Сравнение адиабатических реакторов в эндотермическом режиме

При проведении эндотермической реакции температура будет падать, тогда в соответствии с допущениями моделей в реакторе идеального вытеснения будет наблюдаться плавное уменьшение температуры по длине, а в реакторе полного смешения скачкообразное изменение температуры, поэтому константа скорости у реактора идеального вытеснения больше чем у реактора полного смешения. Аналогично можно сделать заключение и о том, что движущая сила реактора идеального вытеснения больше движущей силы реактора полного смешения. На величину движущей силы в адиабатическом режиме влияют и температура, изменяющаяся по длине реактора, и мольные доли участников, следовательно, при проведении эндотермической обратимой реакции в адиабатическом температурном режиме будет предпочтительнее реактор идеального вытеснения.

Аналогично сравнить можно адиабатический и эндотермический режимы.

При проведении эндотермической реакции температура в изотермическом режиме постоянна, а в адиабатическом она падает, что следует из температурных режимов. Что касается движущей силы, то постоянство температуры обеспечивает постоянство состояния равновесия, а падение температуры смещает равновесие в сторону исходных веществ.

Предпочтения при выборе гидродинамических и температурных режимов:

1) РИВ изо

2) РПС изо

3) РИВ ад

4) РПС ад

На практике 4) не строят вообще, 1) — идеальный вариант, но он сложен конструктивно (так как по мере протекания реакции на каждом участке трубы нужно подводить разное количество теплоты, а это трудно). 3) — хорош и прост, но за счет понижения температуры мы не можем гарантировать полное превращение компонента. На практике используют что-то вроде конструкции РИВ изо, но не компенсируют весь тепловой эффект, а проводят несколько реакций с разными тепловыми эффектами.

Проводят параллельно:

CH₄ + H₂O= CO + 3 H₂ - эндотермическая реакция

CH₄ + 2О₂= CO₂ + 2 H₂О - экзотермическая реакция

Совместное присутствие кислорода и водорода очень опасно, но взрыв избегают двумя способами:

—парокислородная конверсия – добавление незначительного количества кислорода, чтобы он весь прореагировал с метаном;

— паровоздушная конверсия – подается воздух в таком количестве, чтобы после прореагирования с кислородом, оставшийся азот составил с водородом смесь 3:1 – NH₃.

Сравним изотермический и адиабатический режимы в экзотермической реакции.

В адиабатическом режиме равновесие смещено. Вдали от равновесия предпочтительнее использование адиабатического режима, вблизи равновесия — изотермического режима. Вывод: адиабатический режим в экзотермической реакции используется в том случае, если необходимо обеспечивать высокую скорость процесса при минимальном объеме реактора; а изотермический режим используют, если необходимо максимально переработать исходные реагенты в единичном реакторе.