ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние типа потока на избирательность из "Основы химической технологии" Сравнение протекания ХТП в различных потоках проводят по достигаемой степени превращения при одинаковых объемах реакционных зон, по необходимым объемам реакционных зон при заданной степени превращения, по избирательности и другим характеристикам. При сравнении принимают одинаковыми начальные условия протекания ХТП (Гвх, концентрации, давления, размеры частиц и др.), хотя каждому виду потока присущи свои рациональные значения входных параметров проведения процессов. Таким образом, проводимое ниже сравнение является в определенной мере условным. [c.114] Рассмотрим протекание простых реакций при изотермическом температурном режиме. Сравнение проведем по объемам реакционных зон потоков идеального вытеснения Яр. в и потоков смешения ир. с, необходимых для обеспечения одной и той же степени превращения. [c.114] Из выражения (6.30) можно сделать два вывода а) Vp. e при изотермическом режиме всегда меньше Vp. с б) чем выше X, тем больше соотношение объемов Ур. с/ир. в- Кроме того, как показывает анализ протекания реакций различного порядка, с увеличением порядка реакции при одинаковых значениях X соотношение объемов увеличивается (рис. 6.27). [c.115] Рассмотрим более сложный случай, когда протекание процесса сопровождается значительным выделением или поглощением теплоты. В потоках идеального вытеснения, как правило, процесс протекает в таком случае при адиабатическом температурном режиме, а в потоках полного смешения — при изотермическом. [c.115] Если в реакционную зону потока полного смешения подводится теплота, то, как показано в разд. 6.3.3, Тс может быть близка к Гмакс и существенно превышать Тв. В этом случае необходимо сравнивать отношение дви йущих сил ДСв/АСс (которое больше 1) и отношение средних значений констант скоростей кв/кс (которое меньше 1). [c.116] Если протекает экзотермический процесс, то средняя температура Тс и среднее значение константы скорости fee в реакционной зоне потока полного смешения во всех случаях выше соответствующих значений Тв и кв (рис. 6.29) и для выбора рациональных условий проведения процесса необходимо сопоставление соотно шений ДСв/АСс и кс/кв. В большинстве случаев при высоких зиа чениях тепловых эффектов, начальных концентраций исходны веществ и степеней превращения АСв/АСс кс/кв, и ХТП рацио нальио проводить в потоках смешения с изотермическим темпера турным режимом. При этом наиболее очевидно их преимуп1,еств проявляются при отводе теплоты из реакционной зоны (см. разд. 6.3.3). [c.116] Анализ уравнения (6.35) показывает, что на избирательность могут влиять многие параметры технологического режима. Например, отношение kilk зависит от типа катализатора и размера его частиц, температуры, давлеиия. Сильно влияет на избирательность и концентрация исходного реагента, поскольку при X = onst Сл Сд, о. [c.117] Если порядок реакции получения целевого продукта В больше, чем порядок реакции образования побочного продукта D, т. е. если Дт 0, то избирательность повышается с ростом Сд. В этом случае целесообразно перерабатывать смесь с повышенной начальной концентрацией вещества А. Процесс выгодно проводить в потоке идеального вытеснения, так как средняя концентрация исходного вещества Ga, в по длине реакционной зоны такого потока при одинаковых степенях превращения будет выше концеитрации А в реакционной зоне потока полного смешения Сл, с (см. рис, 6.26). [c.117] Когда Д/я О, фр 1/Сд 1 В этом случае целесообразно работать с низкими начальными концентрациями А и проводить ХТП в потоках полного смешения. [c.117] Здесь Я] и Ег — эиергии активации образования целевого и побочного продуктов Л — коэффициент, зависящий от механизма реакции и природы катализатора. [c.117] 2 н н( / 2, процесс выгодно проводить в потоке идеального вытеснения, в котором устанавливается пониженная температура и достаточно высокая концентрация вещества что должно обеспечить повышенную избирательность. [c.118] Когда 2, но m Шз, ири проведении ХТП в любом из рассматриваемых потоков наблюдают противоречивое влияние ко1щентрационного и температурного факторов на избирательность. Так, концентрационный режим для потоков идеального вытеснения благоприятно воздействует на избирательность (обеспечивается высокая средняя концентрация вещества А), но адиабатический температурный режим не всегда обеспечивает требуемую высокую среднюю температуру по длине реакционной зоны. [c.118] Аналогичная ситуация возникает, когда Е , по т . В этих случаях необходимо дополнительно количественно сравнить влияние концентрационного и температурного факторов на избирательность, а затем уже выбрать тип потока, в котором целесообразно проводить процесс. [c.118] Если необходимо обеспечить высокую избирательность при протекании эндотермического процесса, то следует помнить, что по дл те реакционной зоны потока полного смешения устанавливается температура Гс более низкая, чем средняя температура реакционной зоны потока идеального вытеснения (см. рис. 6.28). В этом случае можно рекомендовать проведение ХТП в потоке полного смеи1е]Н1я, если Е С , а И] т . При Е 2 и от. т,п ХТП выгодно проводить в потоках идеального вытеснения. [c.118] Избирательность последовательных реакций зависит также от соотношения скоростей их протекания, а выбор типа потока, в котором рационально проводить ХТП, обусловлен характером изменения концентраций и температуры по длине реакционной зоны. [c.118] Из соотношения (6,41) следует, что избирательность тем больше, чем выше концентрация исходного реагента Сд и отношение k lk . Поэтому, исходя из концентрационного фактора, ХТП предпочтительно проводить в потоке идеального вытеснения, средняя концентрация вещества А в котором вьппе, чем в реакционной зоне потока полного смешения (см, рис. 6.26). Это всегда справедливо, если тепловые эффекты невелики и процесс протекает при изотермическом температурном режиме. [c.118] Если 1 2, т. е. Д О, то проведение процесса при повышенной температуре способствует увеличе1шю избирательности. Для потока идеального вытеснения это будет наблюдаться при протекании эндотермических процессов (см. рис. 6.28). [c.119] При ] 2 необходимо стремиться к проведению ХТП при пониженных температурах. В этом случае эффективность проведения процессов в потоке идеального вытеснения будет максимально проявляться для эк.зотермических реакций (см. рис. 6.29). [c.119] Во всех других вариантах эффективность проведения ХТП в реакционной зоне потоков идеального вытеснения будет несколько снижаться из-за отрицательного воздействия на избирательность адиабатического температурного режима. Для таких случаев более эффективным может оказаться проведение ХТП в секционированном потоке полного смешения. [c.119] Вернуться к основной статье