Критерии эффективности хтп и безразмерные характеристики материального баланса

 Производительность – это кол-во выработанного прод-та или переработанного сырья в ед времени:   

, кг/ч.

Интенсивность – это произв-ть, отнесенная к какой-либо вел-е, хар-щей размеры реактора к его объему V или сечению S. 

, кг/чм³ .

Степень превращения – это доля реагента, исп-го на химическую реакцию.  

, доли, % ,     где  – количество i-го реагента в исходной реакционной смеси;

 – количество i-го реагента в конце процесса.

Однако чаще всего в хим процес участвуют не один, а несколько реагентов

то в соотв-вии с ее стехиом-м ур-ем изм-я количеств ее участников связаны м/у собой следующим соотношении      . 

Степ превращ реагентов А и В, участвующих в реакции, м/б рассчитана по формул     ;     . Тогда из урав следует,     .                             

Для обратимых р-й       ,  доли, % ,где Y^*_i – количество i-го реагента в условиях равновесия.  Когда р-я протекает без изм-я объема, степень превр-я реагента м/б выражена ч/з конц-ю этого реагента   , доли, % ,где Если объем реакц-й массы изм-ся во времени протекания х р, и это изменение можно считать линейным ,  

 – коэф относ-го изм-я объема р.м. Тогда:  ,   , доли, %                         

Выход продукта – это отнош фактически получ-го кол-ва прод-та к макс возм-му его количеству.

, доли ,  %                            

Рассмотрим необратимую х р:

Будем считать, что реагент А в недостатке по отношению к В, то есть:   . Тогда макс возможное колво в-ва :

. С учетом этого выход продукта R может быть рассчитан по уравнению:      . Но в тоже время фактический выход продукта R при известной степени превращения ( ) можно найти следующим образом .Тогда с учетом ур-й:      .След-о, для простых необр р выход продукта равен степени превращ.

В случае обратимой х.р.

максимально возможное количество продукта – это такое количество, которое теоретически можно получить в момент равновесия, то есть .С учетом уравнений и учитывая, что реакция является обратимой, получаем:   .  Т.о., для обр р-й выход продукта равен доле, которую составляет реально достигнутая степень превращения от равновесной для данных условий проведения реакции.

Параллельные и последовательные реакции.

Максимально возможное количество продукта R (Y_R(max)) будет получено в том случае, если весь исходный реагент А при условии  

будет реагировать только по первой (целевой) реакции. Тогда         . Следует отметить, что выразить  через степень превращения и начальное количество А , в случае сложной реакции, нельзя, так как расходование вещества А происходит не только в целевом, но и в побочном направлении.Так же будет выглядеть и выражение для выхода целевого продукта R в случае последовательной реакции, например, типа

При протекании обратимых парал и послед р-й макс возможным количеством целевого продукта будет то количество R, которое было бы получено, если бы реагент А расходовался только на целевую реакцию и в момент равновесия продуктов побочных реакций не было бы. Таким образом, для обратимых сложных реакций .                  

Селективность – это доля превращенного реагента, израсходованная на образование целевого продукта. Различают интегральную и дифференциальную селективность. Дифференциальная селективность φ – это отношение скорости превращения реагента в целевой продукт к суммарной скорости расходования исходного реагента. Например, для реакции:

  , доли, % где – скорость превращения реагента А в целевой продукт R;

– скорость превращения реагента А в побочный продукт С;

    – суммарная скорость превращения реагента А в продукты р.Интегральная селективность – это отношение количества исходного реагента, расходуемого на целевую реакцию, к общему количеству реагента, пошедшего на реакцию , доли, %   Но так как  , то   .                    

Между выходом целевого продукта, степенью превращения и селективностью существует простая связь. Для необр  .  Для обратимых  .