Целевая реакция имеет более высокий порядок(рис)

Целевая реакция имеет более высокий порядок(рив)

;

А ’;

2 A C;

;

;

;

Вывод: Для одного и того же значения ( когда порядок побочной реакции выше, чем целевой) при данной степени превращения селективность РИС выше, чем РИВ. Единственный случай, когда РИС лучше чем РИВ.

Тоже самое и в первом случае

2А ’;

A C;

;

;

;

;

Вывод: При параллельных реакциях, когда целевая реакция имеет более высокий порядок, чем побочна (при одинаковых степенях превращениях ) выше селективность в РИВ, поэтому он более эффективный.

Случай с последовательными реакциями

А→В→С

;

Рассмотрим реакцию А B C

Для РИС

; Расход В

; Расход А

Если бы по реакции из А образовался только В, то в числителе дроби мы бы записали потому что в этом случае В образовалось столько, сколько А израсходовалось, а это .

На самом деле В образовалось меньше, так как часть У количества из В образовалось У, количество на самом деле , чтобы не прописывать разность , не вводить новые переменные у, есть другой вариант решения задачи.

При введении понятия селективности- долю образования В из А, обозначают в итоге получим сколько у нас В образовалось.

Как и в случае параллельных реакций вид итогового уравнения будет зависеть от того , какого порядка побочные и целевые реакции.

Далее в одну сторону сгруппируем, получится следующее выражение:

(*)

Порядок целевой и побочной реакций одинаковы для расчета селективности.

- очень сильно влияет соотношение констант.

Для РИВа необходимо взять интеграл от (*)

;

Сравним и для одной и той же реакции первого порядка

= ;

1. ;

2. ;

3. ;

Подставляя , при разных , вычислим вычислим соотношение и построим график.

При низких степенях превращениях различие в селективности реакторов мало. При более высоких , различия начинают сказываться.

4.5. Задчи для самостоятельного решения

4.5.1. Расчет производительности реакторов

1. Сравнить удельную производительность каскада реакторов РИС (3 реактора) с одним РИВ для гомогенной реакции первого порядка А→В. Степень конверсии х_А = 0,97.

2. Сравнить удельную производительность каскада реакторов РИС из четырех реакторов с одним РИВ для гомогенной реакции второго порядка А+В→С. Степень конверсии х_А = 0,95.

3. Сравнить удельную производительность РПД и РИВ для гомогенной реакции первого порядка, А→В. Степень конверсии х_А = 0,98.

4. Сравнить удельную производительность РПД, РИВ и каскада РИС из 6 реакторов для гомогенной реакции первого порядка, А→В. Степень конверсии х_А = 0,99.

5. Найти условие максимальной производительности РИС, РИВ для реакции А+В→С, когда реакция гомогенная, х_А = 0,95.

6. Для обратимой экзотермической реакции А↔В найдены К_{С, 298} = 20,5, ∆Н = -75 кДж/моль, k₁ = 4,5∙10⁷ е ^-35600/RT мин^-1. Найти оптимальный температурный профиль для РИВ при х_А = 0,75, если верхний предел равен 106 ⁰ С, а нижний 22 ⁰ С. При пренебрежении ∆Н, R с температурой применять формулу .

7. Сравнить удельную производительность РПД и РИС для гомогенной реакции первого порядка А→С, если х_А = 0,99.

8. Для необратимой экзотермической реакции А→В найдены К_{С, 298} = 28,5, ∆Н = -85 кДж/моль, k₁ = 7,5∙10⁷ е ^-57600/RT мин^-1. Найти оптимальный температурный профиль для РИС( каскад из 3-х реакторов) при х_А = 0,77, если верхний предел равен 76 ⁰ С, а нижний 20 ⁰ С. При пренебрежении ∆Н,R с температурой применять формулу .

9. Рассчитать удельную производительность РИВ, РИС, РПД и каскада РИС (из 2-х реакторов). Сравнить их между собой. Реакция первого порядка В→С. х_А = 0,90.

10. Получить уравнение для расчета производительность каскада РИС из 5 реакторов и сделать сравнительный анализ. Реакция второго порядка. А+Р→Е. х_А = 0,97.

11. Найти условие минимальной и максимальной производительности РПД и РИС, провести сравнительный анализ. Реакция третьего порядка. А+В→С+Д. х_А = 0,99.

12. Рассчитать удельную производительность РПД, РИС, РИВ. Провести сравнительный анализ полученных результатов. Реакция первого порядка В→С. х_А = 0,95.

13. Рассчитать удельную производительность каскада РИС из 2-х реакторов и РИВ, реакция гомогенная, второго порядка. А+В→Д, х_А = 0,97. Предложить такое количество реакторов в каскаде, чтобы при этом количестве производительность РИВ и каскада РИС были примерно одинаковыми.

14. Найти условие минимальной производительности РПД и максимальной производительности РИВ, сделать анализ величины расхождения полученных величин. Реакция первого порядка х_А = 0,95.

15. Для обратимой эндотермической реакции А↔В найдены К_{С, 298} = 17,5, ∆Н = 100 кДж/моль, k₁ = 7,5∙10⁷ е ^-57600/RT мин^-1. Найти оптимальный температурный профиль для РИВа при х_А = 0,77, если верхний предел равен 76 ⁰ С, а нижний 20 ⁰ С. При пренебрежении ∆Н, R с температурой применять формулу .

16. Сравнить удельную производительность РИВ и РИС (каскад из 8 реакторов) для гетерогенной реакции второго порядка А+В→С+Д, степень конверсии х_А = 0,98.

17. Вывести формулу для расчета удельной производительности для РИВа. Найти максимально возможную производительность РИВ, тоже самое проделать для каскада РИС из 2-х реакторов. Сравнить полученные результаты, сделать соответствующие выводы.

18. Вывести формулу для расчета удельной производительности для РИВа. Найти максимально возможную производительность РИС, тоже самое проделать для каскада РИС из 3-х реакторов. Сравнить полученные результаты, сделать соответствующие выводы.

19. Вывести формулу для расчета удельной производительности для РИВа. Найти максимально возможную производительность РИВ, тоже самое проделать для каскада РИС из 7 реакторов. Сравнить полученные результаты, сделать соответствующие выводы.

20. Вывести формулу для расчета удельной производительности для РИВа. Найти максимально возможную производительность РИС, тоже самое проделать для каскада РИС из 2-х реакторов и для РИВ. Сравнить полученные результаты, сделать соответствующие выводы.

21. Вывести формулу для расчета удельной производительности для РИВа. Найти максимально возможную производительность РИВ, РИС тоже самое проделать для каскада РИС из 2-х реакторов. Сравнить полученные результаты, сделать соответствующие выводы.

22. Найти условие максимальной и минимальной производительности РПД, РИВ, РИС для гомогенной реакции первого порядка со степенью конверсии х_А = 0,97.

23. Необходимо вывести формулы для расчета производительности РИВ, РИС. Найти максимально возможную производительность для РИВ и минимальную производительность для РИС. Сделать сравнительный анализ между ними.

24. Для обратимой экзотермической реакции А↔В найдены К_{С, 298} = 29,5, ∆Н = -67 кДж/моль, k₁ = 5,7∙10⁷ е ^-35600/RT мин^-1. Найти оптимальный температурный профиль для РИВ и каскада РИС из 2-х реакторов при х_А = 0,75, если верхний предел равен 106 ⁰ С, а нижний 22 ⁰ С. При пренебрежении ∆Н, R с температурой применять формулу .

25. Рассчитать удельную производительность каскада РИС из 2-х реакторов и РИВ, реакция гомогенная, второго порядка. А+В→Д, х_А = 0,979. Предложить такое количество реакторов в каскаде, чтобы при этом количестве производительность РИВ и каскада РИС были примерно одинаковыми.

26. Рассчитать удельную производительность РИВ, РПД и каскада РИС (из 7 реакторов). Сравнить их между собой. Реакция первого порядка В→С. х_А = 0,97.

27. Сравнить удельную производительность каскада реакторов РИС из четырех реакторов с одним РИВ для гомогенной реакции второго порядка А+В→С, Степень конверсии х_А = 0,95.

28. Рассчитать удельную производительность РИВ, РПД и каскада РИС (из 8-ми реакторов). Сравнить их между собой. Реакция первого порядка В→С. х_А = 0,95.

29. Сравнить удельную производительность РПД, РИВ и каскада РИС из 10 реакторов для гомогенной реакции первого порядка, А→В. Степень конверсии х_А = 0,98.

30. Для необратимой эндотермической реакции А→В найдены

К_{С, 298} = 27, ∆Н = 10 кДж/моль, k₁=9∙10⁷ е ^-57600/RT мин^-1. Найти оптимальный температурный профиль для РИВа при х_А = 0,77, если верхний предел равен 177 ⁰ С, а нижний 27 ⁰ С. При пренебрежении ∆Н, R с температурой применять формулу .