Материальный баланс при химическом превращении

Если в г-й реакции принимают участие п компонентов, то общий материальный баланс химического превращения топологически представляется в виде очевидного диаграммного тождества [c.140]

Обратимся к материальному балансу химического превращения в элементе объема смесительного реактора (рис. 1) в случае мгновенного диспергирования и полной гомогенизации смешивающихся потоков, отсутствия застойных зон, проскока непревращенного сырья и самопроизвольного разделения компонентов [c.411]

Если в технологическом операторе химического превращения одновременно протекает г независимых реакций, то можно записать следующую систему уравнений материального баланса химических компонентов [c.88]

Важным показателем материального баланса химического процесса является степень превращения (конверсия) исходного сырья. Степенью превращения х называют относительное количество исходного сырья, прореагировавшего в данной реакции, измеренное в долях единицы или в процентах. Так, если степень превращения равна X, то количество непрореагировавшего сырья составит 1—х или [c.592]

Степень превращения (конверсия), интегральная и дифференциальная селективность, выход продукта являются важнейшими характеристиками химической реакции и входят безразмерными величинами в уравнения материального баланса химического процесса. [c.32]

Аналитический метод построения математической модели состоит в аналитическом описании объекта управления системой уравнений, полученных в результате теоретического анализа физико-химических явлений ка основе законов сохранения энергии и вещества, В этом случав математическая модель содержит уравнения материального и энергетического (теплового) балансов, термодинамического равновесия системы и скоростей протекания отдельных процессов, например, химических превращений, массопередачи, теплопередачи и т,д. [c.12]

Под термическими процессами подразумевают процессы химических превращений нефтяного сырья — совокупности реакций крекинга (распада) и уплотнения, осуществляемые термически, то есть без применения катализаторов. Основные параметры термических процессов, влияющие на ассортимент, материальный баланс и качество получаемых продуктов, — качество сырья, давление, температура и продолжительность термолиза. [c.7]

Материальный баланс установки каталитической очистки зависит от условий проведения технологического процесса, а также от фракционного и химического составов исходного сырья и активности применяемого катализатора. Изменение основных факторов процесса при каталитической очистке приводит к тем же результатам, которые наблюдаются при аналогичном изменении факторов в процессе каталитического крекинга керосино-соляровых дестиллатов. Например, с увеличением температуры степень превращения сырья увеличивается, а с ростом объемной скорости она уменьшается при сохранении постоянными других условий процесса. [c.160]

Выходы продуктов крекинга зависят также от химического и фракционного состава сырья. Несмотря на довольно большое число опубликованных материальных балансов по каталитическому крекингу прямогонных керосино-соляровых дистиллятов в системах с циркулирующим катализатором, вопрос о влиянии химического состава сложного, многокомпонентного сырья на выходы и качества продуктов крекинга все еще не уточнен. Ясность в данный вопрос может быть, по-видимому, внесена только после более детального изучения химического состава сырья и разнообразных превращений, протекающих при. термо-каталитических процессах. Требуется также усовершенствовать методы классификации сырья. Поэтому ниже приведены только отдельные выводы по рассматриваемому вопросу. [c.204]

Составим материальный баланс реактора относительно выбранного компонента реагирующей смеси. Наиболее часто таким компонентом служит исходное вещество, которое берется без избытка. Если химическое превращение можно описать одним стехиометрическим уравнением, содержание остальных компонентов можно определить по этому уравнению. В том случае, когда для описания процесса необходимо привести большее число стехиометрических уравнений, нужно составить балансные уравнения для такого же числа компонентов смеси. [c.292]

После определения групповых компонентов и исследования модельных реакций необходимо выявить наиболее существенные химические превращения, определяющие материальный баланс процесса, и найти стехиометрические коэффициенты по каждому из превращений. Поскольку реальное число реакций велико, задача сводится к выбору такого минимального числа стадий, при котором стехиометрические коэффициенты всех стадий, определенные экспериментально, остаются практически неизменными. [c.101]

Основные каталитические процессы в нефтехимической и химической промышленности характеризуются многостадийностью собственно химических превращений при значительном числе участвующих в них реактантов. Последнее является причиной многомерности и сложности математических моделей, в которые входят большое количество уравнений, в первую очередь материального и теплового балансов. Практическое использование подобных моделей затруднительно, ибо для получения на ЭВМ полей концентраций реагентов и температуры в реакторе требуются большие затраты машинного времени. Это приводит во многих практических ситуациях к чрезмерному усложнению процедур структурной и параметрической идентификации и к невозможности научно обоснованного выбора математической модели каталитического процесса, отражающей результаты промышленного эксперимента в широком диапазоне изменения технологических параметров. Эффективный путь преодоления этих трудностей состоит в сокращении размерности уравнений модели за счет априори построенных уравнений инвариантов физико-химических (реакторных) систем. Инварианты позволяют также осуществить предварительную оценку параметров реакторных моделей, проверить обоснованность выбора граничных условий. [c.242]

Тепловой баланс печного процесса бывает теоретический и практический. Теоретический тепловой баланс составляется по данным материального баланса печного процесса с учетом тепловых эффектов физических и химических превращений элементов печной системы или расходных коэффициентов при проектировании новых печей. Практический тепловой баланс рассчитывается при исследовании действующих печей по фактическим данным их промышленной эксплуатации. [c.139]

Теплота, выделяющаяся при осуществлении экзотермических химических реакций и физических превращений исходных материалов Qj, определяется при составлении материального баланса по термохимическим уравнениям (см. стр. 20). [c.140]

Первый этап анализа Расчет стехиометрического материального баланса для выбранного маршрута химического синтеза целевых продуктов. При осуществлении расчета предварительного или стехиометрического материального баланса знание кинетических характеристик не требуется, нужны лишь оценки для значений степеней превращения. На этом этапе проектирования ХТС задаются виды сырья и его ресурсы. Необходимо получить оценки возможных количеств целевых продуктов, степени использования сырья и количества эквивалентов для каждой реакции. [c.194]

При составлении системы независимых уравнений материального баланса необходимо учитывать, что баланс но общим массовым расходам равен сумме балансов по массовым расходам всех компонентов. При отсутствии в ХТС химических превращений составление элементных балансов излишне, поскольку элементные балансы входят в покомпонентные балансы. Для каждого элемента, подсистемы или ХТС в целом в общем случае можно составить несколько вариантов систем независимых уравнений материальных балансов. [c.44]

Вторым уровнем для реактора с неподвижным слоем является модель процесса на одном пористом зерне катализатора. Составные части указанной модели представляют собой стадии переноса вещества и тепла внутри зерен катализатора и химического превращения на активной поверхности. Связи между стадиями описываются уравнениями материального и теплового балансов. Третьим уровнем служит модель в элементе неподвижного слоя с учетом процессов [c.464]

В общем случае, для строгого и обоснованного расчета каталитического реактора прежде всего необходимо располагать всеми данными, характеризующими скорость химического превращения, теплопередачи и массообмена, а также влияние гидродинамических условий проведения процесса затем составить и решить соответствующие уравнения материальных и тепловых балансов, кинетики, гидродинамики, диффузии и теплопередачи. При этом для решения системы указанных уравнений используют электронные вычислительные машины. При проектировании многих реакторов до последнего времени преимущественно используются методы приближенного расчета. Это наиболее характерно для реакторов с кипящими слоями катализатора, в которых кинетическая картина процесса очень сложна, изучена еще недостаточно и их расчет, в значительной степени, базируется на весьма немногочисленных экспериментальных данных, полученных из имеющегося опыта промышленной эксплуатации. [c.253]

Первый метод основан на тщательном изучении скоростей химических превращений, тепло- и массопередачи в реакторе. Математическое описание в этом случае состоит из уравнений материального и теплового балансов, кинетических уравнений, выражений для скорости передачи вещества и тепла. [c.22]

Так, например, материальный баланс регенератора установки каталитического крекинга составляется на основе данных по количеству и составу выжигаемого с катализатора кокса, учитывая, что известны реакции горения составных частей кокса (углерод, водород, сера) и коэффициент избытка воздуха. Однако в большинстве случаев при химической переработке нефтяного сырья происходят сложные химические превращения и поэтому материальные балансы надежно могут быть составлены только на основе экспериментальных данных, полученных на промышленных или опытных установках. [c.630]

Материальный баланс может быть рассчитан в весовых, моль-н).1х пли объемных единицах. При составлении материального баланса в объемных или мольных единицах необходимо учитывать, что н результате тех пли иных химических превращений объем пли число молей, поступающих в аппарат, может отличаться от объема пли числа молей продуктов, получаемых в результате процесса. Кроме того, такое несоответствие возможно при смешении компонентов, не подчиняющихся закону аддитивности. [c.10]

Из других способов определения теплового эффекта процессов химического превращения нефтяного сырья следует остановиться на составлении тепловых балансов реакторов промышленных установок. Если известен материальный баланс реактора и его точные [c.54]

Аппаратам с пленочным течением жидкости до сих пор уделялось мало внимания как химическим реакторам. Однако в ряде случаев они оказываются наиболее приемлемыми устройствами для проведения химических превращений в системах газ—жидкость. Прежде всего это относится к случаям быстрых реакций, когда объемное соотношение расходов газа и жидкости, участвующих в реакции, очень велико, т. е. когда мала концентрация реагирующего компонента в газовой фазе. Например, при озонолизе углеводородов концентрация озона в воздухе не превышает 2% и для обеспечения материального баланса реакции в непрерывно действующий аппарат воздуха необходимо подавать примерно в 1000 раз больше, чем жидкости. При таком соотношении равномерное распределение газа и жидкости по сечению аппарата может быть обеспечено только за счет создания пленочного течения жидкой фазы. [c.13]

Материальный баланс может быть составлен в массовых, мольных или объемных единицах. Однако следует иметь в виду, что при наличии химических превращений число молей или объемы могут иногда изменяться. Объемы в незначительной степени могут изменяться также в результате растворения, а именно, когда растворение происходит с заметным выделением или поглощением тепла. [c.10]

Так, например, математическое моделирование и расчет разделения многокомпонентных азеотропных и химически взаимодействующих смесей методом ректификации сопряжены с определенными вычислительными трудностями, вытекающими из необходимости рещения системы нелинейных уравнений больщой размерности. Наличие химических превращений в многофазных системах при ректификационном разделении подобных смесей приводит к необходимости совместного учета условий фазового и химического равновесий, что значительно усложняет задачу расчета. При этом основная схема решения подзадачи расчета фазового и химического равновесия предусматривает представление химического равновесия в одной фазе и соотнесения химически равновесных составов в одной фазе с составами других фаз с помощью условий фазового равновесия. Для парожидкостных реакций можно выразить химическое равновесия в паровой фазе и связать составы равновесных фаз с помощью уравнения однократного испарения. Для реакций в системах жидкость-жидкость целесообразнее выразить химическое равновесие в той фазе, в которой содержатся более высокие концентрации реагентов. Для химически взаимодействующих систем с двумя жидкими и одной паровой фазой выражают химическое равновесия в одной из жидких фаз и дополняют его условиями фазовых равновесий и материального баланса. Образующаяся система уравнений имеет вид [c.73]

Уравнения химических реакций являются уравнениями материального баланса, т. е. не несут информации о действительных химических взаимодействиях. И уже в начале нашего века возникло представление о так называемых элементарных химических актах, из которых складывается наблюдаемое химическое превращение. Например, реакция [c.197]

Закон Гесса. Раздел химии, в котором рассматривают тепловые эффекты химических и фазовых превращений, а также некоторые другие тепловые свойства веществ, назван термохимией, а уравнения реакций с указанием теплового эффекта получили название термохимических. В подобных уравнениях тепловой эффект реакции либо непосредственно вводят в уравнение материального баланса, либо пишут рядом с этим уравнением, например [c.42]

Если процесс протекает в условиях, далеких от адсорбционного равновесия, то использование уравнений изотерм для определения 0 становится невозможным. В таких задачах переменные г определяют из уравнений материального баланса, учитывающих процессы адсорбции, десорбции и химических превращений веществ. Для простой реакции первого порядка уравнение адсорбционной кинетики тогда принимает вид [c.22]

Если в рассматриваемом процессе не происходит химических превращений, то материальный баланс может быть составлен [c.9]

Из других способов определения теплового эффекта процессов химического превращения нефтяного сырья следует остановиться на составлении тепловых балансов промышленных реакторов. Если известен материальный баланс реактора и его точные режимные данные, можно, составив тепловой баланс аппарата, определить тепловой эффект по алгебраической разности между приходом и расходом тепла. Для получения более точных результатов необходимо учитывать потери тепла в окружающую среду. [c.20]

Энергетический бала не составляют на основе закона сохранения энергии, в соответствии с которым в замкнутой системе сумма всех видов энергии i постоянна. Обычно в химико-технологических процессах составляется тепловой. баланс, применительно к которому закон сохранения энергии формулируется сле- дующим образом приход теплоты в данной производственной операции должен быть равен расходу ее в той же операции. Тепловой баланс составляют по данным материального баланса и тепловых эффектов химических реакций и физических превращений, происходящих в аппарате, с учетом подвода теплоты извне и отвода ее с продуктами реакции, а также через стенки аппарата. [c.28]

Рассмотрим изменение соотношения П/Ш при изменении состава псевдоисходных смесей в интервале от исходного состояния системы, когда конверсии реагентов равны нулю, вплоть до количественного превращения лдного из реагентов или обоих. На рис. 41, а и б представлены проекции линий материального баланса процесса (для любого соотношения исходных реагентов) на треугольник грани тетраэдра АСО из вершины В. При этом все многообразие составов псевдоисходных смесей, расположенных в плоскости химического взаимодействия проектируется на прямую AQ. Из рис. 41, а непосредственно видно, что П1/Ш пр1 продвижении вдоль линии АО увеличивается от нуля (точка А) до некоторой максимальной величины, соответствующей разделению псевдоисходной смеси состава М, а затем снова снижается до нуля (точка Q). Аналогичным образом из рис. 41,6 видно, что П /Шз при продвижении вдоль линии АО постепенно уменьшается от + оо (точка А) до I (точка р). [c.204]

В этом разделе будет рассмотрена гомогенная реакция, проте-каюш ая между веществами А ж В ъ одной реакционной фазе, в то время как А поступает из другой фазы путем массопередачи. Анализ соотношения между массопередачей и химической реакцией в конце концов приводит к выражениям для потока вещества А через поверхность раздела фаз и общей степени превращения А и В. Эти выражения получены из материального баланса (У,8в) и с их помощью можно произвести расчет реактора, как указано в главе II. [c.160]

Окислительная регенерация катализаторов-процесс нестацио-нарньш, поскольку содержание кокса на катализаторе во времени снижается. Более того, сложный характер изменения в течение выжига скорости удаления кокса (см. рис. 2.12, гл. 2) не позволяет использовать различные упрощающие квазистационарные приближения. Удаление кокса, согласно кинетической модели (4.6), есть результат отрыва атома углерода с внешней поверхности коксовой гранулы в процессе образования оксидов углерода на 2, 3 и 5-й стадиях химического превращения. Происходящая при этом перестройка внешней поверхности за счет обмена поверхность-объем гранулы (стадии 6 и 7) изменяет во времени содержание водорода и кислорода в объеме коксовых отложений. Тогда изменения кокса на катализаторе и объемных компонентов 2о и описываются следующими уравнениями материального баланса [c.68]

Число киломолей кислорода, выходящих из реактора за 1 ч (равное числу кпломолей кислорода, которые входят в реактор), много меньше числа киломолей, реагирующих по второй из приведенных выше химических формул. Обозначив степень превращения через х , а общее число киломолей кислорода через гг , запишем уравнение материального баланса [c.76]

Тепловой баланс рассчитывают по данным материального баланса с учетом тепловых эффектов (экзотермических и эндотермических) химических реакций и физических превращений (испарение, конденсация и др.), происходящих в аппарате, с учетом подвода теплоты извне и отвода ее с продуктами реакции, а такж< через стенки аппарата. [c.44]

Совокупность моделей реакторов может быть подразделена на два класса квазигомогенные [1]-[3] и [4]-[7] многофазные модели. Основные каталитические процессы в нефтехимической и химической промышленности характеризуются многостадийностью собственно химических превращений при значительном числе участвующих в них реактантов. Следствием последнего является сложность математической модели, в которую входит большое количество уравнений, в первую очередь, материального и теплового баланса. Практическое использование подобхшх моделей затруднительно, ибо для получения на ЭВМ полей концентраций и температуры в реакторе требуются большие затраты машинного времени. [c.110]

В заключение определим скорость реакции для открытой системы, в которой химический состав изменяется как за счет химического превращения, так и за счет переноса веществ. Для простоты ограничимся случаем, когда выравнивание концентраций всех компонентов в результате перемешивания осуществляется значительно быстрее, чем протекание химической реакции. При этом условии количество -го вещества, образующегося в единицу времени в химической реакции, равно произведению скорости реакции на объем системы, умноженному на стехиометрический коэффициент этого вещества, т. е. УivV. Если в такую систему (например, проточный химический реактор) с постоянной объемной скоростью и (м /с) вводится исходная смесь веществ с определенными концентрациями реагирующих компонентов С ° (моль/м ) и с такой же скоростью из нее выводится конечная смесь веществ, то концентрации компонентов Сг ЭТОЙ смеси можно найти из условия материального баланса [c.199]

Здесь, по определению, i, x=2vi ii — полный химический потенциал исходных веществ, а рпрод — полный химический потенциал продуктов реакции. Как ясно из вывода уравнения, появление в (У.5) алгебраической суммы химических потенциалов исходных веществ и продуктов реакции с коэффициентами Vi и V/ отражает взаимную зависимость масс компонентов по уравнению материального баланса для реакции (V. 1). При фазовых переходах условием равновесия является равенство химических потенциалов во всех фазах. В противоположность этому при химических превращениях массы отдельных компонентов могут изменяться только взаимосвязанно. Поэтому условием равновесия становится равенство полных химических потенциалов, относящихся ко всем компонентам левой и правой частей стехиометрического уравнения химической реакции. [c.135]

Запишем теперь уравнения тепло- и массообмена для Ьп-й зоны (рис. Х-33). Так же, как и в случае теплообмена, массообмен происходит в двух направлениях — радиальном и осевом. Радиальный перенос вещества осуществляется в основном диффузией, а осевой (продольный) — конвекцией. Уравнения материального баланса записываются для каждого из четырех компонентов и решаются совместно. В эти уравнения входят потоки данного компонента, поступающие и уносимые в радиальном и осевом направлении, а также возникающие или исчезающие в ходе химического превращения. Уравнения материальных балансов компонентов считаются последовательно для каждой из продольных зон. В них учитываются, кроме изменения потоков вещества от зоны Ьп — 1 через зону Ьп в зону + 1, потоки вещества от зоны спчерез зону Ъп в зону ап. [c.236]