Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Кинетическое уравнение, представляющее функциональную зависимость скорости химической реакции только от концентрации реагентов, т.е.
.
При этом температурный режим предполагается изотермическим (T=const), и следовательно, константа скорости химической реакции (к)- величиной постоянной в течение всего процесса превращения.
В табл. 1.1. приводятся общие и некоторые частные формы уравнений для ректоров различных типов. Общие расчетные уравнения справедливы как для изотермических, так и не для изотермических условий, а также для любых химических реакций.
Уравнения, приведенные в правой части табл. 1.1, могут быть использованы только для простой необратимой реакции n-го порядка с кинетическим уравнением типа:
для изотермических условий, когда k=const.
Для реакций нулевого, первого и второго порядка эти уравнения принимают вид, приведенный в табл. 1.2, и сравнительно легко решаются аналитически. Следует отметить, что уравнения для реакций второго порядка могут быть использованы только в случае реакций с одним исходным реагентом или с двумя реагентами, но имеющими равные концентрации на входе в реактор, т.е. для реакций типа:
или при
Для других реакций второго порядка уравнения примут другую форму.
В случае реакций, описываемых более сложными кинетическими уравнениями, можно пользоваться методом графического интегрирования. Для этого строят график в координатах
и вычисляют площадь, ограниченную кривой, осью абсцисс и соответствующими пределами изменения хА,отложенной по этой оси (см. пример1.2).
Для реактора периодического действия необходимо учесть, что по расчетному уравнению определяется только рабочее время, обеспечивающее заданную степень превращения загруженных в реактор реагентов.
Полное время проведения процесса складывается из рабочего времени и вспомогательного, расходуемого на загрузку реагентов и выгрузку продуктов:
Для непрерывных реакторов пользуются понятием условного времени пребывания реагентов в реакторе, которое определяется по уравнению:
(2.5)
где τ- условное время пребывания;
VR- объём реактора
VC- объем реакционной смеси, которая поступает в единицу времени (объемный расход реагентов), измеренный при условиях на входе в реактор.
Табл. 1.1
Расчётные уравнения для различных типов реакторов
Типы реакторов | Общее уравнение | Уравнение для простой необратимой реакции n-го порядка (изотермические условия, при хА=0) |
Реактор идеального смещения периодический РИС-П | ||
Реактор идеального вытеснения РИВ | а) без изменения объёма (εА=0) | |
б) с изменением объёма (εА 0) | ||
Реактор идеального смешения непрерывный РИС-Н | а) без изменения объёма (εА=0) | |
б) с изменением объёма (εА 0) |
Табл. 1.2 Расчётные уравнения для простых необратимых реакций различного порядка в изотермических условиях
Типы реакторов | Порядок реакции | ||
n = 0 | n =1 | n = 2 | |
РИС-П | |||
РИВ | а) без изменения объёма (ε = 0) | ||
В) с изменением объёма | |||
РИС-Н | а) без изменения объёма (ε = 0) | ||
в) с изменением объёма | |||
Пользуясь зависимостью между объёмным и мольным расходом реагентов:
, (2.6)
где ВА,0-мольный расход реагента А; (например, кмоль/ч)
СА,0- начальная концентрация реагента А;
Уравнение (5) можно записать в виде:
(2.7)
Для определения объёма реактора обычно задаются производительностью (мольным или объёмным расходом реагентов)*, а время пребывания в реакторе определяют по уравнению, справедливому для данного типа реактора.
Дата публикования: 2015-10-09; Прочитано: 511 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!