Главная Показатели химического производства 1 2 3 4 [ 5 ] 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 ществ, то степень превращения можно выразить через концентрации: АО -А Са=Сдо(1-Хд); (2.9) где Сдц, Сд - соответственно начальная и текущая концентрации вещества А; CQ, С- - соответственно начальная и текущая концентрации ;-го вещества. Стехиометрическое балансовое соотношение (2.2) можно записать так: АОА Ъ01Ь (2.9а) Для количественной характеристики реакционной смеси используют различные способы выражения концентраций (табл. 2.1). Таблица 2.1. Способы выражения концентраций
В ЭТОЙ таблице: - количество /-го компонента смеси; n -молярная доля /-го компонента; Л/, - молярная масса /-го компонента; - массовая доля /-го компонента; у. - массовая концентрация (плотность) /-ГО компонента, кг/м^; у = Еу,- - плотность реакционной смеси, кг/м^; С,. - молярная концентрация /-го компонента, моль/м^; С = ХС, - общая молярная концентрация, моль/м^; - парциальное давление; К- объем реакционной смеси, м^. Приведем пример использования таблицы. Дано Р^. Определить g.. Решение. Данное Р. находим в верхней строке табл. 2.2. Коэффициент пересчета находится на пересечении вертикали под Р-и горизонтали напротив g-. Ответ: g = Р^МДуКТ). Сложную реакцию целесообразно представить такой системой сте-хиометрически независимых уравнений, чтобы в левой части каждого из них стояло одно и то же ключевое вещество. Это можно сделать линейными преобразованиями стехиометрических уравнений. Например, при паровой конверсии метана протекают две реакции: СН4 + Н2О = СО + ЗНз (2.10) СО + ЩО = СО2 + Н2. Базисная система включает в себя два стехиометрических уравнения: У=В - Э = 5 - 3 = 2. Ключевым компонентом является СН4, входящий только в первое стехиометрическое уравнение. Для балансовых расчетов удобней использовать такие два уравнения: первое - из представленной системы, и второе - сложением уравнений системы СН4 + Н2О = СО + ЗН2 (2.11) СН4 + 2Н2О = СО2 + 4Н2. Для каждого стехиометрического уравнения вводится степень превращения ключевого компонента как ву-й частной реакции Хд. Количество /-ГО вещества в реакционной смеси N. при протекании сложной реакции рассчитывается по уравнению Далее можно рассчитать концентрации, используя уравнение (2.7). Другими показателями химического процесса являются выход продукта и интегральная селективность. Выход продукта - это относительное количество исходного вещества, например А, превратившегося в этот продукт. Для продукта R r = (VaAr) (Ar-Aro)/ao-Для простой реакции = дсд. Для сложной реакции, когда возможно несколько направлений превращения исходного вещества, Ф Хд, и для характеристики целевой реакции вводится понятие селективности. Интегральная селективность по продукту - это отношение количества исходного вещества, превращенного в этот продукт, ко всему количеству превращенного реагента. Так, для двух параллельных реакций; VaiA + VbiB = VrR + VsS Va2A + VbjB = VzZ + VyY интегральная селективность по продукту R (при = 0) r = (Vд^/vR)ЖR/(7Vдo-Л^д). Для двух последовательных реакций VaVrRvS интегральная селективность по продукту R (при Л'о=0) r = (Va/Vr)(WAao-a)- Уравнение, связывающее степень превращения исходного вещества, выход продукта и его интефальную селективность, имеет вид r = Va- Стехиометрические расчеты отражают изменение состава материальных потоков, которые происходят в реагирующей системе, и поэтому являются основой для составления материального и теплового балансов. При химическом превращении изменяется энтальпия реагирующей системы: УдА + VgB = VrR + VgS -АЯ. (2.12) Уравнение (2.12) называют также термохимическим уравнением, которое показывает не только соотношение количеств веществ, вступивших во взаимодействие, но и количество выделившейся (или поглощенной) при этом теплоты. Если энтальпия уменьшается, то теплота вьщеляется. В технике часто используют понятие теплота реакции Ор, причем Qp = -АЯ, так что |
© ООО "Карат-Авто", 2001 – 2024 Разработчик – Евгений Андрианов |