(к, + к2)х^

Степень превращения вещества А

= (Сдо - Сд )/Сдо = 1 - е-(. + h) = 0,28.

Пример 2.3-3. Для последовательной реакции первого порядка А R S с константами скоростей реакции к^ = 7,2-10-3 с- и 2 = 4,7-10-3 (,-1 рассчитать максимальную производительность по продукту R, если перерабатывается 4,4-10- м^/с реакционной смеси, поступающей с концентрацией Сдд = 1,5 кмоль/мЗ. Какая при этом будет селективность по промежуточному продукту?

Решение. Скорость газофазной обратимой реакции или скорость превращения компонента А можно представить в виде /-= - Wf,=-uPfJdit= к.Р^ - k Pj. Выразив текущие парциальные давления и Pr через степень превращения и Pq, получим dx/dt = - Хд - Хд /Ар). Интегрирование дифференциального уравнения дает выражение, позволяющее рассчитать к^.

[К^{К^ + 1)]1п(1- Хд- Хд/Ар) = -k,t. Откуда A:j = 0,115 с .

Используя полученное выражение, найдем Рм20) 3,63-10 Па и Рд(40) = 3,24-103 Па.

Пример 2.3-2. При постоянной температуре протекает параллельная реакция

с константами скоростей Л, = 10 с~ и /fj = 10 с . Перед началом реакции Сдд = 3 кмоль/м^, С^д = Cjg = 0.

Определить скорость и степень превращения реагента А, а также селективность по продукту R в момент времени, равный 30 с.

Решение. Для рещения задачи воспользуемся формулой (2.21). Скорость превращения вещества А

- Жд = -с1Сд/с1/ = (к^ + к2)С^=(к^ + к2) Сдое-! + 2) = = 0,024 кмоль/(мЗ-с).

Селективность по R

1 е-(*1 + kj)

в которой все реакции протекают по механизму первого порядка. 2.3-4. Составить кинетическую модель сложной реакции

Rii=*= 2S-*-Р

3D <=ЗС,

в которой все реакции протекают по механизму первого порядка.

2.3-5. Константа скорости реакции равна 0,025 с~. Исходная концентрация реагента составляет 1 кмоль/м^. Определить скорости реакции, протекающей в замкнутом объеме через 10, 20, 30, 40, 50 с.

Решете. Максимальная производительность по продукту R будет достигнута при продолжительности реакции, соответствующей получению максимальной концентрации промежуточного продукта Cj. Из формулы (2.23) находим = 523 с и = 0,27 кмоль/м^ Максимальная производительность Gj = 1,2-10 кмоль/с, селективность

Rmax=CR ax/(CAo-A) = 0.186.

2.3.3. Задачи

2.3-1. При проведении жидкофазной реакции в реакторе были получены следующие опытные данные:

f, мин 10 30 60 80 100

X 0,31 0,674 0,874 0,95 0,977

Определить порядок реакции.

2.3-2. Дана реакция 2А + ЗВ = S + 4R + 2F. Определить скорость расходования компонента В и скорость образования продуктов реакции, если скорость исчезновения компонента А составляет 5 моль в единицу времени на единицу объема.

2.3-3. Составить кинетическую модель сложной реакции

2.3-6. Определить энергию активации и предэкспоненциальный множитель в уравнении Аррениуса для константы скорости реакции, значения которой при температурах 273 и 293 К равны соответственно 2,46 и 47,5 с-1.

2.3-7. Определить энергию активации реакции, если при изменении температуры с 723 до 773 К ее скорость возрастает в 2,73 раза.

2.3-8. При температуре 748 К константа скорости реакции составляет 3,2-105 ч^. Определить константу скорости при 793 К, если энергия активации реакции равна 87,9 кДж/моль.

2.3-9. Для реакции /1-го порядка экспериментально получена зависимость концентрации реагента от времени проведения реакции:

/, мин 0 1 2 3 4 5

С, кмоль/м^ 2,00 0,96 0,63 0,47 0,39 0,31

Определить порядок реакции и вычислить константу скорости.

2.3-10. Выразить скорость реакции гидролиза уксусного ангидрида при его взаимодействии с водой как функцию степени превращения уксусного ангидрида:

(СНзС02)0 + ЩО 2СН3СООН.

Реакция проводится в большом избытке воды.

2.3-11. Для реакции второго порядка 2А R -ь S определить степень превращения и скорость реакции через 10, 30 и 50 с. Константа скорости равна 0,02 мЗ(кмоль-с)~, начальная концентрация вещества А - 2 кмоль/м^.

2.3-12. Для обратимой реакции 2А < R, протекающей в газовой фазе при постоянном давлении, выразить изменение степени превращения вещества с1хд/с1? как функцию от степени превращения Хд. Прямая реакция второго порядка, обратная - первого.

2.3-13. Выразить скорость обратимой реакции А с* 2R как функцию степени превращения. Реакция протекает в газовой фазе при постоянном давлении.

2.3-14. Выразить скорость необратимой реакции как функцию степени превращения исходных веществ для гомогенной реакции взаимо-