ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Условия поддержания устойчивого режима работы реактора из "Общая химическая технология" Решить уравиение теплового баланса — значит найти переменные параметры, при которых будет соблюдаться равенство между приходом тепла и его расходом ( пр = расх). Однако в производственных условиях обычно необходимо, чтобы это равенство соблюдалось при возможно более высокой степени превращения при условии обеспечения устойчивой работы реактора. [c.149] Понятие устойчивости формулируется следующим образом система считается устойчивой, если после наложения какого-либо-возмущения она самопроизвольно возвращается в прежнее состояние при снятии этого возмущения. [c.149] При неустойчивом состоянии незначительное отклонение какого-либо параметра технологического процесса от его. первоначального значения (температуры, концентрации, давления и др.), чтО в производственных условиях всегда может иметь место, приводит к отклонению от стационарного состояния в реакторе это отклонение увеличивается во времени, а режим реактора не возвращается в исходное состояние и после снятия возмущения. [c.149] Из уравнения (УП. 28) следует, что при повышении температуры величина Qx. р стремится к постоянному значению АН, а пр понижении — к нулю. [c.149] Так как количество выделяющегося тепла Qx. р пропорционально степени превращевия Ха, а при установившемся процессе Qx. р == = Сконв, то на осях координат рис. VII. 3 показана также величина Ха, но с учетом соответствующего масштаба. [c.150] Если 5-образную кривую на рис. VII. 3, а совместить с прямой на рис. VII. 3, б и поместить их на общий график, то в зависимости от значения параметров, входящих в уравнения, показанные выше. [c.150] Все точки пересечения кривой и прямой, показанные на рис. VII. 4 (К,Ь,М), соответствуют состоянию теплового равновесия, когда скорость прихода тепла равна скорости расхода тепла. Однако не все режимы, соответствующие точкам пересечения, равноценны и не все могут быть рекомендованы для промышленных условий. [c.150] показанный на рис. VII. 4, а (кривая и прямая пересекаются в точке К), соответствует высокой степени превращения и обеспечивает устойчивую работу реактора, поэтому такой режим представляет практический интерес. Устойчивость режима в этом случае может быть подтверждена следующими примерами. [c.150] рЧ Оконв, поэтому после снятия возмущения процесс также возвратится в положение, характеризуемое точкой К, поскольку отвод тепла больше прихода, и реакционная смесь охлаждается. [c.151] Режим работы реактора, показанный на рис. VII. 4, б (кривая и прямая пересекаются в точке L), соответствует низкой степени превращения следовательно, этот режим практического интереса не представляет. [c.151] Таким образом, взаимное расположение кривой и прямой, показанное на рис. Vn.4,a, с точкой пересечения К соответствует режиму, при котором достигается высокая степень превращения и создается устойчивый режим, следовательно, этот режим представляет наибольший практический интерес. [c.152] Чтобы перевести процесс из невыгодного режима в оптимальный, соответствующий точке К, изменяют параметры технологического процесса и изменяют тем самым взаимное расположение прямой и S-образной кривой. [c.152] например, если сохранить все условия, соответствующие рис. VII. 4, б, но увеличить время пребывания реагентов в реакторе X, то количество выделяющегося тепла Qx. р возрастет [уравнение (VII. 28)]. Соответственно, S-образная кривая сместится влево в положение, показанное на рис. VII. 4, а, когда кривая и прямая пересекаются в точке К. [c.152] Возможно, не изменяя положения S-образной кривой, перемещать линию теплоотвода вправо или влево от ее первоначального положения либо изменять угол ее наклона. Для перемещения прямой вправо повышают температуру реакционной смеси Та на ходе в реактор. Тогда в соответствии с уравнением (в) прямая перемещается в положение, показанное на рис. VII. 4, б иунктиром, при этом прямая и кривая пересекаются в точке К. [c.152] Для уменьшения угла наклона прямой увеличивают концентрацию реагента А в поступающей в реактор смеси (Сд. о). В этом случае уменьшается а [уравнение (VII. 29)]. [c.152] Как видно из рис. VII. 5, при уменьшении угла наклона от до Кг точка пересечения кривой и прямой перемещается из точки L в точку К, соответствующую большому значению Ха и устойчивому режиму. [c.153] При проведении обратимых экзотермических реакций условия осложняются, так как при этом изменяется вид 5-образной кривой (она достигает максимума, а затем снижается). Это объясняете тем, что для обратимых экзотермических реакций равновесная степень превращения Х а уменьшается при увеличении температуры, (рис. VII. 6). [c.153] Из рис. VII. 6 видно, что кривая достигает максимального значения в точке К, а затем снижается, располагаясь вдоль равновесной кривой Ха- Поэтому на практике процесс ведут так, чтобы. [c.153] При эндотермических реакциях происходит поглощение тепла (—АЯ), в этом случае температура реакционной смеси на входе в реактор выше температуры в реакторе. Тогда Qkohb =—Ср (Г-—Го) по уравнению (VII. 29), tga становится отрицательным, а угол наклона будет больше 90°. При таких условиях прямая всегда будет иметь только одну точку пересечения с 5-образной кривоп Крис. VII. 7). [c.153] Перемещение точки пересечения в область высокой степей превращения обычно достигается передвижением прямой вправо. [c.153] Вернуться к основной статье