Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Идеальный периодический реактор и исследование кинетики в периодических условиях




Методика количественного исследования химического процесса и обработки полученных результатов.

Нахождение уравнения скорости реакции является задачей кинетического исследования. Основные этапы кинетического исследования следующие:

– проведение эксперимента;

– выдвижение гипотезы о механизме реакций и построение кинетических уравнений (модели) на основе этого механизма;

– обработка результатов эксперимента по этим уравнениям.

В действительности этапы кинетического исследования часто перекрываются.

Перед проведением кинетических исследований обобщаются литературные данные и механизме и кинетике изучаемых реакций.

Следующий, очень ответственный этап состоит в разработке экспериментальной установки и методики исследования, обеспечивающих достаточную точность и воспроизводимость опытов. Сюда входят выбор и проверка работы реакторного аппарата, регулирующих и измерительных приборов, способов анализа реакционной массы и т.д.

Само кинетическое исследование основано на том, что экспериментально определяемые результаты (Ci, xi) зависят от дифференциальных уравнений скорости реакций и от параметров процесса. Чтобы найти кинетические уравнения, необходимо варьировать все параметры, которые могут влиять на скорость: начальные концентрации (парциальные давления для газофазных реакций) всех реагентов (а нередко и продуктов реакции, которые её могут автокатализировать или тормозить), концентрацию катализатора, температуру, а также временные характеристики процесса.

Количественное исследование, независимо от его теоретических или технологических задач, состоит в наблюдении за изменением выходных концентраций или рассчитываемых из них степеней превращения в зависимости от варьируемых параметров процесса.

Основная задача состоит в подборе математических уравнений, адекватно описывающих результаты эксперимента, и нахождение параметров этих уравнений (констант скорости и равновесия, адсорбционных коэффициентов, порядков реакции, энергии активации).

 

Периодические условия используют преимущественно для кинетического исследования жидкофазных реакций.

Условием идеальности периодического реактора является отсутствие градиента концентраций и температур по объему, то есть, dCi/dV = 0 и dT/dV = 0, что возможно лишь при достаточно интенсивном перемешивании.

В периодическом реакторе концентрации веществ изменяются только во времени, а в каждый данный момент концентрации и скорости постоянны по его объему.

В периодических условиях экспериментально определяемым результатом процесса являются так называемые текущие концентрации веществ Ci, а варьировать приходится, кроме начальных концентраций всех веществ и температуры, временем реакции.

Реактором, как правило, служит колба или автоклав с мешалкой, помещаемые в термостат, с помощью которого поддерживается нужная температура (обычно с точностью ±0,1÷0,2ºС). Другим способом поддержания постоянной заданной температуры реакционной массы является оборудование реактора термостатирующей рубашкой, в которую подают теплоноситель из термостата. Аппарат снабжен устройствами для загрузки компонентов смеси, термометром и, если нужно, обратным холодильником и пробоотборником.

Обычно в реактор загружают точно взвешенные навески исходных компонентов и катализатора, включают перемешивание и подачу теплоносителя из термостата в рубашку реактора и отбирают первую пробу на анализ при достижении реакционной массой заданного значения температуры и это является началом проведения опыта. После начала опыта в точно фиксированное по секундомеру время отбирают пробы реакционной массы, тем или иным способом быстро прекращают в них реакцию и анализируют состав (титрованием, спектральным или хроматографическим методом). При этом необходимо определять как минимум все ключевые вещества, число которых равно количеству независимых реакций. Существуют и способы наблюдения за ходом реакции без отбора проб, например по давлению паров, по изменению объема, циркуляцией жидкости через специальную ячейку, где снимаются спектральные данные, и т.д.

Периодические условия изучения кинетики наименее трудоемки – за один опыт получают ряд экспериментальных точек изменения концентрации анализируемых веществ во времени при постоянных значениях всех остальных параметров, частности температуры. Результаты сводят в таблицу экспериментов, где сопоставляются варьируемые параметры и найденные текущие концентрации веществ, как правило, в % масс.

Затем рассчитывают концентрации всех необходимых компонентов реакционной массы в моль/л, а также степени превращения исходных реагентов.

Изменение концентраций и степеней превращения во времени часто изображают графически в виде кинетических кривых в координатах Ci (Xi) – τ.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-12-10; Просмотров: 1946; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.009 сек.