Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English
Обобщим несколько понятие стехиометрического коэффициента, введенное в главе I. Будем записывать стехиометрические коэффициенты веществ, принимающих участие в прямой элементарной реакции, со знаком минус, а стехиометрические коэффициенты веществ, участвующих в обратной реакции, — со знаком плюс. Совокупность коэффициентов обеих реакций со знаками назовем стехиометрическими коэффициентами уравнения стадии.

ПОИСК





Режимы работы лабораторных каталитических реакторов

из "Моделирование кинетики гетерогенных каталитических процессов"

Обобщим несколько понятие стехиометрического коэффициента, введенное в главе I. Будем записывать стехиометрические коэффициенты веществ, принимающих участие в прямой элементарной реакции, со знаком минус, а стехиометрические коэффициенты веществ, участвующих в обратной реакции, — со знаком плюс. Совокупность коэффициентов обеих реакций со знаками назовем стехиометрическими коэффициентами уравнения стадии. [c.25]
Следует оговориться, что выбор прямого и обратного направлений для обратимой стадии произволен. Условимся записывать элементарную реакцию, принятую за прямое направление стадии, слева от знака i. Если поменять местами правую и левую части уравнения стадии, одновременно изменятся знаки и у стехиометрических коэффициентов, и у скорости стадии. [c.25]
Понятия скоростей элементарной реакции и стадии были даны в главе I. Здесь же приведем еще одно определение скорости стадии. По предложению Темкина [3], разность числа актов стадии в прямом и обратном направлениях называется числом пробегов стадии. Поэтому скорость стадии равна числу ее пробегов, происходящих в единичном реакционном пространстве за единицу времени. [c.25]
Так как мы условились, что пока рассматриваем скорости стадий как заданные функции, в этой главе гипотеза о механизме будет задаваться только перечислением стадий. Но коль скоро задан набор стадий механизма реакции, можно составить матрицу стехиометрических коэффициентов уравнений стадий В = ЦРгйЦ. Размерность B = Ns X Й, где N3 — число стадий N — общее число веществ. Матрицу В часто называют просто стехиометрической матрицей. В качестве примера в табл. 1 (см. с. 17) приведена матрица стехиометрических коэффициентов уравнений стадий для трехстадийпого механизма. [c.26]
Из полученного соотношения видно, что если на скорости стадий не наложены какие-либо связи, число независимых скоростей по веществам равно рангу стехиометрической матрицы. Только в том случае, когда ранг В равен Нв, можно установить однозначное соответствие между скоростями образования веществ и скоростями стадий. [c.26]
Общим условием применимости уравнений (11,2) и (11,4) является постоянство парциальных давлений и температур во всех частях катализатора. Например, при осуществлении реакции в проточном реакторе или при диффузионном торможении в порах на крупных зернах оба уравнения соблюдаются только для слоев бесконечно малой толщины, а не для всего объема или зерна катализатора. [c.27]
На практике химические реакции проводят в реакторах. Схема простейшего реактора показана на рис. 2. [c.27]
Это уравнение, применимое к статическим, безградиентным, проточным и другим типам реакторов, подробно обсуждается в работе Диксона [8]. [c.27]
Следует отметить, что безградиентные реакторы могут применяться для изучения реакций на крупных зернах катализатора при наличии диффузионного торможения в порах. При этом градиенты отсутствуют только в газовой фазе, а внутри зерна концентрации и температура могут изменяться. Такое зерно можно рассматривать как совокупность слоев, найти концентрации и скорости для каждого слоя и затем скорости просуммировать. Если поверхность катализатора однородна, реакция на зерне также описывается уравнениями (11,10) и (11,11), где индекс п относится теперь к номеру слоя. [c.28]
Использование точного или приближенного равенства нулю всех или части производных от концентраций промежуточных веществ для упрощения системы дифференциальных уравнений и вывода кинетических уравнений называется принципом квазистационарных концентраций Боденштейна — Семенова [9, 10]. Первоначально этот принцип был разработан для закрытых систем, однако он с успехом применяется и для открытых систем. [c.29]
Аналогично можно получить уравнения и для концентраций веществ А, В и В. [c.29]
Правая же часть равенства (И,13) представляет собой правую часть кинетического уравнения г = г с, Р, Т, Q), позволяющее рассчитать скорости как функции условий опыта с, Р, Г и параметров 0. Если эти уравнения кинетики согласуются с результатами опытов, то при некотором значении вектора кинетических параметров разности между экспериментальными значениями скоростей и правой частью уравнения (11,13) становятся достаточно малыми одновременно для всей совокупности опытных данных. На этом основан традиционный метод определения кинетических параметров путем сравнения экспериментальных и расчетных значений скоростей [И]. [c.30]
С другой стороны, можно применять уравнение (11,13) для вычисления концентраций участников реакций ири заданных в качестве условий опыта значениях их входных потоков. Сравнение полученных значений концентраций с их экспериментальными значениями дает возмонгность также найти вектор кинетических параметров [12]. [c.30]
В статье [14] отмечается, что времена поверхностной релаксации Тг для большинства гетерогенных каталитических реакций укладываются в интервал 10 —2,5-10 ч, что много меньше обычных значений Тр. Именно это и определяет широкое распространение в лабораторной практике квазистационарных и стационарных режимов работы реакторов. Поэтому в настояш,ей книге рассмотрено только моделирование кинетики на основании данных, полученных в стационарных условиях. [c.31]


Вернуться к основной статье


© 2025 chem21.info Реклама на сайте