Лаба 3.1 - Моделирование и исследование протекания сложной реакции в реакторе идеального смешения (1022726), страница 2
Текст из файла (страница 2)
| R | 383 | 390,5 | 398 | 405,5 | 413 |
| 20 | 0,035 | 0,067 | 0,111 | 0,154 | 0,179 |
| 35 | 0,052 | 0,092 | 0,133 | 0,159 | 0,159 |
| 50 | 0,065 | 0,106 | 0,139 | 0,150 | 0,137 |
| 65 | 0,075 | 0,114 | 0,139 | 0,139 | 0,119 |
| 80 | 0,082 | 0,118 | 0,135 | 0,128 | 0,105 |
| S | 383 | 390,5 | 398 | 405,5 | 413 |
| 20 | 0,833 | 0,737 | 0,621 | 0,499 | 0,384 |
| 35 | 0,741 | 0,616 | 0,484 | 0,362 | 0,263 |
| 50 | 0,667 | 0,529 | 0,396 | 0,285 | 0,200 |
| 65 | 0,606 | 0,463 | 0,335 | 0,234 | 0,161 |
| 80 | 0,556 | 0,412 | 0,291 | 0,199 | 0,135 |
Обсуждение результатов.
Теоретическая часть.
Степень превращения реагента характеризует глубину превращения исходного реагента, выход - количество образовавшегося продукта, селективность – то, насколько целесообразно использована та часть реагента, которая превратилась в продукты (какая часть превратившегося реагента превратилась именно в нужный продукт).
Для сравнения теоретических и опытных закономерностей, оценим предельные значения концентраций, степени превращения, выхода и селективности при предельных значениях времени. При t → 0 продукты всех реакций будут отсутствовать, их концентрация будет равна 0. При бесконечно большом времени все реакции пройдут до конца,в системе не останется исходных веществ каждой реакции. В соответствии со стехиометрией, концентрация вещества А4 станет равной 0,5 моль/л.
| C А1 | С А2 | С А3 | С А4 | |
| t → 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| t → ∞ | 0 | 0 | 0 | 0,5 |
При t → 0 степень превращения будет также стремиться к 0, так как количество прореагировавшего реагента будет бесконечно малым. При t → ∞ степень превращения будет стремиться к 1, так как прореагирует весь реагент. Выход будет стремиться к нулю, как при бесконечно большом (так как всё целевое вещество прореагирует во второй реакции), так и при бесконечно малом времени реакции (так как целевое вещество еще не образовалось). Селективность будет стремиться к 1 при бесконечно малом времени, так как скорость первой реакции будет максимальна (из-за максимальной концентрации С А1), а скорость второй и третьей реакции будет бесконечно малой (вначале процесс идёт так, как будто в системе нет побочных реакций). При бесконечно большом времени селективность стремится к 0.
| P | R | S | |
| t → 0 | 0 | 0 | 1 |
| t → ∞ | 1 | 0 | 0 |
Анализ закономерностей.
При повышении температуры возрастают скорости всех реакций, увеличивается расход продукта, поэтому кривая Р = f(Т) с ростом температуры будет идти круче и быстрее приближаться к пределу. На графике P=f(t) видно, что кривые становятся круче с ростом температуры. График P=f(Т) показывает, что скорость реакции (а следовательно и степень превращения) растут с ростом температуры и времени пребывания. Расстояния между линиями на этом графике уменьшаются с увеличением времени пребывания. Это объясняется тем, что с ростом времени пребывания, концентрация реагента становится всё меньше
Падение селективности обуславливает скорость реакции (2), которая в заметной степени возрастает с ростом температуры. Кривые падения селективности идут круче с ростом температуры. Полученный в данной работе график подтверждает эту закономерность. На графике зависимости селективности от времени видно, что с увеличением времени пребывания селективность асимптотически приближается к 0. На графике зависимости селективности от температуры также видно падение селективности с ростом температуры и временем пребывания.
Рассмотрим зависимости выхода от времени пребывания и от температуры. Эти зависимости имеют точки максимума. Выход целевого продукта определяется конкуренцией реакций (1) и (2). Для качественной оценки влияния температуры на время достижения максимума достаточно учесть, что реакции ускоряются с ростом температуры. А для оценки высоты максимума, необходимо принять во внимание, какая реакция ускоряется сильнее. Для этого нужно сравнить значения энергии активации реакций (1) и (2). Чем больше энергия активации, тем сильнее скорость реакции зависит от температуры. В данном случае энергия активации реакции (2) больше, следовательно она ускоряется сильнее с ростом температуры (в таблице констант скоростей при различных температурах, константы реакции (2) больше констант других реакций). Из всего этого можно сделать вывод, что рост температуры вызывает снижение максимального значения R.Максимумы сдвинуты относительно оси времени из-за падения скорости реакции с падением температуры. На графиках, полученных в ходе работы подтверждается эта закономерность. На графике зависимости выхода от температуры, кривой, соответствующей минимальной температуре соответствует максимальный выход. На двух кривых, соответствующих самым высоким значениям температуры, максимум был достигнут до начала исследуемого временного интервала. График зависимости выхода от температуры показывает падение выхода с ростом температуры. Максимальное значение выхода наблюдается при средней температуре и при среднем значении времени пребывания.
Вывод.
Наиболее благоприятным условием для проведения процесса, при изотермическом режиме, является подвод или отвод тепла в реакторе, поддерживающим постоянную температуру в течение всего времени. Увеличение времени пребывания в реакторе приводит к уменьшению концентрации реагента, которая к концу стремиться к нулю, выход продукта при этом будет максимален. Высокая степень превращения так же достигается при большом времени пребывания реагента в реакторе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
