43.2. Процессы с большими тепловыми эффектами.

В потоках вытеснения, как правило, реализуется адиабатический температурный режим, в потоках смешения – изотермический всегда.

43.2.1. Без теплообмена (адиабатический температурный режим)

Экзотермические реакции.

А→В+q

Но движущая сила в потоке смешения меньше, поэтому сравнивают . Для процессов с большим тепловым эффектом

Эндотермические реакции.

А→В-q, ; .

Значит, при равных входных условиях целесообразно проводить процессы в потоках идеального вытеснения. Примечание: следует учитывать, что в потоках смешения часто можно подавать реакц смесь с Твх более высокой.

43.2.2. Поток смешения с теплообменом ( потоку вытеснения теплообмен не нужен).

Д ля простых необратимых экзотермических процессов введение теплообмена в поток смешения позволяет увеличить Х при равных объемах реакц зон (см. материал выше). Если сравнение проводить при одинаковых Х (степень превращения), то Т_ПС(кон) будет ниже, чем Т_ИВ(кон) (т.к. часть теплоты отводится). Значит компенсируемый эффект повышения константы скорости в потоках смешения снижается.

Экзотермические обратимый пр-с.

В потоке смешения с теплообменом можно достичь более высоких степеней превращения за счет приближения к Топт и смещения равновесия при понижении Т в ПС с теплообменом.

Эндотермический обратимый процесс.

Ввод теплоты в потоке смешения позволяет повысить Тср вплоть до верхнего максимального предела. Это протекание процесса может позволить компенсировать снижение движ силы в потоке смешения.

43.3. Сравнение по избирательности.

Тип потока во многом влияет на избирательность (через характер изменения концентраций и Т по длине реакц зоны).

Параллельные реакции. А→В (целевой продукт)

А→Д

, , , ,

.

а ) Изотермический температурный режим.

- не зависит от типа реактора, определяется природой катализатора и других факторов.

Если Δn>0, с ростом C_A растет избирательность.

Выгодно проводить процесс в потоке вытеснения, т.к. . Если Δn>0 – выгодны потоки смешения.

Экзотермический процесс.

В этом случае надо сравнивать влияние концентрации и температурного режима.

.

1. Пусть Е>0, Δn>0. С ростом температуры уменьшается избирательность. Температура в полном смешении > чем в потоке идеального вытеснения (плохо). С_ПС плохо. Значит, надо проводить процесс в потоках вытеснения.

2. Пусть Е0, Δn>0. По концентрационному фактору выгоден поток вытеснения, по температурному фактору выгоден поток смешения. Для решения требуется численно сравнение для конкретных условий.

3. Пусть Е>0, Δn0 (наоборот). По С – ПС, по Т – ИВ. Требуется численный анализ.

4. Пусть Е0, Δn0. Однозначно по С и Т фактору выгодны реакторы смешения.

Эндотермические процессы.

1. Е>0, Δn>0 – неявный случай.

2. Е0, Δn>0. – лучше поток вытеснения.

3. Е >0, Δn0 – лучше поток смешения.

4. Е0, Δn0 – неявный случ. (самим проанализировать).

Последовательные реакции.

А→В→Д,

Из этого соотношения следует, что чем выше С_А и больше соотношение , тем выше избирательность.

С_А всегда > в реакторах вытеснения (при одинаковых степенях превращения), чем в реакторах смешения.

Значит, по “С” фактору всегда выгоднее реакторы вытеснения.

, если ΔЕ0, то проведение процесса выгодно при повышенной температуре. Для потока ИВ это будет наблюдаться при проведении эндотермических процессов. Если ΔЕ>0, то необходимо стремиться к понижению Т. В потоке ИВ однозначно имеют преимущества( как по С, так и по Т) при протекании экзотермических процессов. Во всех других случаях требуется проводить численный анализ по С и по Т.