую степень превращения, но увеличивает скорость реакции. Для увеличения скорости реакции полезно, чтобы на входе в реактор, где количество образующегося продукта мало, температура была достаточно высокой, а на выходе низкой это положительно влияет на константу равновесия. Можно показать, что температуру, при которой проводится процесс, нужно понижать по мере увеличения количества продукта. [c.304]

Процедура расчета оптимального режима обратимой экзотермической реакции, следовательно, такова. Начав с произвольно выбранной конечной концентрации и температуры, определенной из условия (IX.105), которое при К = 1 записывается в виде, [c.395]

Характерно, что в экзотермических процессах наблюдаются значения фактора эффективности, превышающие единицу, причем при больших значениях параметра 0, когда возникают множественные режимы, увеличение фактора эффективности за счет внутреннего разогрева зерна может быть весьма значительным. Такое увеличение фактора эффективности характерно только для необратимых реакций, так как в случае обратимой экзотермической реакции внутренний разогрев приводит к смещению равновесия в нежелательную сторону. [c.128]

Отметим, что в случае единственной реакции К = 1) уравнение (IX.20) эквивалентно условию максимума скорости реакции в каждом сечении (IX.1), так что полученный выше результат для оптимальной температуры обратимой экзотермической реакции является справедливым. Если же число реакций превышает единицу, условие максимума локальной скорости образования целевого продукта, очевидно, не приводит к оптимальному решению. Заметим для дальнейшего, что дифференцирование по температуре в (IX.20) может быть заменено дифференцированием по любой величине, являющейся однозначной монотонной функцией температуры и используемой как мера последней. В качестве такой меры часто удобно использовать константу скорости одной из реакций. [c.372]

Для обратимых экзотермических реакций, протекающих в печах непрерывного действия, с повышением темнературы возрастает скорость прямой реакции, но при этом снижается максимально достижимая степень превращения. В том месте, где реагенты далеки от состояния химического равновесия, т. е. около входа в печь, целесообразно поддерживать высокую температуру, а около выхода из печи, где реакционная масса приближается по составу к равновесному, температура должна быть пониженной, чтобы сдвинуть процесс в сторону более полного превращения реагентов. [c.11]

Расчетные уравнения задачи оптимального проектирования цепочки адиабатических реакторов идеального вытеснения, как и при расчете оптимального режима реакторов других типов, упрощаются, если рассматриваемый процесс включает только одну обратимую или необратимую реакцию и, следовательно, К = [1, 24]. Из процессов с одним ключевым веществом лишь обратимая экзотермическая реакция обладает температурным оптимумом росту эффективности обратимой эндотермической и необратимой реакций благоприятствует максимально возможное повышение температуры. При К = i расчетные уравнения (IX.94) — (IX.98) принимают, соответственно, вид [c.394]

Рассмотрим процесс, включающий обратимую экзотермическую реакцию. В этом процессе на стыке двух последовательных реакторов должно быть выполнено условие (IX. 103), которое при К = упрощается и принимает вид [c.395]

Для необратимой или обратимой эндотермической реакции Тт (Ю = при любом значении так что следует неизменно вести процесс при максимально допустимой температуре. Однако в случае обратимой экзотермической реакции оптимальная температура будет зависеть от степени полноты реакции и можно ожидать, что последовательность реакторов с понижающейся ио ходу потока температурой даст наибольший выход продукта. Легко предположить и нетрудно доказать, что температура в каждом реакторе должна быть такова, чтобы скорость реакции была максимальной. Читатель должен осознать, что это нредположение нуждается в доказательстве, так как аналогичная гипотеза в случае двух реакций оказывается неверной. [c.189]

Рис. IX.7. Графический расчет оптимального режима для обратимой экзотермической реакции (стрелки указывают изменение концентрации и температуры в оптимальном процессе, соответственно исходным состояниям а и Ь).

Таким образом, для проведения обратимых экзотермических реакций можно подобрать такой профиль температур в печи, при котором будут обеспечиваться оптимальные условия проведения процесса. [c.11]

На рис. VIII.7 представлены контуры постоянных значений 0 и Л для обратимой экзотермической реакции первого порядка контуры для любой [c.227]

При проведении процесса в адиабатических условиях neKOTopi.ix преимуществ можно добиться, комбинируя реакторы идеального смешения с трубчатыми реакторами (см. библиографию на стр. 252). Мы видели, что в изотермическом реакторе скорость реакции монотонно уменьшается с увеличением степени полноты так что при проведении процесса в реакторе идеального смешения всегда требуется большее время контакта, чем в трубчатом реакторе. Это положение остается верным и для эндотермических реакций, проводимых адиабатически. Однако, мы видели, что при адиабатическом проведении обратимой экзотермической реакции скорость реакции сначала возрастает, а затем падает. Если построить график зависимости fo) от i вдоль адиабатического пути, проходящего через точку I = о, г = T a, то получится кривая, подобная изображенной [c.246]

Однако в случае обратимых экзотермических реакций, которые в промышленной практике занимают ведущее место, повышение температуры снижает выход продуктов реакции (принцил Ле-Шателье). Эти два противоречапщх обстоятельства тем-пературно заппсимости, т, е. 1) желательное с увеличением температуры повышение скорости реакции и одновременно с этим 2) крайне псжелательиое понижение выхода—разрешается в практике применением катализаторов. [c.229]

Однако прежде чем перейти к разбору примеров оптимизации адиабатических реакторов, необходимо остановиться на некоторых общих свойствах обратимых экзотермических реакций, оеущсствляе-рлых в адиабатических условиях. [c.122]

Пример 111-11. Для обратимой экзотермической реакции (III, 194), проводимой в ступенчатом адиабатическом реакторе идеального вытеснения, имеющем N ступеней, найти минимальное время пребывания х реагентов в аппарате и распределение его по ступеням, обеспечивающее заданную степень превращения исходпого реагента А. [c.125]

Рис. 111-22. Температурные профили ступенчатого адиабатического реактора для обратимой экзотермической реакции, по-строеии1,1е в координатах степепь превращения — температура .

Обратимая экзотермическая реакция. В случае обратимой экзотермической реакции повышение температуры ускоряет обратную реакцию сильнее, чем прямую, так что равновесие процесса смещается в нежелательную сторону. При некоторой температуре скорость образования целевого продукта г (С, Т) проходит через максимум эта оптимальная температура зависит от состава реагирующей смеси, уменьшаясь по мере уменьшения концентрации исходного вещества. Таким образом, вначале, пока еще не накопилось значительное количество конечного продукта, процесс выгодно вести при высокой температуре, чтобй увеличить скорость пряМой реакции, а затем температуру следует снижать, чтобы, сместив равновесие в нужную сторону, добиться максимального выхода целевого продукта. Температура в каждом сечении реактора должна быть выбрана так, чтобы скорость образования целевого вещества в этом сечении была максимальной, т. е., чтобы выполнялось равенство [c.367]

НЫ11 температурный профиль в реакторе идеалыюго вытеснения для обратимой экзотермической реакции при наличии ограничений на ее температуру. [c.318]

Стремление к быстрому проведению обратимых экзотермических реакций путем повышения температуры также приводит к удалению от состояния равновесия. Во избежание этого приходится делить реакционное пространство на части (например, слой катализаторана многие более тонкие слои). Сначала, когда концентрация исходных веществ велика (мала степень превращения), реакция проходит быстро, приближаясь к состоянию равновесия, соответствующего высокой температуре в этой части аппарата (выгодной по скорости превращения и невыгодной по положению равновесия). В несколько этапов снижают температуру проведения процесса, достигая более выгодного положения равновесия (вследствие чего возрастает движущая сила), но скорость превращения при этом уменьшается как в результате понижения [c.423]

На этом мы заканчиваем краткий обзор различных схем реакций, для которых определены оптимальные температуры и оптимальные температурные последовательности Подробности нахождения оптимума читатель может найти в литературе однако одрш пример обратимой экзотермической реакции будет рассмотрен в следующем параграфе. [c.140]

Точка пересечения кривой х (S) для обратимой экзотермической реакции с горизонталью х = 1 имеет особый смысл [13]. Нетрудно убедиться, что она соответствует такому режиму процесса, при котором койцентрация ключевого вещества на выходе реактора минимальна и, следовательно, достигается максимальный выход конечного продукта. Действительно, из соотношения (VIII.49) следует, что при t (г) = дС t)/dT = О X (О = 1- Если при выборе оптимальной температуры на входе реактора учитывается стоимость аппаратуры и катализатора, то в оптимальном режиме должна достигать минимального значения функция [c.341]

Произвольная система реакций. Внимательный читатель заметит нестрогость рассуждений, использованных выше при вычислении оптимальной температуры. Выбор температуры в каком-либо сечении реактора влияет на скорость реакции не только в данном сечении, но и во всех сечениях реактора, лежащих ниже по течению или (в случае периодического процесса) во все последующие моменты времени. Полученный результат для оптимальной температуры обратимой экзотермической реакции оказывается, как это будет ясно из нижеследующего, правильным. Однако, если пытаться, например, искать оптимальное распределение температуры для процесса, включающего две последовательных реакции Aj A3, [c.368]

Условие температурного оптимума (IX.71) сводится к виду г п = 0 т. е., как и в реакторе идеального вытеснения, температура реакции повсюду должна локально максимизировать скорость образования целевого продукта. Согласно этому условию, т шература должна повсюду равняться максимально допустимой при ироведаищс необратимой или обратимой эндотермической реакции в обратимой экзотермической реакции она определяется уравнением (ГХ.З) или (IX.5). Оптимальное время контакта равно [c.389]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология