Оптимизация технологических процессов органического синтеза. Бочкарев В.В. - 128 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

128
5.2. РАСЧЕТ РАВНОВЕСНОГО СОСТАВА СЛОЖНЫХ
РЕАКЦИЙ
В подавляющем большинстве реальных процессов органического
синтеза одновременно протекают несколько реакций (сложная реакция).
Такие процессы характеризуются несколькими стехиометрическими
уравнениями и соответственно несколькими константами равновесия.
При анализе известной системы сложных реакций, прежде всего,
необходимо определить число стехиометрически независимых превра-
щений, уравнения которых нельзя получить комбинацией уравнений
других реакций (сложением, вычитанием, умножением стехиометриче-
ских коэффициентов на постоянные множители). В большинстве случа-
ем это легко сделать последовательным исключением стехиометрически
зависимых реакций. Так при обратимом превращении уравнение обрат-
ной реакции легко получить, умножив на минус единицу уравнение
прямой реакции. Следовательно, в этом случае имеется только одно не-
зависимое превращение. В системе сложных реакций дегидратации эта-
нола:
1
2 5 2 4 2
C H OH C H + H O
,
2
2 5 2 5 2
2
2
2C H OH C H O + H O

,
3
2 5 2 4 2 5
2
C H O C H C H OH
 ,
исключив реакцию 2 (как обратную второй) и реакцию 3 (уравнение
которой можно получить вычитанием уравнения 2 из уравнения 1), на-
ходим, что система имеет лишь две независимые реакции.
В более сложных случаях для определения числа (R) стехиомет-
рически независимых превращений методы матричной алгебры. В этом
случае составляют стехиометрическую матрицу, строки и столбцы ко-
торой соответствуют определенным веществам и реакциям. Для преды-
дущей системы стехиометрическая матрица будет иметь вид, представ-
ленный в табл. 5.1. Ранг стехиометрической матрицы равен числу неза-
висимых реакций.
Одновременно с числом независимых реакций определяют равное
ему число так называемых ключевых веществ, по которым можно пол-
ностью охарактеризовать материальный баланс системы. В простой ре-
акции ключевое вещество только одно. В сложных системах выбор не-
зависимых реакций и ключевых веществ взаимосвязан и определяется
тем, чтобы в каждой независимой реакции участвовало хотя бы одно
ключевое вещество и в то же время выбранные ключевые вещества уча-
ствовали бы только в одной или в некотором минимуме независимых
реакций. Так, для дегидратации этанола выгодно выбрать в качестве не-
зависимых реакций реакции 1 и 2, а в качестве ключевых веществ
Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com)

Страницы