Основные представления и законы химической кинетики. Теоретические основы кинетики гомогенных реакций. Миттова И.Я - 22 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

22
Если в реакторе протекает газофазная реакция первого порядка с увели-
чением числа молекул (крекинг углеводородов ), то следует учесть изменение
объема реакционной смеси за время движения . Тогда υ непостоянна, и
(
)
1
1
1
dC
kC
sdl
υ
−=, где υС
1
– количество молей А
1
, проходящих через любое
сечение реактора
1
1
i
NP
C
NRT
=
∑
; N
1
= N
0,1
(1 – α), где N
0,1
– количество А ,
входящее в единицу времени в реактор ; α – степень превращения :
(
)
0,1
NN
N
α
−
=
; Для данного сечения количество А
1
равно N
0,1
(1-α), количе-
ство А
2
– N
0,1
α(ν
2
/ν
1
), количество А
3
– N
0,1
α(ν
3
/ν
1
).
(
)
(
)
0,10,10,10,1210,131
//
NNNNN
ααννανν
=−++
∑
(
)
0,10,11
1/NN
ννα
=+∆


∑
, где Δν = ν
2
+ ν
3
– ν
1
Подставляя соответствующие значения , получим :
()
1
1
1
1/
P
C
RT
α
ννα
−
=
+∆

.
Так как
(
)
1
1
0,1
1
dC
dNd
N
dldldl
υ
α
=−= то, подставляя этот результат в пер-
вое уравнение, имеем :
()
0,1
1
1
1/
dSP
Nk
dlRT
αα
ννα
−
=
+∆

, при этом
Т , Р – постоянны вдоль реактора .
После интегрирования этого уравнения имеем :
()()()
11
0,1
1/ln1/
kPV
NRT
νναννα−+∆−−∆=
l = 0 до l α = 0 до α.
Это изменение степени превращения вдоль реактора; если l = L, то на
выходе получим :
()()()
11
0,1
1/ln1/
kPV
NRT
νναννα−+∆−−∆=
Таким образом , можно рассчитать α
1
при заданной скорости подачи А
1
в
реактор , если известна k.
Это уравнение запишем в виде:
(
)
()
()
1
0,110,1
11
1/
ln1
//
L
kPV
NN
RT
νν
αα
νννν
+∆
=−−−
∆∆
.
График в координатах
(
)
0,10,1
ln12
XNYNα
==−−
– это уравнение пря -
мой . Если действительно получается прямая , то это уравнение применимо, и
по tg
α
рассчитывают
ν
∆
, а по отрезку на оси ординат – k. 
                                              22
     Е сл и в реакторепротекает газоф азная реакция первого порядкасувел и-
чением числ ам ол екул (крекинг угл еводородов), то сл едуетучесть изм енение
объем а реакционной см еси за врем я движ ения. Т огда υ непостоянна, и
  1 d (υ C1 )
−             = kC1 , где υС 1 – кол ичество м ол ей А 1, проходящ их через л ю бое
  s dl
                            N1 P
сечениереактора C1 =                ; N1 = N0,1(1 – α), где N0,1 – кол ичество А ,
                          ∑ i N  RT
входящ ее в единицу врем ени в реактор; α – степень превращ ения:

α=
    ( N0,1 − N1 ) ; Д л я данного сечения кол ичество А равно N (1-α), кол иче-
                                                       1       0,1
        N 0,1
ство     А2      –     N0,1α(ν2/ν1),        кол ичество          А3   –     N0,1α(ν3/ν1).
∑ N0,1 = N0,1 − N0,1α + N0,1α (ν 2 /ν1 ) + N0,1α (ν 3 /ν 1 )
      ∑N   0,1= N 0,1 1 + ( ∆ν /ν 1 )α  , гдеΔ ν = ν2 + ν3 – ν1
     П одставл яя соответствую щ иезначения, пол учим :
                  1−α              P
     C1 =                               .
          1 + ( ∆ν /ν1 ) α  RT
                 d (υ C1 )        dN            dα
     Т ак как                 = − 1 = N 0,1         то, подставл яя этот резул ь тат в пер-
                      dl            dl          dl1
воеуравнение, им еем :
            dα              1−α           SP
      N 0,1     =k                            , при этом
            dl      1 + ( ∆ν /ν 1 )α  RT
     Т , Р – постоянны вдол ь реактора.
     П осл еинтегрирования этого уравнения им еем :
                                                     kPV
      − (1 + ∆ν /ν1 ) ln (1 − α ) − ( ∆ν /ν 1 )α =
                                                    N 0,1 RT
     l = 0 до l                α = 0 до α.
     Э то изм енение степени превращ ения вдол ь реактора; есл и l = L, то на
вы ходепол учим :
                                                     kPV
      − (1 + ∆ν /ν1 ) ln (1 − α ) − ( ∆ν /ν 1 )α =
                                                    N 0,1 RT
     Т аким образом , м ож но рассчитать α1 при заданной скорости подачи А 1 в
реактор, есл и известнаk.
     Э то уравнениезапишем в виде:
                        (1 + ∆ν /ν 1 ) ln 1 − α − kPV .
      N 0,1α1 = − N 0,1                   ( L)
                           ∆ν /ν 1                  ( ∆ν /ν1 ) RT
     Г раф ик в координатах X = N 0,1α Y = − N 0,1 ln (1 − 2 ) – это уравнениепря-
м ой. Е сл и действител ь но пол учается прям ая, то это уравнение прим еним о, и
по tg α рассчиты ваю т ∆ν , апоотрезкунаоси ординат– k.

Страницы