Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Периодический реактор идеального смешения (РИС-П) наиболее широко используется в химической промышленности для осуществления различных химико-технологических процессов. Для него характерна единовременная загрузка реагентов в аппарат. Концентрация реагентов меняется во времени, однако благодаря интенсивному перемешиванию она одинакова во всех точках реактора в данный момент времени. Реагенты находятся в реакторе до тех пор, пока не будет достигнута заданная степень превращения, после чего аппарат разгружается, затем вновь заполняется реагентами, и цикл процесса повторяется.
В периодическом реакторе продолжительность реакции можно изменить непосредственно.
Время одного цикла определяется по уравнению
tп = t + tвсп, (72)
где tп – полное время цикла; t – рабочее время, затрачиваемое на проведение химической реакции; tвсп – вспомогательное время, затрачиваемое на загрузку реагентов и выгрузку продуктов.
Исходным уравнением для получения характеристического уравнения реактора является уравнение материального баланса (71).
В РИС-П все параметры (в том числе и концентрация реагента А) одинаковы по всему объему реактора в любой момент времени (так как реакционная смесь интенсивно перемешивается).
Производная любого порядка от концентрации реагента А по осям x, y и z равна нулю, поэтому можно записать:
(73)
Тогда уравнение (71) упрощается и может быть записано в виде следующего дифференциального уравнения:
dCA / dt = vA. (74)
Текущую концентрацию реагента А можно рассчитать по формуле
(75)
где V – объём реакционной смеси; XA – степень превращения, –начальное количество исходного реагента А в реакционной смеси (при загрузке в реактор); NA – количество реагента А в конце процесса.
Поскольку начальную концентрацию реагента А можно записать (если реакция протекает без изменения объема реакционной смеси) как
то
(76)
Подставив это выражение в уравнение (74), получим
(77)
или
Знак минус перед величиной указывает на то, что в процессе происходит убыль исходного реагента А.
После интегрирования полученного уравнения в пределах изменения времени от 0 до t и степени превращения от 0 до x, получим характеристическое уравнение РИС-П
(78)
Рассмотрим некоторые частные случаи решения этого уравнения. Для необратимой реакции n-го порядка скорость реакции выражается уравнением
(79)
тогда для необратимой реакции нулевого порядка, когда n = 0, получим
(80)
Для необратимой реакции первого порядка, когда n = 1,
(81)
(82)
Зная или задаваясь тремя величинами, входящими в характеристическое уравнение, всегда можно рассчитать четвертую.
Сведения о других типах реакторов и их характеристические уравнения приведены в табл. 11.
В настоящей работе проводится изучение кинетических характеристик работы периодического реактора смешения на примере реакции второго порядка омыления этилового эфира уксусной кислоты (или другого эфира по заданию) щелочью
СН3СООС2Н5 + NaOH ® CH3COONa + C2H5OH + Q.
Дата публикования: 2015-10-09; Прочитано: 640 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!