Общая химическая технология. Брянкин К.В - 9 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

C
C
А,0
C
А
y
C
τ
τ
=
τ
τ
= 0
а)
б)
Рис. 2.2. Распределение концентрации реагента в периодическом
реакторе идеального смешения:
а – по времени; б – по месту (по объему)
Периодические химические процессы по своей природе всегда являются нестационарными (неустановив-
шимися), так как в ходе химической реакции параметры процесса изменяются во времени (например, концен-
трация веществ, участвующих в реакции, т.е. происходит накопление продуктов реакции).
Для расчета периодического реактора надо знать его уравнение, позволяющее определить рабочее время τ,
необходимое для достижения заданной степени превращения Х
A
при известной начальной концентрации веще-
ства С
А,0
и известной кинетике процесса, т.е. при известной скорости химической реакции r
А
.
Основой для получения уравнения реактора является дифференциальное уравнение (1.7), которое может
быть преобразовано, исходя из того, что в РИС-П вследствие интенсивного перемешивания все параметры оди-
наковы во всем объеме реактора в любой момент времени (рис. 2.2). В этом случае производная любого поряд-
ка от концентрации по осям х, у, z равна нулю, следовательно
0=
∂
∂
−
∂
∂
−
∂
∂
z
C
w
y
C
w
x
C
w
A
z
A
y
A
x
; (2.2)
0
2
2
2
2
2
2
=
∂
∂
+
∂
∂
+
∂
∂
z
C
y
C
x
C
D
AAA
. (2.3)
С учетом полученных значений
A
A
r
C
=
dτ
d
. (2.4)
Если рассмотренная выше реакция протекает без изменения объема реакционной смеси, то уравнение (2.4)
можно записать в виде
A
АА
r
ХС
=
−
dτ
])1([d
0,
или
A
А
А
r
Х
С
−
=
d
dτ
0,
. (2.5)
Знак минус перед величиной
A
r указывает на то, что в процессе происходит убыль количества исходного
реагента.
Интегрируя уравнение (2.5) в пределах изменения времени от 0 до τ и степени превращения от 0 до Х
А
, по-
лучим уравнение РИС-П
∫
−
=
А
Х
A
А
А
r
Х
С
0
0,
d
τ
. (2.6)
Рассмотрим некоторые частные случаи решения этого уравнения.
Скорость простой необратимой реакции n-го порядка выражается уравнением
п
АA
kСr =− .
Подставив полученное значение для (
A
r
−
) в уравнение (2.6), получим
∫
=
А
Х
п
А
А
А
kС
Х
С
0
0,
d
τ
(2.7)

Страницы