Неизотермический процесс в химическом реакторе. Сопоставление адиабатического процесса в проточных режимах идеального смешения и вытеснения

Сопоставим адиабатические процессы в режимах идеального смешения и вытеснения.

Предположим, что в режиме ИС-н реализуются все возможные степени превращения и сопоставим интенсивности процессов по зависимостям «x – τ», полученных при одинаковых параметрах и условиях.

Зависимости x(τ) (a) и T(τ) (б) в проточных реакторах идеального вытеснения ИВ (сплошные линии) и смешения ИС-н (штриховые линии) в экзотермическом процессе приведены на рисунке.

В режиме идеального смешения процесс протекает при конечных (температура и концентрация) условиях, а в режиме идеального вытеснения условия протекания процесса в ходе превращения меняются от начальных до конечных.

Следовательно, по сравнению с режимом идеального смешения в режиме идеального вытеснения средняя концентрация исходных веществ больше, а средняя температура меньше. Температурное влияние на скорость превращения – положительное и более сильное, чем отрицательное влияние концентрации.

Таким образом, режим идеального смешения более интенсивен, чем режим идеального вытеснения.

Для достижения одинаковой степени превращения необходимое условие время τ для протекания реакции в реакторе, работающем в режиме ИС, меньше.

Лишь при достаточно больших степенях превращения, когда влияние концентрационного фактора будет превалирующим, интенсивность процесса в режиме ИС падает и даже уступает режиму ИВ.

Это отражено на рисунке: при малых значениях τ превращение, совершающееся в режиме ИС (штриховые линии), больше, чем в режиме Ив, при больших τ (вблизи полного превращения) интенсивнее режим ИВ.

Эндотермический процесс сопровождается охлаждением реакционной смеси.

Средняя температура в режиме ИВ выше, чем при ИС, и поэтому адиабатический эндотермический процесс всегда протекает интенсивнее в режиме ИВ.