Определение оптимальной температуры экзотермической реакции

Рис. 1Х-34. Определение оптимальной температуры экзотермической реакции.

Рис. 111-69. Графическое определение оптимальной температуры экзотермической реакции второго порядка типа А + В С -f О.

Для обратимых экзотермических реакций, сопровождающихся побочными процессами, определение оптимальных температур более сложно. То же относится и к обратимым эндотермическим реакциям. В последнем случае с ростом температуры возрастает не только скорость реакции, но и равновесная степень превращения. [c.108]

Таким образом получено, что оптимальная температура в реакторе идеального вытеснения в случае обратимой экзотермической реакции должна уменьшаться от входа в реактор к его выходу. Для того чтобы найти закон этого снижения как функцию времени пребывания т, необходимо проинтегрировать уравнение (111,116) с учетом полученного выражения (111,139), которое используется при определении оптимальной температуры для любого значения степени превращения исходного реагента А. Найденное в результате интегрирования уравнения (111,116) значение степени превращения в каждом сечении реактора при- меняют затем для расчета оптимальной температуры с помощью выражения (111,139). [c.121]

Большое значение для развития теории и практики катализа имели работы Г. К. Борескова о влиянии процессов переноса тепла и вещества на скорость контактных реакций и избирательность действия катализатора (развитие метода определения оптимальной пористой структуры катализатора в зависимости от удельной каталитической активности, кинетики реакции и условий ее проведения). Вытекающие отсюда рекомендации нашли широкое применение при разработке способов приготовления промышленных катализаторов [353, 354]. Г. К. Боресковым рассмотрен также ряд общих кинетических закономерностей. На основе введения понятия молекулярности реакции, которая равна числу молекул реагирующего вещества, установлено общее соотношение между разностью энергий активации обратной и прямой реакций и тепловым эффектом реакции. Дано общее выражение для скорости обратимых реакций. Предложен метод определения молекулярности на основе соотношения между величинами термодинамического и кинетического изотопных эффектов. Введено понятие оптимальной температуры обратимых экзотермических реакций и оптимальной кривой изменения температуры с ростом глубины превращения. Предложен метод определения оптимальных температур из кинетических данных. Установлено, что кинетические закономерности [c.64]

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]

В качестве второго примера приведем решение более сложной задачи — определение оптимальной температуры обратимой экзотермической реакции [c.69]

Необходимость применения принципа технологической соразмерности может быть показана на примере процесса абсорбции газа жидкостью с одновременной сильно экзотермической реакцией. В этом случае развитие поверхности соприкосновения фаз, к которому обычно стремятся при проведении процессов такого типа, целесообразно только в определенных пределах. При возрастании скорости абсорбции увеличивается количество теплоты, выделяемой в единице объема аппарата, а следовательно, повышается температура системы (рис. 1Х-73,а). Вследствие увеличения температуры возрастает равновесное давление газа над жидкостью ро (рис. 1Х-73, б) и уменьшается движущая сила процесса р — ро-Таким образом, процесс будет протекать вдали от состояния равновесия. Изменение величины движущей силы с повышением температуры представлено на рис. 1Х-73, в. Скорость абсорбции возрастает с развитием поверхности соприкосновения фаз и увеличением температуры в соответствии с зависимостями, рассмотренными в разделе УИ1. Резюмируя, можно утверждать, что существует оптимальная величина поверхности соприкосновения фаз для определенных условий отвода теплоты Из системы при данном тепловом эффекте реакции, обеспечивающая максимальную скорость процесса (рис, 1Х-73,г). [c.422]

При смещенных обратимых экзотермических процессах каждой степени превращения соответствует строго определенная оптимальная температура, и в итоге для реакции в целом наиболее благоприятен переменный, падающий температурный режим. В этих случаях общий к. п. д. нужно вычислять не по уравнению (5.1.3), так как концентрационные к. п. д. начинают зависеть от температуры, а по формуле (5.1.3а) как отнощение объема эталонного аппарата к вычисленному для фактического режима. [c.313]

Задача определения оптимальных температур и необходимого количества катализатора будет рассмотрена сначала в общем виде, применимом ко всем обратимым экзотермическим химическим превращениям, не сопровождающимся побочными реакциями . [c.232]

Для обратимых экзотермических реакций каждой стадии контактирования соответствует своя оптимальная температура. Чем выше степень превращения, тем ниже эта оптимальная температура. Значение оптимальной температуры определяется величиной энергии активации прямой реакции и молекулярностью реакции. Этот вывод справедлив для всех обратимых экзотермических реакций, в частности для реакций синтеза аммиака, конверсии окиси углерода и синтеза метанола. Наибольшая интенсивность процесса достигается при определенном снижении температуры с ростом степени превращения. [c.339]

Теоретические основы. Изомеризация алканов является равновесной реакцией, гфотекающей с небольшим экзотермическим эффектом — в диапазоне от 2 до 20 кДж/моль. Теплота реакции мало изменяется с температурой. Относительная термодинамическая устойчивость алканов тесно связана с их строением. Энтальпия и энтропийный фактор в равной мере влияют на относительн Ж термодинамическую устойчивость изомерных углеводородов. Существует определенное, оптимальное для данной длины цепи количество заместителей, а значит и оптимальное соотношение нормальных, MOHO-, ди- и триметилзамещенных углеводородов. Низкие температуры термодинамически обусловливают большие равновесные концентрации изомеров высокой степени разветвления, особенно для алканов С (рис. 12.120). [c.890]

Константа равновесия Кс для экзотермической реакции уменьшается с увеличением температуры, в то время как константа скорости возрастает с повышением температуры. Отсюда следует, что максимальная скорость реакции будет иметь место при оптимальной температуре и при определенной степени превращения (рис. 1Х-34). [c.705]

Труднее создать определенный температурный режим при проведении обратимых экзотермических реакций. В этом случае оптимальной является не какая-то одна температура, а температурная последовательность процесс необходимо приблизить к ЛОТ, т. е. начинать при высокой температуре, а затем, по мере увеличениях, температуру необходимо снижать. [c.160]

Таким образом, для экзотермических обратимых процессов оптимальными являются политропические режимы с вполне определенными распределениями температуры в зоне катализа для каждой реакции. [c.237]

В определенных условиях для ведения обратимых экзотермических реакций не исключается применение новых схем с катализаторами-теплоносителями. При работе с псевдожидкими контактами обязательно секционирование с многоступенчатым изменением температуры сообразно ходу оптимальных температур. При ведении несмещенных обратимых процессов с относительно невысокими степенями превращения (за один проход) обычно необходима рециркуляция непрореагировавшей части сырьевой смеси после отделения от нее продуктов реакции. [c.419]

К сожалению, дать единое определение к. п. д. реактора, которое включало бы все показатели, зависящие от точности соблюдения оптимальных условий (скорость, выход, степень превращения), слишком сложно уже хотя бы потому, что одно и то же отклонение от оптимальных условий по-разному отражается на разных показателях. Например, повышение температуры увеличивает скорость реакции, но в случае сложных реакций может одновременно вызвать снижение выхода. Кроме того, оно вызывает и смещение равновесия обратимых реакций — положительное для эндотермических и отрицательное для экзотермических реакций. Поэтому при определении к. п. д. приходится ограничиваться влиянием условий реакции [c.16]

Оптимальный температурный режим обратимого экзотермического процесса заключается в постепенном понижении температуры от начала к концу процесса в соответ-/ствии с оптимальными температурами последовательных стадий превращения [8]. Для определения оптимального температурного режима таких процессов достаточно иметь экспериментальные данные о кинетике накопления целевого продукта в ходе реакции при различных температу- рах. Методика определения описана в [9]. [c.41]

Раствор латекса, содержащего резорцино-формальдегидную смолу, для пропитки погружением часто готовят с помощью устройств переработки каучука, смещи-вая резорцин и формальдегид в определенном молярном отношении в щелочной среде. Смесь выдерживают около 6 ч при комнатной температуре, а затем добавляют к НК, БСК, винилпиридиновому латексу или смесям этих материалов. Смеси для пропитки погружением должны созревать от 12 до 24 ч. Так как реакция резорцина и формальдегида экзотермическая, крайне трудно поддерживать постоянную температуру в ходе реакции и в процессе созревания. Поэтому в сочетании с НК, БСК или винилпиридиновыми латексами применяются предварительно сконденсированные и обработанные катализатором резорцино-формальдегидные смолы (например, новолак с оптимальной и постоянной степенью конденсации). Затем добавляется формальдегид для сшивания смолы и исключения процесса созревания. Содержание смолы в смеси для пропитки погружением связано с содержанием каучука в латексе (обычно около 20%). Содержание твердой фазы в подобной смеси подбирается в зависимости от используемых волокон (например, 10-15% для вискозы 15-20% для найлона 20% или больше для полиэфирного волокна). Поглощение смеси должно составлять 5-8% для вискозы и до 15% для более тяжелых найлоновых тканей. Для вискозы латексный компонент состоит из смеси БСК и ви-нилпиридиновых латексов, причем их соотношение варьирует от 80 20 для вискозы стандартной прочности и до 20 80 — для высокопрочной. Для найлона применяют 80-100% винилпиридинового латекса. [c.65]

По мере увеличения температуры при проведении обратимой экзотермической реакции в реакторе полного вытеснения возрастает скорость прямой реакции, но одновременно снижается максимально достижимая степень превращения. Таким образом, на входе, где реагенты далеки от равновесного состава, предпочтительно иметь высокую температуру, а на выходе — сдвинуть равновесие в сторону более полного превращения реагентов за счет понижения температуры реагирования. Отсюда следует возможность подбора оптимального температурного профиля по длине реактора или по каскаду реакторов либо по времени в реакторе периодического действия. Определение последовательности температур реагирования, близкой к оптимальной, может быть выполнено, например, следующим образом. По уравнению скорости реакции вычисляется ее зависимость от степени превращения X и температуры Т. Результаты расчетов наносятся в виде кривых в координатах г — X (рис. 6.9) с температурой в качестве параметра Т1. < Гг < Гз). (В случае реакции первого порядка изотермы на рис. 6.9 становятся прямыми линиями). Оптимальным условиям относительно максимального значения скорости реакции соответствует огибающая изотермических кривых. Время реагирования Тк, необходимое для достижения заданной конечной [c.116]

Предложен также метод автотермического крекинга [153], в котором необходимая температура в зоне реакции поддерживается путем подачи вместе с сырьем определенного строго контролируемого количества кислорода. Однако этот процесс еще требует значительной доработки, так как существуют значительные различия в факторах, определяющих оптимальные условия экзотермического окисления и термического расщепления сырья при получении олефинов. [c.25]

Движущую силу процесса можно увеличить, повышая концентрации реагентов С и давление Р до оптимальных значений. Перемешивание приводит к увеличению к только в случаях медленной диффузии реагентов в зону реакции. Температура — наиболее универсальное средство интенсификации технологических процессов, повышение ее ускоряет химические реакции и в меньшей степени диффузию. Однако рост температуры ограничен термостойкостью материалов и в обратимых экзотермических процессах приводит к уменьшению АС. Таким образом, интенсифицирующее действие всех параметров технологического режима, за исключением действия катализаторов, возможно лишь до определенного предела. [c.20]

На базе механизма Л. С. Касселя построены математические модели процесса пиролиза метана [2]. Причем, поскольку реакции (3.15), (3.16) протекают с очень большой скоростью, в расчет заложена упрощенная схема, не учитывающая указанных выше реакций. Результаты численного интегрирования такой модели [19 для адиабатических условий в струе плазмы (рис. 3.15) показывают, что в начале процесса за счет эндотермического эффекта реакции температура быстро снижается (темп охлаждения смеси 10 —10 ° град/с), что приводит к автозакалке продуктов реакции. После достижения максимальной концентрации ацетилена температура смеси начинает повышаться за счет экзотермических реакций образования углерода, по мере роста температуры разложение ацетилена ускоряется, что указывает на необходимость закалки продуктов пиролиза. Максимумы концентраций этилена и ацетилена разделены, это может быть использовано при управлении процессом и определении оптимальных размеров реакционной зоны. [c.159]

Приведенные выводы и уравнения приложимы только к экзотермическим процессам, проводимым при температурах, более низких, чем равновесные, при достигнутых степенях превращений. В этих условиях скорость прямой реакции увеличивается с температурой медленнее по сравнению с обратной, чем и объясняется образование максимумов результирующих скоростей при вполне определенных температурах, именуемых оптимальными. [c.239]

Для сложных последовательных, а также обратимых экзотермических процессов обобщенное определение термодинамических к. п. д. реакционных устройств встречает известные затруднения. В этих случаях особенно большое значение приобретают интервалы глубин превращений и степень приближения конечных температур к равновесным для обратимых реакций. Для каждого такого процесса необходимо определять оптимальный режим и соответствующее ему значение объема эталонного аппарата с вычислением в итоге величин к. п. д. по уравнению (5.1.3а). Не останавливаясь на рассмотрении отдельных конкретных задач, можно указать, что для большинства обратимых экзотермических процессов значения термодинамических к. п. д. всегда получаются меньшие, чем определяемые по уравнениям (5.2.5), (5.2.6) и (5.2.8), без учета специфики этих реакций. [c.322]

Синтез высших спиртов из окиси углерода и водорода осуществляют на железном катализаторе при давлении 200 ат и температуре 160—190° С. Этот процесс можно отнести к группе сильно экзотермических реакций, для которых при определенных условиях (критических условиях воспламенения поверхности катализатора) достигается некоторая температурная граница. Выше этой границы невозможны стационарные режимы в кинетической и внутридиф-фузионной областях. Выбор оптимального реактора для процесса с такими характеристиками связан с учетом многих факторов. Проведенный анализ показал, что наиболее выгодным является изотермический реактор. Изотермический режим легко может быть осуществлен при проведении синтеза во взвешенном слое катализатора. Применение взвешенного слоя катализатора позволяет значительно интенсифицировать процесс, более полно использовать активную поверхность катализатора. [c.168]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология