Моделирование кинетики реакций

Изучение скоростей реакций позволяет выяснить истинный механизм протекания сложных химических превращений. Это в свою очередь создает перспективы для нахождения путей управления химическим процессом, т. е. его скоростью и направлением. Выяснение кинетики реакций позволяет осуществить математическое моделирование реакций, происходящ 1х в химических аппаратах, и с помощью электронно-вычислительной техники задачи оптимизации и автоматизации химико-технологических процессов. [c.192]

Рис. 9.2. Графические результаты Рис. 9.3. Графические результаты моделирования кинетики реакции моделирования кинетики реакции инверсии сахарозы образования карбида магния

На основе анализа состава продуктов и моделирования кинетики реакции на ЭВМ определены [50] константы скоростей некоторых реакций, изображенных на этой схеме значения констант приведены в табл. 37, где — коэффициент распределения изобутилена между фазами (11 0,01). [c.205]

Рис. 9.1. Графические результаты моделирования кинетики реакции омыления.

Математические модели кинетики роста микроорганизмов, образования продуктов биосинтеза и утилизации субстратов отличаются от известных моделей химической кинетики. В основу большинства используемых моделей роста микроорганизмов положены уравнения ферментативной кинетики микробиологических процессов [1—4, 23, 27]. Однако, учитывая значительное число протекающих в клетках стадий биохимических ферментативных реакций, применение законов ферментативной кинетики носит в большинстве случаев формальный характер. Отличительной особенностью большинства моделей является использование в качестве основного параметра модели численности или концентрации микробной популяции. Именно большая численность микробных популяций позволяет широко применять при моделировании кинетики роста детерминистический подход, опирающийся на хорошо развитый аппарат дифференциальных уравнений. В то же время известны работы, в которых используются стохастические модели кинетики [25]. Среди них распространены работы, основанные на простой концепции рождения и гибели , что в математическом аспекте позволяет применять аппарат марковских процессов. В более сложных моделях микробная популяция представляется Б виде конечного числа классов, каждый из которых ха- [c.53]

Моделирование кинетики реакций, протекающих в твердой фазе, имеет ряд особенностей, обусловленных механизмом взаимодействия реагентов. Согласно теоретическим представлениям, твердофазная реакция протекает только в области контакта частиц реагентов и может быть представлена последовательностью элементарных стадий (диффузия реагентов к границе раздела фаз, скорость взаимодействия на границе, скорость образования зародышей новой фазы, диффузия реагентов через слой продукта к границе раздела). Каждая из этих стадий при определенных условиях может быть лимитирующей, т. е. определяющей скорость твердофазного взаимодействия в целом. Для исследователя особенно важно выявить лимитирующую стадию, чтобы определить способы влияния на скорость твердофазного взаимодействия. Если, например, скорость лимитируется диффузионным переносом одного или обоих реагентов через слой продукта в зону реакции, то на скорость твердофазного взаимодействия существенное влияние оказывают размер и дефектность структуры частиц ис- [c.277]

Кинетика многих практически важных химических процессов уже описана дифференциальными уравнениями, которые могут служить основой математической модели адекватность такой модели определяется экспериментально, например сопоставлением опытных и расчетных значений концентраций реагентов в определенный момент времени. Разработка кинетической модели тесно связана с вопросом о механизме изучаемой реакции. Математическое моделирование кинетики реакций может помочь с большей достоверностью раскрыть механизм процесса. Для этого необходимо сопоставить результаты кинетических экспериментов с несколькими гипотетическими механизмами реакции. [c.323]

На рис. 2.2 представлена принципиальная блок-схема решения задачи моделирования кинетики реакции А —> В, описываемой уравнениями [c.13]

Целью данной главы является обзор методов, применяемых при обработке кинетических данных и при моделировании кинетики реакций. Мы рассматриваем имеющиеся варианты для работы на средних или малых калькуляторах. Таким образом, данная глава ограничивается рассмотрением трех наиболее часто учитываемых в кинетике реакций факторов. Каждый раз численная обработка дается с такими объяснениями, что даже химик — новичок в компьютерной обработке пой.мет принципы и ограничения выбранных методов и сможет использовать их вполне сознательно. [c.152]

В некоторых работах при моделировании кинетики реакций образования полиуретана для процесса РФ полагалось необходимым учитывать не только прямую, о и обратную реакцию. Так, в работе [64], в которой рассматривается образование ли- [c.41]

В ходе проведения химической реакции получены следующие кинетические кривые для компонентов А и В. В ходе моделирования процесса предложить и обосновать кинетику реакции и рассчитать константы скоростей частных реакций. Концентрация С)9=500 г/л. [c.16]

Современное состояние знаний по химии горения может быть проиллюстрировано указанием вопросов, которые еще не могут ыть отражены в книге, подобной данному изданию. Во-первых, достаточно надежно может быть описано горение только топлив, молекулы которых имеют в своем составе не более двух атомов углерода модели горения пропана и бутана находятся в стадии интенсивной разработки, а механизм горения октана может быть представлен только в гипотетической форме. Во-вторых, при горении смесей углеводородов с кислородом, содержание которого менее стехиометрического, образуется сажа, механизм образования которой понят еще явно недостаточно, вследствие чего нет реалистичных моделей таких процессов. Аналогично протекание физических и химических процессов на поверхностях горящих твердых тел (например, угля) известно только в самых общих чертах. В отношении механизма образования экологически вредных продуктов горения остается много неясного. Установлен лишь механизм образования окислов азота при высоких температурах горения, но очень плохо понят механизм образования N0 из азотсодержащих молекул топлива или в результате реакции углеродсодержащих радикалов с молекулой азота. Непонятно также, как происходит обратный процесс превращения первоначально образовавшихся окислов азота Б молекулярный азот в пределах основной зоны пламени. Пока остается очень низким уровень понимания химии сернистых соединений в пламенах. С учетом вычислительных возможностей современных ЭВМ приходится идти на сильные упрощения газодинамических или кинетических аспектов. При детальном моделировании кинетики реакций горения приходится описывать газодинамику потока в рамках различных приближений, которые обычно сводятся к предположению одномерного стационарного адиабатического течения, которое на практике может быть [c.9]

Метод изучения кинетики реакции во взвешенном слое катализатора [3, 26, 29, 31] приобретает большое значение, в частности, при моделировании производственных условий некоторых процессов. Ведение реакций во взвешенном слое требует тщательного выбора гидродинамических условий, приближающихся к моделируемому процессу. Прежде всего важно, аналогичное моделируемому процессу, отношение действительной скорости w к скорости начала взвешивания кув катализатора. [c.289]

В учебное пособие включено более 30 характерных примеров решения разнообразных задач химической технологии по моделированию кинетики химических реакций, расчету технологической аппа- ратуры (реакторы, массообменные аппараты, теплообменники, аппараты для очистки сточных вод и отходящих газов и др.), обработке экспериментальных данных в ходе исследовательских работ, принципам расчета сложных химико-технологических схем и оптимизации технологических процессов. [c.2]

Выяснение оптимальных условий реализации процесса (А) являлось главной целью математического моделирования. Большой интерес представляет расчет реальных энергозатрат на получение СО. Кроме этого, математическое моделирование кинетики этого неравновесного процесса позволяет указать условия, при которых СО и ЗОг получаются без образования молекулярного кислорода в продуктах реакции. [c.150]

Для получения кинетических. данных наиболее простой путь — осуществление изотермической р аботы интегральных конверторов, так как это ограничивает число переменных и облегчает интегрирование. Однако на практике изотермическая работа редко осуществляется, особенно для реакций с высокими тепловыми эффектами,вследствие ограничений в отводе тепла. Эти ограничения имеют большое значение, потому что плохой контроль за потоком тепла, приводящий к небольшим температурным градиентам в слое, может вызвать очень сильный эффект, поскольку скорость реакции экспоненциально зависит от температуры. При исследовании экзотермических реакций обычно применяют адиабатические трубные реакторы. Система температурного режима осуществляется таким образом, чтобы предотвратить утечку тепла через стенки реактора. Следовательно, профиль температур развивается вдоль длины реактора, размеры последнего зависят от теплоты реакции, теплоемкости реакционной среды и кинетики реакции. Полномасштабные заводские конверторы вследствие низкого соотношения поверхности и объема обычно работают адиабатически, и поэтому адиабатические- конверторы небольшого размера могут быть полезны для испытания на длительность пробега или для моделирования промышленной производительности. Эти конверторы могут работать либо на уровне полупромышленного масштаба, либо как пилотные установки. Адиабатические реакторы в настоящее время применяются для моделирования полномасштабных промышленных условий таких реакций, как высокотемпературная и низкотемпературная конверсия окиси углерода, реакция метанирования и синтез аммиака. [c.56]

В качестве примера моделирования кинетики химической реакции для установления ее механизма и получения кинетических констант рассмотрим синтез карбида магния в расплаве хлорида [c.348]

Второе наиравление моделирования кинетики процесса основано на исиользовании уравнений ферментативных реакций [c.225]

Пример IV- . Моделирование кинетики обратимой химической реакции, проводимой в герметизированной емкости. Развивая далее модель, полученную в примере 1У-6, предположим, что реакция является обратимой, т. е. [c.74]

Пример VI- . Моделирование кинетики обратимой химической реакции, проводимой в аппарате периодического действия. Предположим, что вещества А ж В, взятые в соответствующих количествах, идеально перемешаны и реагируют между собой по следующей схеме [c.113]

Пример 1-3. Моделирование кинетики гетерогенного каталитического процесса. Рассмотрим пример, взятый из области гетерогенного катализа. Опишем кинетику реакции гидрогенизации, проводимой в аппарате идеального смешения. В ней принимают участие вещества, находящиеся в трех различных фазах в газовой фазе содержится водород (под большим давлением), в жидкой фазе — четыре вещества Л, 5, С и Н , а в твердой фазе — катализатор, представляющий собой слой зернистого материала. В этой системе происходят следующие реакции [c.129]

Моделирование работы промышленного конвертора на электронных вычислительных машинах может служить основой для расшифровки реальной кинетики процесса, протекающего в реакторе. Более подробно о принципиальной стороне этого вопроса см. статью И. И. Иоффе и Л. М. Письмена в настоящем сборнике на стр. 249. В данной работе мы излагаем лишь примененный нами метод расшифровки кинетики реакции окисления смеси бутена-1 и бутена-2 в малеиновый ангидрид. Основная реакция протекает по уравнению [c.103]

Пвсле того как определены тип катализатора и способ его приготовления, необходимо решить, как следует проверять его каталитические свойства. Известны два разных подхода. Первый состоит в том, что создают лабораторный реактор, который максимально напоминает предполагаемый промышленный реактор. Однако в таком реакторе практически невозможно определить истинную скорость и получить другие кинетические данные. Обычно предпочтительно начинать с испытаний в лабораторном микрореакторе, предназначенном не для моделирования заводского реактора, а для исследования кинетики реакции и ее механизма. Это дает возможность лучше понять реакцию и одновременно испытать различные катализаторы. [c.11]

Исследования по теории химических реакторов, начатые на рубеже 1940-50-х годов, получили интенсивное развитие с конца 50-х годов. Этому способствовало представление об основных процессах в химическом реакторе, развитие теории и экспериментальных исследований по кинетике реакций, широкое распространение вычислительной техники. Это направление исследований получило название математическое моделирование химических процессов и реакторов , ибо основным научным методом стало математическое моделирование. [c.4]

Рассмотрим сначала масштабирование зависимых переменных. Пусть физические переменные Xi связаны с соответствующими машинными переменными соотношениями 1]1 = МгХ1, где Мг — масштабные коэффициенты. Значения масштабных коэффициентов определяют по максимальным физическим и машинным переменным, т. е. Ж = (6 )макс/(л )макс. При моделировании кинетики реакций (д г)макс — это часто исходные концентрации реагентов (если концентрации промежуточных веществ и продуктов не превышают их). Если значения (х макс неизвестны, то их следует оценить, пользуясь приближенными расчетами, или интуитивно. Если в ходе решения окажется, что какая-то машинная переменная вышла за пределы 100 В, то это означает, что масштаб выбран неверно и его следует уменьшить. Если же окажется, что машинная переменная изменяется незначительно, то для повышения точностп следует увеличить масштабный коэффициент. [c.338]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология