Ўзбекистон Республикаси Олий ва махсус ўрта таълим вазирлиги олий ўқув юртларининг талабалари учун дарслик сифатида тавсия этган

7-§. Реакторларни танлаш ва селективлик.
Мураккаб реакциялар кетаётган пайтда шундай реактор ва жараён моделини танлаш керакки, бунда асосий маҳсулот миқдори максимал қийматда чиқиб, қўшимча маҳсулот миқдори эса минимал ҳолда бўлиши керак. Натижада жараён юқори кўрсатгич билан боради. Бундай мураккаб жараёнларни ҳарактерлаш учун ва асосий маҳсулотнинг қийматини аниқлаш учун селективлик тушунчаси киритилган. Селективлик – бу бутун маҳсулот миқдорининг умумий ҳосил бўлган маҳсулотлар миқдори нисбатига айтилади. Яъни, агар параллел реакция кетаётган бўлса:
к В асосий ма ҳсулот
А
к₂ Д қўшимча маҳсулот
у ҳолда шу жараённинг селективлиги қуйидагича топилади
S_B  ^G (3.45)
G GD
ёки
G_B G_D G_AO G_A (3.46)
га тенглигини ҳисобга олсак S_B қуйидагича топилади.
SB  GB (3.47)
GAO GA
G_A0-G_A - реакцияга киришаётган А модданинг миқдори.
Селективлик яна асосий ва қўшимча реакциялар тезлигининг нисбатлари орқали ҳам топилади.
S_B  ^VB (3.48)
V_D
бу ерда:
_B  _ ^dCd ^A _ k₁ Cⁿ_A¹ (3.49)
_

dCd^A k₂ Cⁿ_A¹² (3.50) _D   
S_B ^B   ^k1Cⁿ_n^A12  _k^k12 CⁿA^11n2 (3.51) _D _k2C A
n₁ ва n₂ – реакция тартиби.
(3.51) тенгламадан кўриниб турибдики, реакция тезлиги нисбатига дастлабки реагент концентрацияси бевосита боғлиқ бўлар экан. Гидродинамик шароит, яъни реактор модели тезликлар нисбатига реагентлар концентрацияси орқали таъсир кўрсатади.
Тассавур қилайлик, асосий реакциянинг тартиби n₁ қўшимча реакциянинг тартиби n₂ дан катта бўлсин, яъни n₁  n₂ . Уларнинг фарқи n₁ - n₂ қ m. У ҳолда
(3.51) тенглама қуйидаги кўринишга келади:
^B _ k^k1 C^m_A (3.52)
_D 2
(3.52) тенгламадан кўриниб турибдики, В маҳсулот бўйича селективликни ошириш учун С_А қиймати катта бўлиши керак экан. Бунинг учун даврий ишловчи ТАР ёки идеал сиқиб чиқарувчи реактор қўлланилиши керак бўлади. Агар ТАР қўлланилса, у ҳолда реакторлар каскадидан фойдаланилса, янада яхши натижага эришиши мумкин. Дастлабки А модда концентрациясини ошириш учун унинг таркибидаги инерт моддаларни йўқотиш лозим. Газ фазали системаларда С_А ни ошириш учун системанинг умумий босими оширилади. Агар n₁  n₂ ҳолат бўлса, у ҳолда n₁ - n₂ қ - m бўлади. (3.51) тенглама эса қуйидагича ёзилади:
^_D^B _ ^k1  C¹m (3.53)
_k2 A
Тенгламадан кўриниб турибдики, В маҳсулот бўйича селективликка эришиш учун С_А қиймати кичик бўлиши керак. Бунинг учун оқимли тўлиқ аралаштирувчи реакторлар (ОТАР) қўлланилади. Яна С_А нинг қийматини камайтириш учун реакторга кираётган оқимга инерт моддалар қўшиб киритилади. Ёки рецикл система қўлланади, яъни чиқаётган реагентларнинг бир қисми қайтадан реакторга кираётган оқимга қўшиб киритилади. Газ системаларда эса босим камайтирилади.
Энди n₁ қ n₂ ҳолат бўлса, унда (3.52) тенглама қуйидаги кўринишга келади.
^B _ ^k1 (3.54)
D k2
(3.54) тенгламадан кўриниб турибдики, асосий ва қўшимча маҳсулотлар тақсимланиши реактор моделига боғлиқ бўлмас экан. Селективликка моддалар концентрациясидан ташқари ҳарорат ҳам реактор модели орқали боғлиқ бўлади. Чунки ТАР доимо изотермик режимда ишлайди, сиқиб чиқарувчи реакторлар эса адиабатик ёки политермик режимда ишлайди.
Кинетик областда ҳароратнинг таъсири Аррениус тенгламаси орқали ифодаланади:
k k ' eE₁ / RT k ' k '


k1  k 0''eE2 k0 e(E₁E₂ ) / RT  k0_'' eE / RT

_{/ RT ''}

2 0 0 0
(3.55)
бу ерда: k¹₀ , k²₀ – предэкспоненциаль кўпайтирувчилар;
Е₁ ва Е₂ – асосий ва қўшимча реакцияларнинг активланиш энергияси.
В асосий реакция
Агар А
Д қўшимча реакция
ва Е₁  Е₂ бўлса у ҳолда, паст ҳароратда қўшимча реакция тезлиги асосий реакция тезлигидан катта бўлади. Шунинг учун паст ҳароратда В маҳсулот бўйича селективлик юқори бўлмайди. Селективликни ва реакция тезлигини ошириш учун ҳароратни кўтариш керак.
Агар Е₁ < Е₂ бўлса, у ҳолда паст ҳароратда В маҳсулот бўйича селективлик ва асосий реакция тезлиги юқори бўлади. Ҳароратнинг оширилиши Е₁ < Е₂ да мақсадга мувофиқ эмас.
Юқоридагилар шуни кўрсатадики, асосий ва қўшимча реакцияларнинг активланиш энергиялари нисбати S ва ҳароратга турлича боғлиқ бўлади. Нисбатни ўзгартириш учун танланган катализаторларни қўллаш мумкин. Улар асосий реакция тезлигини тезлаштириб қўшимча реакцияни ингибирлайдилар. Шу йўл билан паст ҳароратда юқори қийматда асосий маҳсулотни олиш мумкин.
Кетма – кет кетувчи реакциялар селективлиги ҳам реакция тезлигининг нисбатларига боғлиқ бўлади. Масалан, реакция ҳажм ўзгармасдан А →^k1 В →^k2 D кетсин. k₁ ва k₂ – реакциянинг тезлик константалари.
Бу жараённинг кинетик тенгламаси қуйидагича ифодаланади:
_A  _^{ CA} _ k₁C_A (3.56)
d

dC^B k₁C_A k₂C_B (3.57) _B  
d

dC^D k₂C_B (3.58) _B  d_ 
Агар В ҳосил бўлиш реакциясини асосий реакция деб олсак, у ҳолда селективлик қуйидагича топилади:

B  dCB  k1CA k2CB  k1 CA 1
_D dC_D k₂C_B k₂ C_B (3.59)
(3.59) тенгламасидан кўриниб турибдики, С_А концентрация ва k₁ / k₂ нисбат қиймати қанчалик юқори бўлса, шунчалик S_B ҳам катта бўлади. Бундай жараёнлар учун ИСР ва даврий ишловчи ТАР қўлланади. 36 – расмда селективликнинг k₁ / k₂ га боғлиқлиги ифодаланган.
А гар иккинчи реакциянинг k₂ тезлик константаси биринчи реакциянинг k₁ тезлик константасидан анча катта бўлса, (k₁ >> k₂), у ҳолда юқори селективликка кичик айланиш даражасида эришиш мумкин. Айланиш даражаси ошиши билан S_B кескин камайиб кетади. Бундай
жараёнлар учун юқори селективликка эришиш