Введение. 9 Лабораторна робота: Розрахунок кінетичних параметрів

Висновки

Результати

9 Лабораторна робота:
Розрахунок кінетичних параметрів

Мета роботи: дослідження ступеня окислення оксиду вуглецю (II) залежно від виду каталізатора, температури, надлишку повітря та об’ємної швидкості газового потоку.

Вихідні дані:

Приймаємо початкову концентрацію СО рівною одиниці, тобто .

Витрата оксиду вуглецю (II) R_CO = 15,7 см³/хв згідно з капіляром К₂;

Витрата повітря R_пов = 118 см³/хв згідно з капіляром К₁;

Діаметр сітчастого каталізатора мм;

Висота покриття мм.

Каталітичне окиснення оксиду вуглецю (II) до оксиду (IV) за рівнянням:

2СО + О₂ = 2СО₂ + Q

Розрахунок:

Визначається висота проволоки з нанесеним каталізатором:

, (9.1)

мм

Знаходимо площу каталізатора:

, (9.2)

мм².

Визначається об’єм каталізатора на 1-ій, 2-ій, 3-ій, 4-ій сітках:

, (9.3)

мм³;

мм³;

мм³;

мм³.

Визначається час контактування τ на кожній сітці:

, (9.4)

с;

с;

с;

с.

Таблиця 9.1 – Результати дослідів для Pt каталізатора

Витрати повітря, Rпов, см^3/хв	Витрати газової суміші, RCO+N2, см^3/хв	Сумарні витрати, см^3/хв	Температура реактора, Тр, ˚С	Вміст СО у вихідній суміші, Споч, %	Вміст СО у суміші після окислення, Скін, %	Ступінь конверсії, Х, %
	15,7	133,7		1,1	1,1
	15,7	133,7		1,1	1,1
	15,7	133,7		1,1	1,1
	15,7	133,7		1,1	0,9	18,18
	15,7	133,7		1,1	0,7	36,36
	15,7	133,7		1,1	0,6	45,45
	15,7	133,7		1,1

Із таблиці 9.1 виписуємо значення ступеня конверсії при температурах 220˚С і 260˚С (значення температури вибирається із середини діапазону):

t₁ = 220˚С x₁ = 0,18;

t₂ = 260˚С x₂ = 0,45.

Формула, яка пов’язує ступінь конверсії х, час τ та константу швидкості k:

(9.5)

Використовуючи формулу 5, розраховуємо значення константи швидкості при двох температурах та за час контактування на першій сітці:

;

.

Рисунок 9.2 – Графік залежності lnk від

Із рисунка 9.2 визначаємо значення :

;

Формула, яка зв’язує тангенс кута нахилу з енергією активації:

(9.6)

Використовуючи формулу 9.6, знаходимо значення енергії активації:

кДж ≈ 40 кДж.

При 220˚С початкова концентрація СО складає:

С₀₁ = 0,5; С₀₂ = 0,6; С₀₃ = 0,8; С₀₄ = 1.

Таблиця 9.2 – Ступінь конверсії х, характерний для певної початкової концентрації СО при 220˚С

Початкова концентрація СО	Ступінь конверсії, частки
х1	х2	х3	х4
	0,12	0,38	0,57	0,62
0,8	0,23	0,49	0,67	0,72
0,6	0,37	0,64	0,8	0,84
0,5	0,48	0,74	0,89	0,93

Для побудови рисунка 9.3 використовуємо дані, наведені в таблиці 9.2.

, с

Рисунок 9.3 – Графік залежності ступені конверсії х від часу контактування на сітці τ

Щоб визначити порядок реакції використаємо два способи:

I спосіб:

Із рисунка 9.3 визначаємо тангенси кута нахилу при різних ступенях конверсії:

;

;

;

;

;

;

;

;

;

Віднявши від першого рівняння друге отримаємо:

;

.

II спосіб:

Формула для визначення швидкості реакції:

(9.7)

Визначається значення константи швидкості при 220˚С:

Використовуючи формулу 9.7, знайдемо значення порядку реакції:

;

;

;

.

Отже, порядок реакції 1 перший, енергія активації складає 40 кДж.

Кінетичне рівняння має наступний вигляд:

.

1.1. История возникновения и развития дисциплин по учёту человеческого фактора

Дата добавления: 2014-12-25