Реакторы идеального вытеснения.
РИВ-н – реакторы непрерывного действия, в которых осуществляется ламинарный гидродинамический режим.
В РИВ температура по длине реактора изменяется, что соответственно ведет к изменению константы скорости реакции. При расчете РИВ температуру, константу скорости считают постоянными.
Внешний поток реагентов движется в одном заданном направлении, не перемешиваясь и вытесняя подобно поршню находящийся впереди частицы потока.
Время пребывания всех частиц в таком реакторе постоянно.
Все характеристики (концентрация, температура, степень превращения) изменяются плавно по объему реактора. Параметры процесса непостоянны во времени и по высоте трубы.
1)изменение концентрации реагентов;
2)изменение скорости реакции;
3)изменение степени превращения.
Данные уравнения позволяют определить время пребывания реагента для достижения заданной степени превращения, а затем и размеров реактора.
Для реакции нулевого порядка:
Для реакции первого порядка:
Для реакции второго порядка:
Реакторы идеального полного смешения (РИС-н).
РИС
– реактор непрерывного действия, в
котором осуществляется режим
гидродинамического действия. В нем
потоки реагентов смешиваются друг с
другом и с продуктами химического
превращения.
Во время его работы соблюдается стационарный режим, т.е. постоянство характеристик во времени. Нестационарный режим наблюдается во время пуска и остановки. В РИС-н перемешивающие устройства работают так интенсивно, что попадающие в реактор потоки реагента равномерно и мгновенно перемешиваются по объему всего реактора. В результате чего выравниваются параметры, которые характеризуют процесс.
Характеристические графики РИС-н во времени и объеме реактора.
СА0, СА – начальная и конечная концентрации реагентов в реакторе.
WA0, WA – начальная и конечная скорости процесса в реакторе.
Если известна кинетика процесса, то возможно рассчитать время, которое необходимо для достижения требуемой степени превращения.
Для
необратимой реакции нулевого порядка
Для реакции первого порядка:
Зависит только от степени превращения и не зависит от концентрации СА0.
Для реакции второго порядка:
Первое задание.
Используя принцип Ле-Шателье, проанализируйте все возможные способы смещения равновесия реакции вправо для получения максимального количества целевого продукта (ΔН реакции рассчитывается по табличным данным):
№ варианта |
Реакции |
№ варианта |
Реакции |
1 |
2СО(г) + О2(г) ↔ 2СO2(г) С6Н6(г) ↔ С6Н12(г) + Н2(г) |
14 |
4С2Н4(г) ↔ С5Н10(г) + С3Н6 (г) С6Н14(г) ↔ С6Н6 (г) + 4Н2(г) |
2 |
CuS(т) + O2(г) ↔ Cu(т) + SO2(г) С2Н6(г) ↔ С2Н4(г) + Н2(г) |
15 |
2СО(г) + О2(г) ↔ 2СO2(г) С6Н5–СН3(ж) + Н2(г) ↔ С6Н6(г) + СН4(г) |
3 |
С4Н8(г) + Н2О(ж) ↔ (СН3)3СНО(ж) С2Н6(г) ↔ С2Н4(г) + Н2(г) |
16 |
С6Н6(г) ↔ С6Н12(г) + Н2(г) 4С2Н4(г) ↔ С5Н10(г) + С3Н6 (г) |
4 |
С6Н6(г) + С2Н4(г) ↔ С6Н5С2Н5(ж) С2Н4(г) ↔ С2Н2(г) + Н2(г) |
17 |
С2Н6(г) ↔ С2Н4(г) + Н2(г) N2(г) + 3H2(г) ↔ 2NН3(г) |
5 |
СН2О(г) + Н2(г) ↔ СН3ОН(г) С6Н14(г) ↔ С6Н6 (г) + 4Н2(г) |
18 |
С2Н6(г) ↔ С2Н4(г) + Н2(г) CuS(т) + O2(г) ↔ Cu(т) + SO2(г) |
6 |
N2(г) + 3H2(г) ↔ 2NН3(г) С6Н5–СН3(ж) + Н2(г) ↔ С6Н6(г) + СН4(г) |
19 |
С2Н4(г) ↔ С2Н2(г) + Н2(г) СН2О(г) + Н2(г) ↔ СН3ОН(г) |
7 |
4С2Н4(г) ↔ С5Н10(г) + С3Н6 (г) С2Н6(г) ↔ С2Н4(г) + Н2(г) |
20 |
С6Н14(г) ↔ С6Н6 (г) + 4Н2(г) 2СО(г) + О2(г) ↔ 2СO2(г) |
8 |
С4Н10(г) ↔ С4Н6(г) + 2Н2(г) С6Н6(г) ↔ С6Н12(г) + Н2(г) |
21 |
2С4Н8(г) ↔ С8Н16(ж) 2СО(г) + О2(г) ↔ 2СO2(г) |
9 |
2С4Н8(г) ↔ С8Н16(ж) С2Н4(г) ↔ С2Н2(г) + Н2(г) |
22 |
С2Н6(г) ↔ С2Н4(г) + Н2(г) С4Н10(г) ↔ С4Н6(г) + 2Н2(г) |
10 |
СН2О(г) + Н2(г) ↔ СН3ОН(г) С6Н14(г) ↔ С6Н6 (г) + 4Н2(г) |
23 |
С2Н4(г) ↔ С2Н2(г) + Н2(г) 4С2Н4(г) ↔ С5Н10(г) + С3Н6 (г) |
11 |
2СО(г) + О2(г) ↔ 2СO2(г) С2Н4(г) ↔ С2Н2(г) + Н2(г) |
24 |
С6Н6(г) ↔ С6Н12(г) + Н2(г) N2(г) + 3H2(г) ↔ 2NН3(г) |
12 |
CuS(т) + O2(г) ↔ Cu(т) + SO2(г) С2Н6(г) ↔ С2Н4(г) + Н2(г) |
25 |
С6Н14(г) ↔ С6Н6 (г) + 4Н2(г) СН2О(г) + Н2(г) ↔ СН3ОН(г) |
13 |
N2(г) + 3H2(г) ↔ 2NН3(г) С6Н6(г) ↔ С6Н12(г) + Н2(г) |
26 |
N2(г) + 3H2(г) ↔ 2NН3(г) С4Н8(г) + Н2О(ж) ↔ (СН3)3СНО(ж) |