ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Стехиометрия реакций и материальные расчеты из "Теория химических процессов основного органического и нефтехимического синтеза Издание 2" С точки зрения стехиометрии все химические реакции подразделяют на простые и сложные. [c.7] В координатах А г (или А ,) против Апд (или А д) для любой простой реакции должна получиться прямая, тангенс угла наклона которой равен Уг/Уд (рис. 1). Этим путем можно экспериментально убедиться, что данная реакция — простая, а при неизвестной стехиометрии реакции можно найти соотношение стехиометрических коэффициентов для исходных реагентов или получаемых продуктов. [c.8] Среди веществ, участвующих в сложных реакциях, различают исходные реагенты и продукты. Среди исходных реагентов один — обычно основной (более дорогостоящий или определяющий основную схему превращений). В дальнейшем его обозначаем через А. Из продуктов реакции один является целевым, ради которого реализуется весь процесс. Целевой продукт обозначим буквой В. Остальные продукты реакции называют побочными. Соответственно этому реакция образования целевого продукта называется целевой, а остальные — побочными. [c.9] Оказывается, что ранг стехиометрической матрицы равен числу независимых реакций. Определяя ранг приведенной матрицы, находим К = 2. [c.10] Одновременно с числом независимых реакций определяют равное ему число так называемых ключевых веществ, по которым можно полностью охарактеризовать материальный баланс системы. В простой реакции ключевое вещество только одно (например, циклогексен из предыдущего примера). В сложных системах выбор независимых реакций и ключевых веществ взаимосвязан и определяется тем, чтобы в каждой независимой реакции участвовало хотя бы одно ключевое вещество и в то же время выбранные ключевые вещества участвовали бы только в одной или в некотором минимуме независимых реакций. Так, для дегидратации этанола выгодно выбрать в качестве независимых реакций 1 и 2, а в качестве ключевых веществ — этилен и диэтиловый эфир. Выбор ключевых веществ зависит также от простоты и точности их аналитического определения. [c.10] Зная начальные условия и щ (или Рг) для ключевых веществ, находим вначале по уравнениям (0-5) полноту реакций или Pj и затем полный состав реакционной массы. Отметим, что при обратимых реакциях с единственным независимым превращением и одним ключевым веществом справедливы уравнения баланса, выведенные ранее для простых реакций, в том числе соотношения, иллюстрированные на рис. 1. [c.10] При балансовых опытах или подведении фактического материального баланса установки обычно наблюдается небольшое расхождение между суммами взятых и полученных веществ. Это объясняется неточностью анализов и неучтенными потерями. [c.11] БЕЗРАЗМЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА РЕАКЦИЙ. [c.12] Кроме мольных количеств и потоков в химии и технологии большое значение имеют безразмерные характеристики материального баланса — степень конверсии, селективность и выход. [c.12] В дополнение к соотношению (0-7) легко вывести зависимость Пг (fг) от Па,о ( Рд.о) И степени конверсии основного реагента ХрС. [c.13] Для сложных реакций, имеющих более одного ключевого вещества, степень конверсии показывает лишь долю превращенного реагента, но не дает представления о направлениях его превращения, которое определяется селективностью и выходом. [c.13] Селективность по целевому продукту показывает долю полезно использованного сырья она является важной характеристикой катализаторов, условий проведения процесса и типа реакторов. На практике селективность по целевому продукту изменяется от 50—60 до 100%, причем повышение селективности— одна из важнейших задач химической технологии. [c.14] Выход — это далеко не однозначное понятие. Иногда под ним понимают абсолютное количество полученного продукта (в г, кг, моль и кмоль), но чаще выход выражают в долях единицы или в процентах на взятое сырье. Кроме того, выход применяют для характеристики систем разного масштаба — только реакционного аппарата [химический выход), какого-либо узла производства или технологической схемы в целом, когда учитывают не только расход сырья на химические реакции, но и различные потери технологический выход). Далее мы будем применять понятие только химического выхода. [c.14] Последние уравнения широко используют в химической кинетике и при расчете реакторов. Очевидно, что при расчете материальных балансов процесса все или часть исходных данных (за исключением Пг.о или Fi o) может быть задана безразмерными характеристиками — степенью конверсии, селективностью или выходом. Тогда, используя выведенные уравнения, легко рассчитывают мольные количества или потоки всех веществ и составляют таблицу материального баланса. [c.15] Вернуться к основной статье