химический каталог




Курс физической химии. Том II

Автор Я.И.Герасимов

ества А* на расстоянии / от начала реакционной зоны, выраженное в долях от исходного количества). Поэтому

dnA. .

—гг-ъъ-гг <''1б3>

Подставив выражение (1,163) в уравнение (1,162), будем иметь

П0,А,-рН° О- '64)

Это и есть написанное в общем виде уравнение кинетики любой химической реакции, протекающей в потоке. Пользуясь основным

постулатом химической кинетики, выражение (1,164) для необратимых реакций можно записать так:

dx v v v

no^iJdT = kc\<--< ' (Г'!65)

Для обратимых реакций оно будет иметь вид

"о А -Щг = feicA СА • • • С1П ~ the"1**2, ?•• с\п, (I. [56)

и- А{ О dl 1 Ai А2 лп z Aj А2 Ап

где ki и k2—?константы скоростей прямой и обратной реакций.

Для интегрирования уравнений (1,165) и (I, 166) концентрации необходимо выразить как функции /. Это легко сделать, если реакция протекает в потоке газов, особенно идеальных. Тогда

V= р . (U67)

и, следовательно

_ "о. А, 0 ~*)р

СА.= ^ — (1.168)

где общее число молей всех участвующих в реакции веществ (как исходных, так и продуктов реакции), проходящих в единицу времени-через заданное сечение*; Р — общее давление смеси всех газов, которое в общем случае является функцией расстояния / от начала реакционной зоны, т. е.

p = f(l) (1,169)

* Для реакции, описываемой уравнением (Г, !53), при условии, что концентрации конечных продуктов в начальный момент времени равны нулю

Чтобы интегрировать уравнения (1,167) и (1,166), эту функцию нужно знать. Определить вид этой функции легко, так как давление в начале и в конце реакционной зоны в лабораторных и

2 ni = по. Af (а + Р*)

причем

Ч А Ч А Ч д

а — 1 г • • • Н

а

Ч, А; "О, А; Ч, А{

Где n0j A — число молей вещества А,-, поступающих в единицу временя в начало реакционной зоны.

промышленных реакционных аппаратах обычно задается. Чаще всего перепад давлений АР между началом и концом реакционной зоны невелик, и следовательно, значением АР можно пренебречь, а величину Р рассматривать как постоянную.

Если реагирующий газ сильно разбавлен инертным газом, т. е. изменением объема вследствие химической реакции можно пренебречь, или химическая реакция протекает без изменения объема, или же реакция протекает в потоке жидкости, то объемная скорость будет величиной постоянной; тогда при постоянном значении р будем иметь§Г — 0 (Е,170)

Поэтому уравнение (1,159) примет вид

DCA

~U~DT==V (I'17!>

dcA.

Подставив в уравнение (1,171) значение производной —~ и учитывая условие (1,161), получим

р DL

— о (Е, 172)

Уравнение (1,172) тождественно уравнению (1,162). Различие этих уравнений заключается в том, что в уравнении (I, 162) объем газа V, протекающего в единицу времени через заданное сечение, есть функция расстояния / от начала реакционной зоны, а в выражении (I, 172) —это величина постоянная.

В выражениях (1,162), (1,165), (1,166) и (1,172) величину pdl можно заменить элементом объема dV пространства, в котором протекает реакция, т. е. можно написать, что

pdt = dV (1,173)

Эта замена позволяет использовать указанные уравнения для расчета объема реактора, необходимого для осуществления заданной степени превращения х. Очевидно, для этого нужно заранее определить константы скоростей данной реакции.

При неизотермических процессах, которые часто осуществляются в промышленных реакционных установках, константу скорости необходимо выразить с помощью уравнения Аррениуса как функцию температуры и задать на основании экспериментальных данных зависимость температуры от расстояния вдоль трубки в пределах реакционной зоны.

Ниже рассмотрено несколько примеров необратимых реакций в гомогенной газовой среде в режиме идеального вытеснения.

§ 15. Необратимая реакция первого порядка

В общем виде такую реакцию можно записать так:

А-> VJAJ + v2A2 + ... + vnA„

Тогда уравнение (I, 165), с учетом условия (I, 168) и сноски на стр. 49, примет вид

dx , (1 — х) Р

"°.АТ2Г d+P*) RT (U74)

Разделив переменные и проинтегрировав это выражение в пределах от 0 до х и от 0 до /, получим

(1 + 0) in (1 - *) - 0* ~ -~^т 1 (** 175>

"О. А^

Откуда

* - Ч, А ЩГ I" U + W !n (1 - *) - М (I. 176)

где V = pi—объем реакционного пространства.

Для реакции типа Ai —>A2 уравнение (1,176) будет иметь вид

k = Ч, А -ру-1п у—7 (Г>177)

RT ,_ i

так как р. = 0.

Сопоставив уравнения (1,177) и (1,12), увидим, что tiotA(RTJRV) = 1//, т. е. время пребывания вещества в реакционной зоне или, в данном случае, время контакта

PV

Проверить насколько результаты расчетов по уравнению (1,176) совпадают с опытными данными и определить значение констант удобнее всего следующим образом. Уравнение (I, 176) можно записать так:

1 -4- в PV

Ч, А* = -п0.А—f !п О - *>-*"рГ (1'179>

Обозначим n0iAx = z и — гс0гА1п (1 — х) = у. Тогда уравнение (1,179) будет описывать прямую (рис. I, 10).

Отрезок, который отсекает прямая на оси ординат, равен — k(PV/$RT), тангенс угла qp наклона прямой tgq>= (1 + Р)/РИз последнего выражения легко определяется (5. Зная величину В, по отрезку, отсекаемому на оси ординат, легко рассчитать значение k.

Этому уравнению подчиняется кинетика реакции термического крекинга я-гексадекана (рис: I, П)» если 0 неи судить по количе/4

ю

П0Х

о

ству непревращенного я-гексадекана при различных скоростях подачи его в реакционную зону (по данным из работы Г. М. Панчен-кова и В. Я. Баранова).

§ 16. Необратимая реакция второго порядка

Допустим, что в потоке протекает реакция типа A -f- В~»С + D. Если количества молей веществ А и В, подаваемые в единицу времени в начало реакционной зоны, равны соответственно «о, А И «О, В, уравнение (1,165) с учетом равенства (1,168) примет вид

dl R*T* (n0( A + n0> B)

После разделения переменных и интегрирования получим

, ("о, А + "о, в)2 *2Т* . "о. в 0 - «> а 1ЯП

FE== ~—— VWla7^ =Г7—рг V>M>

% А П0, В v Г [П0, В п0, XХ)

Если исходные концентрации обоих веществ одинаковы, то после интегрирования уравнения (1,180) получим

§ 17. Обратимая реакция первого порядка

Обратимую реакцию, как уже было сказано, формально можно рассматривать как необратимую, считая, что реагируют не все исходное вещество /го, А» а разность между исходным количеством вещества и тем количеством вещества, которое не прореагировало к моменту установления равновесия. В этом случае уравнение (1,166) с учетом равенства (I, 168) приобретает вид

dx 1 — я д — х

= k —Р (1,183)р dl п0 ART

где ftoo, А, ~ псо, A]/rto, А,' А, — число молей вещества А), образующихся-, к моменту установления равновесия.

Интегрируя это уравнение, получим

RT 1 —« »

? *-<ча,-яг с.'^

Здесь = fei + &2 (где &t и K2 — константы скоростей прямой и* обратной реакций).

§ 18. Обратимая реакция второго порядка

ft.

Если в потоке протекает реакция типа А + В^Й^С-j-D, то

уравнение (1,166) с учетом равенства (1,168) при условии, что в начальный момент времени имеются только вещества А и В, примет вид

dx Р2 (1-х) (rt0 в — n0j Ах) Р2 п0 Ах2

= ^1 D2T2 * 7Z

страница 12
< К СПИСКУ КНИГ > 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 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173

Скачать книгу "Курс физической химии. Том II" (5.2Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
интерактивная доска screenmedia m 80
санкт-петербург гостиницы фонтанка
клапан клоп-1 цена 150х150 с приводом
недорогие журнальные столики купить

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(17.12.2017)