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.
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. 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. 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 целевого продукта за счет побочной реакции, однако и короткое время пребывания приводит к неполной степени превращения (особенно при низких температурах). Отсюда выход продукта будет максимален при сравнительно низких температурах и среднем времени пребывания в реакторе. Оптимальными для данной реакции принимаются температуры 323-343 К и время пребывания 20-40 с.