Расчет материального баланса реакции.

i – компонент;

j – реакция;

ni – количество вещества в периодических реакторах.

Если процессы непрерывные, то используют мольный поток:

Реакция в общем виде:

υАА + υВВ → υYY + υZZ

Уравнение материального баланса в общем виде.

  A B Y Z
Начало реакции τ = τ0 nA0 nB0 nY0 nZ0
Текущее время τ = τр nA nB nY nZ
Израсходовано/ образовалось nA0 - nA = -(nA - nA0) nB0 - nB = -(nB - nB0) nY – nY0 nZ – nZ0
Стехиометрический коэффициент υi υA υB υY υZ

Существует правило, что υA и υB имеет отрицательные знаки (идет расход), а υY и υZ – положительные.

|υi| – ?

|υA| = – υA

|υY| = υY

Материальная запись закона, что вещества вступают в реакцию в соответствии с их стехиометрическими коэффициентами.

n – полнота протекания реакции. Она всегда положительная и инвариантна относительно участников реакции.

Для непрерывных процессов:

– полнота протекания реакции.

По этим уравнениям, зная хотя бы для одного вещества Fi, Fi0 и рассчитав полноту протекания реакции, может определить текущие концентрации других веществ, зная из начальное количество.

Δni
– уравнение прямой

Обозначения:

А – реагент, который является дорогостоящим или определяющим основную схему реакции.

В – целевой продукт.

Когда анализируется сложная реакция, то необходимо определить количество стехиометрически независимых превращений – R.

Стехиометрически независимая реакция:

C2H5OH C2H4 + H2O

2 C2H5OH (C2H5)2O + H2O

(C2H5)2O C2H4 + C2H5OH

При определении стехиометрически независимых реакций необходимо отбросить те реакции, которые получаются в результате комбинации, то есть сложения, вычитания, умножения или деления стехиометрических множителей (коэффициентов других реакций).

Третья реакция не является независимой, так как её можно получить умножением стехиометрических коэффициентов на -1 из второй реакции.

Если вычесть из первой реакции вторую, что получим:

C2H5OH - 2 C2H5OH → C2H4 + H2O - (C2H5)2O - H2O

- C2H5OH → C2H4 - (C2H5)2O

(C2H5)2O → C2H4 + C2H5OH

То есть, для данной реакции R = 2.

Правило: если в реакции получилось новое вещество, то оно должно быть стехиометрически независимой.

  Реакция
C2H5OH -1 -2
C2H4
(C2H5)2O -1 -1
H2O -1

Таблица – матрица. Нахождение ранга матрицы – математическая задача. Ранг матрицы равен R.

После расчета R и числа независимых реакций, необходимо найти ключевые вещества.

Ключевое вещество должно удовлетворять требованиям:

1. В каждой независимой реакции должно участвовать хотя бы одно ключевое вещество. В тоже время ключевое вещество, желательно, должно участвовать в одном или минимальном количестве уравнений.

2. Ключевые вещества должны легко определяться экспериментально.

3. Ключевое вещество должно участвовать только в одной реакции или в минимальном числе реакций.

4. Должно легко аналитически определяться.

Уравнение молярного баланса:

Для непрерывного процесса:

и

По всем реакциям:

В итоге получаем:

 








Дата добавления: 2015-08-14; просмотров: 2790;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.011 сек.