ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные понятия химической кинетики из "Методы кибернетики в химии и химической технологии Издание 3 1976" Математические модели химических реакторов строятся на основе блочного принципа с использованием ранее рассмотренных гидродинамических моделей, учитывающих характер распределения времени пребывания частиц потока реагирующей смеси в данном реакторе. Основу моделирования химических реакторов составляет описание блока кинетической модели или уравнения химической кинетики. [c.274] Скорость химической реакции есть изменение (уменьщение или увеличение) числа молей реагентов в результате химического взаимодействия в единицу времени на единицу объема (для гомогенных реакций) или.на единицу поверхности (массы) для гетерогенных процессов. [c.274] Знак (+) указывает, что в реакции накапливается вещество, знак (—) —что концентрация вещества снижается. [c.274] Константа скорости характеризует процесс, протекающий на микроуровне взаимодействия мол екул, и поэтому, как всякая молекулярная характеристика, зависит от вида молекул вступающих в реакцию веществ и от температуры. Для данного вида молекул при данной температуре к = onst. [c.275] Величина энергии активации обычно лежит в пределах от 40 до 200 кДж/кмоль. Значение кй находят путем подстановки числовых значений в уравнение Аррениуса. Если уравнение Аррениуса хорошо описывает данную реакцию, значения Е я ко постоянны, а переменными являются к и Т. С увеличением температуры член E RT должен уменьшаться и поэтому величина к возрастает. Очень быстрые реакции имеют высокие значения h или низкие значения Е, или то и другое очень медленные реакции имеют низкие значения ко или высокие значения Е, или то и другое вместе. [c.275] Молекулярность характеризует число молекул, участвующих в реакции в соответствии со стехиометрическим уравнением. Моле-кулярнбсть может выражаться только целыми числами. Соответственно различают moho-, би- и (редко) тримолекулярные реакции. Реакция будет элементарной, если она протекает в одну стадию и имеется соответствие между стехиометрическим отношением и уравнением скорости если такого соответствия пег, реакция не будет элементарной. [c.275] Порядок реакции представляет собой сумму показателей степеней при концентрациях реагирующих веществ. [c.276] Молекулярность и порядок реакции часто не совпадают из-за того, что реакции слагаются из последовательно идущих с различной скоростью стадий (тогда реакция может иметь дробный порядок), либо вследствие большого различия концентраций. Так, например, реакция первого порядка может быть мономолекулярной (Л 4-S) или бимолекулярной (Л + В —S) в последнем случае один реагент, например В, взят в большом избытке и его концентрация в ходе реакции остается практически постоянной. [c.276] Порядок реакции может быть и целым, и дробным и обычно находится опытным путем. Молекулярность, отражающая механизм реакции, как уже отмечалось, выражается только целыми числами. [c.276] Консткнта равновесия обратимых химических реакций. Реакции часто протекают в прямом и обратном направлениях обратимые реакции). В этом случае в реакции не достигается полного превращения исходных компонентов (константа скорости ki) и реакция идет в обратном направлении (константа скорости k ), при этом устанавливается равновесие, определяемое величиной константы равновесия /Сс. Поэтому при расчете обратимых химических реакций необходимо вычислять константу равновесия, определяемую на основании закона действующих масс. [c.276] Из полученного соотношения следует, что при (а +6) = (г-)- ) реакция идет без изменения объема, и численное значение константы равновесия не зависит от того, в каких единицах выражены концентрации. Другими словами, для реакций, идущих без изменения объема, состояние равновесия не зависит от давления инертных примесей. Однако равновесные концентрации компонентов будут зависеть от давления. [c.277] Таким образом, концентрации веществ, присутствующих в конденсированной фазе (твердой или жидкой), включаются в постоянную величину Кс. [c.277] При увеличении температуры равновесная степень превращения увеличивается для эндотермических реакций и снижается для экзотермических. Для реакций, идущих с изменением объема в газовой фазе, при возрастании давления степень превращения увеличивается, когда число молей в реакции уменьшается, и снижается, когда оно увеличивается. Зная величину константы равновесия,, можно вычислить количества веществ в равновесных для данной реакции состояниях, а отсюда и максимальные выходи продуктов реакции в данных условиях. [c.278] На практике с целью увеличения производительности аппарата в каждом отдельном случае устанавливается оптимальный режим, т. е. определенное время пребывания реагирующих веществ в реакционной зоне. Обычно степень превращения принимается равной 85—90% от равновесной. Следует иметь в виду, что это справедливо при Кс 1 при /Сс 1 реакция рассматривается как необратимая. [c.278] Вернуться к основной статье