Сложные реакции целевых продуктов

Средняя скорость образования продуктов сложных реакций, характеризующая производительность реакционной аппаратуры, зависит от схемы реакции, целевого продукта и типа реакционного аппарата. [c.283]

Качественную и количественную оценку процессов со сложными реакциями удобно проводить, используя понятие селективности процесса. В данном случае величина селективности равна отношению количества образовавшегося целевого продукта к количеству превращенного исходного компонента [c.34]

Активность катализаторов определяется их способностью увеличивать скорость химических реакций, в которых они участвуют. Но, так как сами каталитические реакции являются сложными процессами, состоящими из многих физико-химических стадий, то определение истинной активности катализаторов достаточно сложно. Обычно ее оценивают по выходу целевых продуктов в стандартных условиях испытания. [c.140]

При проведении сложных реакций, кинетика которых описывается не одним уравнением скорости, к реактору предъявляются взаимоисключающие требования — минимальный размер и максимальный выход целевого продукта. На практике ввиду сложности выделения основного продукта из реакционной смеси и высокой стоимости исходных веществ (по сравнению с расходами на амортизацию оборудования) определяющим фактором является обычно избирательность процесса. [c.245]

Продукты сульфирования нефти. Смесь, образующаяся в результате сульфирования нефти, состоит из трех сложных по составу веществ, которые условно можно назвать масла, кислый гудрон, кислотный остаток. Основные целевые продукты внутрипластового сульфирования — сульфокислоты — содержатся в кислом гудроне и в меньшей степени в кислотном остатке. Общий выход водорастворимых сульфокислот при благоприятном соотношении вступающих в реакцию нефти и Н25 04 может достигать 300 кг на 1 т кислоты. Оптимальное соотношение обеспечивается при использовании реагента с 80—85 %-ной концентрацией Н25 04. [c.141]

Последовательные реакции. При обсуждении особенностей диффузионной кинетики сложных процессов следует прежде всего подчеркнуть, что понятие области протекания реакции имеет смысл применительно к каждой отдельной реакции, но не к процессу в целом. Действительно, один и тот же процесс может включать как медленные, так и быстрые реакции, которые при одних и тех же условиях могут протекать в различных областях — диффузионных или кинетических. Одной из главных характеристик процесса, состоящего из нескольких одновременно протекающих реакций является его селективность (избирательность), т. е. отношение скорости образования целевого продукта к скорости расходования исходного вещества. На избирательность процессов, включающих последовательные реакции, определяющее влияние оказывает соотношение скоростей диффузии и дальнейшего превращения промежуточных [c.140]

Рассмотрим задачу обработки экспериментальных данных при разработке математических моделей реакций, описываемых простейшими кинетическими схемами- Фактически под этим понимаются достаточно простые методы определения порядков единичной реакции и констант ее скорости, не требующие применения вычислительной техники. Такие методы могут оказаться полезными не только для простых, но и для сложных реакций, когда исследуется брутто-реакция превращения исходного вещества или интересным является формальная кинетика образования целевого продукта. Поэтому для целостности изложения напомним эти методы, хотя некоторые из них достаточно подробно описаны в ряде монографий, например 151. [c.424]

Селективностью называется отношение количества целевого продукта к общему количеству продуктов. Она характеризует процессы, в которых протекают сложные параллельные и последовательные реакции с получением нескольких продуктов. [c.19]

Прн получении ответов на эти вопросы осуществляют расчет реактора и разработку стратегии управления, при которой целевые продукты производятся с заданной скоростью и наименьшими затратами. Основные соображения, положенные в основу настоящей книги, заключаются в том, что такие вопросы можно решать не частными, а общими методами поэтому содержание монографии ограничено рассмотрением общих вопросов, относящихся к химическим реакторам. Сначала исследуется изотермический процесс в модельных реакторах нескольких типов. Затем рассматриваются различные более сложные процессы, в которых учитывается движение потока в промышленных реакторах, тепловые эффекты реакции, условия перемешивания реакционной смеси и экономические требования. [c.11]

Выше были рассмотрены элементарные расчеты реакторов в применении к простым реакциям, причем особое внимание уделялось зависимости степени превращения от времени реакции или объема реактора. В случае более сложных реакций, таких, как параллельные и консекутивные, получается несколько продуктов некоторые пз них могут быть целевыми Р, < ), другие — побочными (X, V). Естественно, что в результате процесса должна быть достигнута не только максимально возможная степень превращения, но и высокая селективность. [c.61]

Так как при исследовании сложных реакций различают три вида веществ (реагенты, целевые и побочные продукты), часто удобно выражать состав реакционной смеси треугольной диаграммой. Концентрации веществ должны быть выражены в таких единицах, чтобы их сумма была постоянной в любой точке треугольника. [c.67]

Если удерживание в реальном трубчатом реакторе приводит к значительному уменьшению производительности, то для получения той же степени превращения, что и в идеальном трубчатом реакторе, требуется больший реакционный объем. Следует также иметь в виду, что для некоторых сложных реакций от распределения времени, пребывания зависит не только превращение, но и селективность. Это особенно существенно в случае консекутивных реакций, когда один из промежуточных продуктов целевой. Его выход проходит через максимум в зависимости от загрузки реактора. Как максимальный выход, так и отвечающая ему загрузка реактора снижаются при возникновении продольного перемешивания. Это показано в приводимом ниже примере. [c.97]

Выход целевого продукта может зависеть от условий перемешивания и в случае сложных реакций. Так, на рис. 111-14 показаны пути реакции для параллельных реакций различного порядка по реагенту А. При полном перемешивании и высокой степени превращения выход продукта Р больше из-за низкой концентрации А во всем реакционном объеме когда т оо, возможно получение даже чистого Р, но скорость реакции при этом бесконечно мала. В отсутствие смешения каждый элемент объема (или каждая капелька) пред- [c.104]

В сложных реакциях выход целевого продукта определяется не только температурой (или интервалом температур), но и другими переменными, такими, как время реакции (или время пребывания) и тип реактора. Если побочные реакции сопровождаются значительными тепловыми эффектами, важно учесть характер подачи или отвода тепла. [c.143]

Степень сегрегации оказывает заметное влияние на ход процессов и, в первую очередь, на соотношение целевых продуктов, если смешение реагентов сопровождается сложными реакциями, которые начинают протекать в данной системе до того, как компоненты успеют полностью смешаться. [c.317]

В соответствии с современными представлениями реакция алкилирования протекает по сложному многомаршрутному -меха-низму, причем долевое участие отдельных направлений зависит от природы и структуры катализаторов, алкилирующих агентов и растворителей, соотношения компонентов и условий проведения реакции, структуры образующихся комплексов, распределения электронной плотности в атакующей группе и ароматическом углеводороде, геометрических факторов (как от объема алкильного заместителя, так и от объема комплекса катализатора и алкилирующего агента) и т. д. Изменение условий реакции алкилирования и теоретически обоснованный состав компонентов исходной реакционной смеси позволяют управлять соотношением термодинамических и кинетических факторов, что дает возможность априорно определять состав целевых продуктов. [c.218]

Поясним указанные понятия на примере НФЗ в химии и химической технологии. В задачах планирования сложного органического синтеза молекул понятие состояние — это различные молекулы сырья, полупродуктов и целевых продуктов. Операторы — это различные реакции, обеспечивающие превращения молекул. Исходное состояние соответствует молекулам исходного сырья, целевое состояние —молекулам целевых продуктов. [c.58]

Для гетерогенных систем, так же как и для гомогенных, могут быть построены характеристики. В качестве примера рассмотрим систему, схема которой показана на рис. IV.8, а. Она состоит из смесителя III, реактора вытеснения I и двух сепараторов (111 и Из), в одном из которых отделяется вещество Ai, а в другом — A3. Целевой продукт получается в результате сложной обратимой реакции Ai =<= Aj A3. [c.122]

Формула (7.2) показывает, что для сложных реакций, к которым относятся практически все реакции процессов нефтепереработки и нефтехимии, активность катализатора по целевому продукту пропорциональна скорости его накопления. Очевидно также, что = Л5. Поэтому в нефтехимической практике обычно используют величины Д и 5 как более удобные для экспериментального определения. [c.361]

Во многих химических реакторах применяется рецикл для того, чтобы получить желательный уровень конверсии или выхода целевого продукта процесса. В результате возникает обратная связь или по сырью и (или) по энергии, приводящая в некоторых случаях к множественности стационарных решений. Анализ таких ситуаций см. в [327, 336, 379], а экспериментальные результаты, подтверждающие теоретические предсказания, - в [385]. Познакомиться с гораздо более сложным для описания и анализа случаем, когда в химическом реакторе имеет место несколько почти одновременно протекающих реакций, можно в [228, 328, 341, 398]. [c.228]

Еще более трудны для анализа и расчета практически важные случаи реакций с последовательными и параллельными стадиями. Если, например, при окислении этилена воздухом целевым продуктом является окись этилена, то за счет обратного перемешивания или избыточного количества катализатора, встреченного на пути данной струйкой газа, молекулы полученной окиси этилена могут окислиться дальше до ненужного конечного продукта полного окисления СО2, т. е. сгореть . Моделирование и масштабирование подобных сложных и многоступенчатых каталитических процессов для аппаратов кипящего слоя представляет весьма большие трудности. [c.186]

Целевым веществом называют то вещество, для получения которого ведут синтез. Целевое вещество составляет лишь некоторую часть продуктов сложной реакции. [c.233]

Интенсивность действия каталитического яда тем выше, чем больше энергия его химического взаимодействия с активным компонентом катализатора, чем труднее его химическая регенерация или десорбция яда. Обычно дезактивирующая способность каталитического яда растет с увеличением его атомной или молекулярной массы. Так, отравляемость гидрирующих катализаторов никель — оксид хрома соединениями серы, селена и теллура растет от S к Те. С другой стороны, отравление металлических (Pt, Ni) катализаторов органическими соединениями серы (меркаптаны, сульфиды) растет с увеличением длины цеии органического радикала фиксированная на активном участке поверхности атомом серы молекула яда вращающимся вокруг него по поверхности алифатическим радикалом экранирует и ближайшие участки поверхности, препятствуя адсорбции на них компонентов реакции. Частичное отравление энергетически неоднородной поверхности может в случае сложных реакций влиять на течение лишь отдельных стадий, чем можно регулировать селективность каталитического действия и повышать выход целевого промежуточного продукта торможением последних (или параллельных) стадий процесса. Практически важным случаем является дезактивация катализаторов побочными продуктами реакции, отлагающимися на поверхности, например закоксовывание катализаторов нефтехимических про- [c.305]

Во всех случаях, когда кинетическое уравнение неизвестно (наиболее реальная ситуация при поиске и выборе новых катализаторов), единственным объективным критерием каталитической активности является скорость реакции на целом зерне при данном составе реакционной смеси и заданной конверсии в отсутствие искажающих эффектов массообмена. Для сложных процессов, протекающих в разных направлениях, критерием активности катализаторов может быть скорость накопления целевого продукта, т. е. алгебраическая сумма скоростей реакций по независимым маршрутам, ведущим к его образованию и разложению. [c.104]

В сложных реакциях предельный выход (при / = оо) целевого конечного продукта превращения ( р) > может оказаться меньше единицы, даже если все стадии процесса необратимы, из-за параллельно протекающих побочных реакций с расходованием лимитирующего компонента. Если же целевым является промежуточное соединение, то его концентрация в реакционной смеси может проходить через максимум. В этом случае представляет интерес определить время / max, При котором достигается эта максимальная концентрация, и максимальный выход промежуточного соединения (Ср)тах. Все эти величины находят с ПОМОЩЬЮ функций (V.21). Предельный выход, очевидно, определится как значение Ср при t =- оо [c.236]

Третий — в случае, когда катализатор и реагенты процесса известны, точнее, зафиксированы, повысить оптимальность его можно за счет рециркуляции, т. е. использованием преимуществ, создаваемых обратной связью. Варьируя параметрами рециркуляции, можно повысить и мощность реактора по сырью, и абсолютный выход целевых продуктов сложной реакции. Это — технологический подход. [c.11]

Наиболее простым способом получения сложных эфиров является прямая этерификация кислот спиртами в присутствии катализаторов. Реакция протекает достаточно спокойно, быстро, практически без каких-либо побочных реакций и в известных условиях (при выводе из реакционного объема образующейся воды) дает выходы около 100% целевых продуктов [18, 19]. [c.494]

В тех случаях, когда для сложных реакций отсутствует необходимое количество опытных данных или механизм реакции слишком сложен, а кинетический анализ на начальных стадиях изучения процесса затруднен, можно использовать метод гипербол, описанный ранее (смг стр. 306). Анализируются все продукты реакции, и различные компоненты располагаются в три Группы 1) исходные продукты 2) основные или целевые продукты реакции 3) побочные продукты реакции. [c.381]

В области низкотемпературных нецепных радиационных процессов проблема сводится к возможности управления химическими процессами. Для обеспечения высокой избирательности сложного процесса с получением целевых продуктов необходимо гораздо глубже изучить механизм реакций и участвующие в этих реакциях промежуточные соединения. [c.166]

Хотя решение Билу и Амандсона получено для простой реакции, подобный подход может быть распространен и на более сложные реакции, причем результаты, полученные в этих случаях, могут иметь важное практическое значение. Например, если основная реакция сопровождается побочной экзотермической реакцией расщепления, то, как следует из рис, 43, роль побочного процесса может резко возрасти, если температура стенки или другой чувствительный параметр превысит определенную величину. Отсюда следует, что необходимо принимать меры, обеспечивающие поддержание этих параметров ниже критической величины. При этом не всегда удается достигнуть удовлетворительной степени превращения по целевому продукту при соблюдении ограничений по температуре. Такой случай встречается наиболее часто ири проведении некоторых реакций неполного окисления. [c.168]

Эволюционные реакции. Особую группу реакций, включенных в сложный гетерогенно-каталитический процесс, составляют медленные побочные реакции, приводяп] ие к изменению свойств катализатора (модифицированию или отравлению) в результате его взаимодействия с реакционной средой. Как правило, характерное время таких реакций значительно превышает основной временной масштаб т. е. характерное время основных реакций. В отличие от медленных реакций, лимитирующих скорость основного процесса синтеза целевых продуктов, будем называть эти наиболее медленные реакции эволюционными. [c.94]

В общем случае сложной системы реакций первого порядка всегда имеется некоторое оптимальное значение времени пребывания в реакторе, при котором вероятность превращения молекулы исходного вещества в молекулу целевого продукта будет максимальной. Среднее время контакта 5 может быть выбрано таким образом, чтобы оно совпадало с оптимальным. Тогда любое отклонение времени пребывания в цепочке реакторов от средней величины вызовет ухудшенйе показателей процесса. Последние будут наилучшими при минимальной дисперсии распределения, т. е. при одинаковых в случае, когда 3 и N фиксированы и при максимальном когда фиксировано только суммарное время контакта 5. Этот результат впервые получен (более сложным способом) в работе [18]. [c.281]

Большинство исходных данных, необходимых для оптимизации промышленного реактора, можно получить в химической лаборато-рпп. Необходимо иметь сведения о самом дешевом С11 рье, предпочтительной последовательности реакционных фаз при сложном синте.зе, наиболее подходящем катализаторе, возможном нснользованни побочных продуктов и т. п. При оценке результатов экспериментов, связанных с этими вопросами, химик руководствуется в основном полученным выходом целевого продукта. Когда принято решение относительно тина реактора, необходимы дополнительные лабораторные сведения о влиянии переменных процесса па скорости пре-вращепия всех используемых реакций. [c.200]

Однако оптимизация по производительности может пграть очень важную роль при проведении экзотермических обратимых (равновесных) реакций поэтому следует найти промежуточное решение, удовлетворяющее требованию как высокой степени нревращения (для чего нужны низкие температуры), так и высокой средней скорости превращения. Различные проблемы оптимизации, вознпкающие при этом, рассмотрены ниже сделаны также некоторые замечания по температурной оптимизации более сложных реакционных систем, в которых ориентируются главным образом на выход целевого продукта. [c.207]

Изучение кинетики и нахождение удовлетворительного механизма смешанных реакций представляют известные трудности. Тем не менее, хотя кинетика их может быть очень сложной, это не препятствует организации управления смешанными реакциями зная стехиометрические соотношения и скорость реакций, можно легко ими управлять. Например, с одной стороны, если отношение является постоянным, то нельзя изменить соотношение продуктов параллельных реакций первого порядка в реакционной массе. Аналогично, при необратимых последовательных реакциях первого порядка обеспечиваются строго определенные соотношения концентраций целевых продуктов и концентрация промежуточного продукта. С другой стороны, в случае смешанной реакции мы располагаем большими возможностями для управления соотношением продуктов ее в реакционной смесн. Варьируя, скажем, лорядок сливания реагентов (приливая А к В или наоборот), можно совершенно изменить соотношение продуктов реакции. [c.186]

Таким образом, основным условием оптимального проведения сложных реакций является правильный выбор аппаратурного оформления процесса с учетом характера движения жидкости в реакторе. Это условие определяется стехиометрическими соотношениями и наблюдаемой кинетикой реакций. Для обеспечения высокого выхода целевого продукта можно осуществлять процесс при высоких и низких концентрациях (параллельные реакции) или при постоянно соотношении концентраций (последовательные реакции) различных компонентов. В соответствии с. указанным требованием выбирают подходящую гидродинамическую модель, которая может быть реализована в реакторах периодического и пол упер иодического действия идеального вытеснения или в проточном реакторе идеального, смешения при медленном или быстром введении исходных реагентов. [c.199]

В данной работе сформулированы основные принципы моделирования циклических режимов в сложных реакторных системах. Целесообразность их применения демонстрируется на примере гетерогенного реактора низкотемпературного синтеза метанола. Модель базируется на серии допущений, которые определяют гидродинамическую обстановку в аппарате, постадийный механизм экзотермической реакции образования целевого продукта, адиабатичносгь условий проведения процесса, незначительность изменения активности катализатора, нулевой порядок реакции химического превращения, сложный состав объема катализатора. [c.64]

Сопоставление вышеприведенных работ по кинетике гидрогено-лиза глюкозы, сорбита и глицерина показывает различие (иногда существенное) в полученных результатах, которое, очевидно, объясняется (помимо отличий в методике кинетического эксперимента) использованием разных концентраций катализатора и крекирующего агента. Таким образом, полученные в каждой из работ константы скорости, значения энергии активации, предэкспоненци-альные множители имеют локальное значение, так как привязаны к фиксированным значениям остальных параметров. Дальнейшие исследования кинетики этого сложного процесса целесообразно направить на определение истинных порядков реакции каждой из стадий, исследование щелочного ретроальдольного расщепления глюкозы, взаимного влияния концентраций катализаторов гидрирования, расщепления и гомогенных сокатализаторов, влияния дезактивации катализатора в ходе процесса и других факторов. Когда математическая модель будет учитывать влияние всего десятка факторов, воздействующих на выход целевых продуктов при гидрогенолизе, ее можно будет применить для целей оптимизации и управления. [c.131]

Понятия активности катализатора для простых и сложных реакций различны. Для простых реакций, протекающих в одну стадию с единственным целевым продуктом, активность адекватна скорости превращения исходного вещества на данном катализаторе. Для сложных многомаршрутных реакций с промежуточнь м и побочными продуктами понятие скорости образования целевого продукта из исходного вещества в общем виде теряет смысл. Тогда характеристикой катализатора становятся три величины — активность катализатора по превращению исходного вещества (суммарная активность), активность катализатора по целевому продукту и селективность. Через скорости составляющих реакций эти вели-, чины можно представить следующим образом суммарная активность [c.360]

Однако лищь немногие из показанные реакций оказались пригодными в классическом варианте их проведения в качестве методов синтеза целевых соединений, и здесь основным ограничивающим обстоятельством также явилась недостаточная чистота реакции. Действительно, даже в простейшем случае, например, гидратации этилена в присутствии серной кислоты, может образоваться помимо целевого продукта, этилового спирта, также диэтиловый эфир, диэтилсульфат и еще ряд продуктов (схема 2.10), и только при тщательной оптимизации условий реакции (кислотности среды, температуры, скорости подачи этилена, удаления продукта реакции и т, п.) можно обеспечить преимущественное образования одного из этих продуктов. Еще хуже обстоит дело в случае более сложных алкенов, так как при этом ход формально столь же простых реакций дополнительно осложняется возможностью образования продуктов присоединения как по правилу Марковникова (М-аддукт), так и против правила Марковникова (аМ-алдукт). [c.84]

Метод полулогарифмической анаморфозы позволяет не только определять кинетические константы слоншых реакций, но и находить зависимость времени пребывания, обеспечивающего выход целевого продукта, от температуры, т. е. устанавливать оптимальные условия проведения сложных реакций. [c.388]

Исследованию реакции предшествовало изучение гидродинамики холодного слоя катализатора при использовании газа, приближающегося по своим физическим свойствам к парам реакционной смеси при температуре реакции. Изучение гидродинамики позволило определить область существования беспоршневого режима псевдоожижепия катализатора. Эта область в условиях постановки опытов имела сложную конфигурацию, что исключало возможность осуществления ортогонального планирования эксперимента. Поэтому из учета варьирования всех изучаемых независимых переменных опыты были распределены по всей рассматриваемой области с некоторым сгущением в той части, где из теоретических соображений ожидались наибольшие значения выходов целевого продукта. При проведении этой реакции в стационарном слое катализатора [5] выход ароматических углеводородов в основном определяется весовой скоростью подачи н-парафина. В случае же нсевдоожиженного слоя возникают [c.260]

Эти реакции также обнаруживают общую для всех рассмотренных выше реакций особенность — чрезвычайно малая эффективность на единицу израсходованной энергии. С другой стороны, при бопее значительных степенях превращения наблюдаются весьма сложные и загадочные явления. Эти явления в свою очередь в некоторой степени определяются внешними параметрами, папример присутствием каталитических поверхностей. Независимо от того, рассматривать пи энергию радиоактивных излучений как современную роскошь или как недорогое оружие химической технологии будущего, дальнейшие пути развития, если говорить о нецепных радиационных процессах, сравнительно ясны. Поскольку перспективы в этой области требуют высокопзбиратепьного получения целевых продуктов, для возможности управления подобными реакциями настоятельно необходимо глубже понять пх механизм и роль различных возможных промежуточных соединений. [c.158]

Аммиак и амины сравнительно трудно взаимодействуют с алкенами. При высоких температурах протекают сложные реакции с образованием нитрилов в качестве преобладающего продукта. Однако установлено [47, 51 ],. что в присутствии щелочных металлов можно осуществлять реакцию простого присоединения нри сравнительно мягких условиях. Свободные амино-радикалы, получаемые разложением пщроксиламинов, присоединяются к алкенам или 1,3-диенам с образованием диаминов [1 ]. Если реакцию алкенов с аминами инициировать действием перекисей алкилов или светом, то алкилирование протекает при атоме углерода, а не при атоме азота [80]. Алкилирование анилина в кольце действием этилена можно осуществлять с высокими выходами целевого продукта, если применять анилид алюминия или гидрид кальция [33, 77]. [c.236]

Пожалуй, наиболее важной и сложной особенностью процесса циклического адиабатического дегидрирования является сравнительно точное поддержание теплового баланса слоя в реакторе, благодаря чему изменение температуры по высоте реактора во всех циклах остается постоянным и соответствующим заданному режиму. Степень дегидрирования, выход кокса, физическое теплосодержание углеводородного и воздушного потоков — таковы основные параметры, определяющие тепловой баланс реактора. Степень дегидрирования определяется, разумеется, другими соображениями, а именно заданной производительностью установки, т. е. количеством товарных бутана и бутадиена. Выход кокса зависит главным образом от катализатора, эксплуатационные характеристики которого можно выбирать в соответствии с намеченным использованием. Обычно стремятся Ьолучить катализатор, дающий не только высокую избирательность образования целевых продуктов и приемлемые кинетические показатели, но и такой выход кокса, чтобы при сгорании его в реакторе слой катализатора получал количество тепла, равное тепловому эффекту эндотермической реакции дегидрирования. [c.287]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология