Интерпретация решения (2.138) уравнений математической модели (2.137) для процессов в режимах идеального смешения и вытеснения такова. В режиме ИС-п процесс протекает нестационарно, т = t, со временем t концентрация исходного вещества С уменьшается в соответствии с зависимостью (2.138) (рис. 2.42, а). Но в каждый момент времени концентрация во всех точках реактора одинакова. Если взять любое линейное измерение / внутри объема реактора, то зависимости С(Г) в разные моменты времени будут иметь вид, представленный на рис. 2.42, 6 - каждая из них есть C(l) = const. В режиме ИВ процесс протекает стационарно. Концентрация С меняется по длине реактора /, которая пропорциональна т(/ = ты), как показано на рис. 2.42, г. Но в каждом сечении / реактора C(t) = const (рис. 2.42, в). Таким образом, анализ зависимостей С(т) или х(т) покажет влияние условий процесса на изменение С и х во времени в режиме ИС-п и распределение С и х по длине реактора в режиме ИВ.[ ...]
Влияние начальной концентрации Со на процесс в реакторе оценим по двум показателям. Один из них - интенсивность процесса, т. е. количество вещества, претерпевающего превращение в реакторе. Скорость реакции увеличивается с концентрацией (для тех кинетических уравнений, которые здесь рассматриваются, - вида г = кС"). С увеличением С (и Со) количество превращаемого вещества, интенсивность процесса будут возрастать.[ ...]
С увеличением т степень превращения, естественно, увеличивается, и при т -> оо получим из (2.145): х -> £1/( 1 + к2). Вспомним из разделов 2.2.2 и 2.2.3: константа равновесия для обратимой реакции Ар = к /к и равновесная степень превращения хр = Ар/(1 + Ар). Отсюда предельное значение х, достигаемое в реакторе, есть хр. Это естественно - реакция протекает до равновесия. Зависимость х (т) представлена на рис. 2.45. Для сопоставления здесь же пунктиром показана зависимость х (т) для необратимой реакции.[ ...]
Рассматриваемая реакция в прямом и обратном направлениях первого порядка, и начальная концентрация не влияет на степень превращения.[ ...]
Это отражено линией п = п2 на рис.[ ...]
С увеличением температуры процесс в реакторе будет протекать, естественно, интенсивнее. Насколько интенсивнее будут образовываться продукты Я и Б, зависит от соотношения энергий активации Е и частных реакций. На рис. 2.47 пунктиром показано изменение профилей концентраций С(т) при увеличении температуры и условии Е > Е - В этом случае соотношение концентраций Ся и С будет в пользу II.[ ...]
Из этих результатов следуют и практические выводы. При равенстве порядков реакций в параллельной схеме превращения («I = /12) достигаемая в реакторе степень превращения не будет влиять на селективность процесса. Если п > «2, то достижение высоких степеней превращения может быть нецелесообразным из-за уменьшения избирательности по продукту II. Если П < «2, то увеличение степени превращения благоприятно для селективности по продукту Я. Повышение температуры благоприятно и для интенсивности, и для селективности процесса, если Е > £2. В противоположном случае (Е < £2) снижение температуры благоприятно для селективности процесса в ущерб его интенсивности.[ ...]
Графически виды зависимостей (2.149а-в) представлены на рис. 2.49. Компонент А в процессе расходуется, его концентрация СА уменьшается. Концентрация Си сначала возрастает - Я образуется интенсивно из А. По мере протекания реакции уменьшается СА и скорость образования Я. Одновременно накопление Я усиливает его дальнейшее превращение. В какой-то момент (ттах на рис. 2.49) скорости образования и расходования Я уравниваются и далее Я в основном расходуется на образование Б - концентрация Си, пройдя через максимум, уменьшается. Скорость образования Б вначале небольшая - мало компонента Я, из которого образуется Б. Затем интенсивность образования Б возрастает, и в конце останется один конечный продукт Б. Интегральная селективность по промежуточному продукту Я уменьшается с глубиной превращения (рис. 2.50).[ ...]
С увеличением температуры все процессы протекают интенсивнее. Если при этом скорость первой частной реакции возрастает больше, чем второй (Е > Е2), то максимум выхода Я (концентрации Си) не только будет раньше достигаться, но и окажется большим по величине. Селективность процесса также будет больше. Это показано на рис. 2.49 и 2.50 пунктиром.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Влияние О на зависимость х (т) для реакций порядка п. Сплошные ЛИНИИ - ПрИ 0)|, ПуНКТИр - При 0)2 > О, |
 |
| Зависимость степени превращения х от 1 для простой обратимой реакции (пунктир - для необратимой реакции) |
|
| Зависимость х (т) при температурах 7| (/) и Т-1 > 7 (2, 3). Реакции |
 |
| Изменение концентрации реагентов в реакторе ИВ (или ИС-п) при протекании сложной параллельной реакции. Сплошные линии - при температуре Т , пунктир - при Ti > Т и Е > Ej |
 |
| Изменение концентрации реагентов в реакторе ИВ (или ИС-п) при протекании последовательной реакции. Сплошные линии - при температуре 7 1, пунктир - при 7з > Т и Е1 > |
 |
| Зависимость интегральной селективности от т в реакторе ИВ (или ИС-п) при протекании последовательной реакции. Сплошная линия - температура 7), пунктир - Тз > Т и Е > |
|