Кинетические уравнения

Кинетические уравнения связывают скорость реакции с параметрами, от которых она зависит. Наиболее важными из этих параметров являются концентрация, температура, давление, активность катализатора.

Для реакторов периодического действия, в которых концентрации реагирующих веществ в каждой точке реакционного объема в ходе реакции непрерывно изменяются во времени, скорость химической реакции есть количество молей данного вещества, реагирующее в единицу времени в единице объема:

(1.14)

или на единицу поверхности, для гетерогенных каталитических реакций

,

(1.15)

где W_i – скорость химической реакции, моль/м³×с;

N_i – текущее количество i -го компонента реакционной смеси, моль;

V – объем реакционной смеси или слоя катализатора (объем реактора), м³;

S – поверхность катализатора, м²;

d₀ – удельная поверхность катализатора, м²/м³;

t – время, с.

Для реакторов непрерывного действия полного вытеснения, в которых при установившемся режиме концентрация вещества непрерывно изменяется по длине аппарата, скорость химической реакции есть количество молей проходящего через реактор в единицу времени вещества, реагирующего в единице объема [3, 4]:

,

(1.16)

где n_i – мольный расход i -го компонента реакционной смеси, моль/с;

u – скорость подачи реакционной смеси, м³/с;

t – время контакта, с.

Для реактора непрерывного действия полного смешения, при установившемся режиме,

,

(1.17)

где n_{i 0} – начальное количество i -го компонента реакционной смеси, моль/с.

На практике обычно измеряют скорость изменения мольной концентрации С_i (моль/м³; моль/л).

Для реактора периодического действия

, .

(1.18)

Для реактора непрерывного действия

, ,

(1.19)

где u – объемная скорость подачи реакционной смеси, м³/с.

Если реакция не сопровождается изменением объема, то для реактора идеального вытеснения

.

(1.20)

Для реактора непрерывного перемешивания

,

(1.21)

где x_i – степень превращения, ;

t – среднее время пребывания, t = V / ,с.