Обратимые экзотермические реакции
Существуют интересные точки:
Tопт – оптимальная температура, при которой скорость достигает максимального значения.
Максимальная скорость очень важна, так как при ней объем реактора будет минимальный.
Необходимо получить уравнения для расчета оптимальной температуры:
Рассмотрим формально простую реакцию
От температуры зависит только k
Отсюда можем проанализировать, как будет меняться величина оптимальной температуры по мере протекания обратимой экзотермической реакции.
С увеличением степени превращения ключевого компонента возрастают мольные доли продуктов и убывают мольные доли реагентов, следовательно, значение дроби увеличивается, таким образом, при постоянном давлении и постоянном маршруте протекания реакции возрастает (так как логарифм — возрастающая функция), получаем, что оптимальная температура убывает.
Таким образом, при проведении обратимой экзотермической реакции для поддержания скорости на максимально возможном уровне необходимо уменьшать температуру в реакционной зоне.
Схематично зависимость оптимальной температуры от степени превращения выглядит так:
Однако форма кривой зависит от концентрации, давления и температуры.
Реакция с выделением теплоты, а чтобы скорость была максимальна по принципу Ле-Шателье необходимо температуру понижать. Везде по-разному определяют сколько и как отводить температуру в каждом конкретном случае.
Влияние давления на оптимальную температуру.
Экзотермическая реакция.
1) Реакция с уменьшением объема газообразных реагентов, то есть c+d<a+b, c+d-a-b<0. Здесь с увеличением давления падает, следовательно, при постоянстве состава и маршрута протекания реакции значение под логарифмом уменьшается, то есть сам логарифм убывает, получаем, что оптимальная температура возрастает.
Таким образом, при проведении обратимой экзотермической реакции, идущей с уменьшением газообразных реагентов, при повышении давления необходимо увеличивать и температуру в реакционной зоне.
2) Реакция без изменения объема газообразных реагентов, то есть c+d=a+b, c+d-a-b=0. Здесь p0 =1, то есть оптимальная температура не зависит от давления. Для данной реакции при увеличении давления изменять температуру в реакторе не следует.
Рассмотрим равновесную температуру:
Анализ влияния состава реакционной смеси и давления на величину равновесной температуры аналогичен ранее рассмотренному влиянию этих параметров на величину оптимальной температуры. Каждая величина изменяется по своему закону, то есть они изменяются симбатно.
Дата добавления: 2015-11-12; просмотров: 1899;