Вопрос 15

Вопрос Реактор смешения периодического действия - аппарат, в который единовременно загружают исходные компоненты, взаимодействующие между собой определенное время, до достижения необходимой степени превращения. Затем полученную смесь выгружают. В таком реакторе состав реакционной массы одинаков во всем объеме и непрерывно изменяется во времени.

Реакторы периодического действия работают при нестационарных условиях, при этом не зависимо от степени перемешивания реагирующих веществ изменяются во времени не только концентрации, но и температура, давление, а следовательно и константа скорости процесса. Если периодический реактор работает в режиме полного смешения, то время необходимое для достижения заданной степени превращения рассчитывается по формулам, аналогичным модели идеального вытеснения.

Вопрос 9 обобщеная форма стехиометрического уравнения

2.2.1. Стехиометрия химических превращений

Стехиометрические уравнения. Вещества вступают во взаимодействие в определенных соотношениях, которые находят отражение в химических уравнениях. Из них определяют изменение состава реагирующей смеси при протекании реакции, т. е. результат химического превращения.

Стехиометрические уравнения показывают, в каких соотношениях вещества вступают в химическое взаимодействие. Общий вид стехиометрического уравнения:

vaA + VbB +...=VrR + VsS +... (2.1)

где А, В... - исходные вещества; R, S... - продукты; vA, vb,..., vr, vs - стехиометрические коэффициенты.

В стехиометрическом уравнении соблюдается баланс по химическим элементам: количества каждого из них во всех исходных веществах и во всех продуктах равны между собой. Поэтому стехиометрические уравнения можно рассматривать как алгебраические и представить в виде

ZivjA, = 0, (2.2)

где А| - наименование веществ [А| = А, В, R, S.. из уравнения (2.1); v(- стехиометрический коэффициент 1 -го вещества.

В формуле (2.2) принято: vj < 0 для исходных веществ, которые расходуются; vj > О для продуктов, которые образуются.

И можно ввести в уравнение (2.2) вещество-инерт (не участвующее в превращении), для которого v(= 0.

Из смыслового определения стехиометрического уравнения следует

(М - Ao)/v, = (N2 - N20)/v2 =... (N} - N{0)/v, = const, (2.3)

где УУю, N2o Л^ю - начальные количества компонентов; N2,...., Nt -

количества компонентов после превращения; V|, vj,...., V! - соответствующие стехиометрические коэффициенты.

Подчеркнем, что стехиометрические уравнения показывают только соотношение количеств реагирующих веществ, но не отвечают действительно протекающим взаимодействиям (хотя и могут совпадать).

Простые и сложные превращения. Если превращение протекает по нескольким направлениям, то стехиометрических уравнений вида (2.1) или (2.2) будет несколько. Про тая реакция описывается одним стехиометрическим уравнением, сложная реакция - несколькими.

Пример простой реакции - окисление диоксида серы:

S02 + 0,502 = S03, сложной - окисление метанола в формальдегид:

2СН3ОН + 02 = 2СН20 + 2Н20; 2СН3ОН + 302 = 2С02 + 4Н20.

Подчеркнем: здесь простая или сложная реакция определяется по направлениям превращения (или, можно сказать, по схеме превращения). Простыми или сложными реакции могут быть также по механизму их протекания. С этой точки зрения окисление S02 - многостадийная реакция, сложная по механизму.