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)

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 = τ 0 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.

Δ ni
– 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:

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Самостоятельная работа учащихся, ее виды | Парциальные молярные балансы
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 616; 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: 0.01 сек.