Пиротехническая химия
Главная Начинающим пиротехникам Статьи Добавить статью Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги в помощь
Военная история Изготовление и применение ВВ Пиротехника в военном деле Разное по пиротехнике Физика в пиротехнике Химия ВВ и составов
Новые книги
Суворов С. "Бронированная машина пехоты БМП -3 часть 1" (Военное дело)

Яковлев Г.П. "122 мм самоходная пушка образца 1944 г." (Военное дело)

Суарес Г. "Тактическое преимущество " (Военное дело)

Стодеревский И.Ю. "Автобиография записки офицера спецназа ГРУ " (Военное дело)

Семиколенков Н.П. "стрельба из танковых пулеметов " (Военное дело)
Курс химической кинетики - Эмануэль Н.М.
Эмануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики — М.: Высшая школа, 1984 . — 463 c.
Скачать (прямая ссылка): kurshimkinet1984.djvu
Предыдущая << 1 .. 79 80 81 82 83 84 < 85 > 86 87 88 89 90 91 .. 179 >> Следующая

Нахождение стационарных концентраций может быть выполнено без интегрирования уравнений (IV.68) путем приравнивания нулю производных от концентраций компонентов реакционной смеси. Так, стационарные концентрации [А]ст и [В]ст находятся из условий
Дя д и -*[А]ст + -г/ -Г7 1а1ст=0;
откуда
'А[А]ст-?[В1ст~0,
1\]гл=АпА/(кУ\ «); (|У-71>
[В]ст = йК ЬпА/[и(кУ + и)]. (IV.72)
Такие же значения для [А]ст и [В]ст получаются из функций (^.69) и (IV.70) при г -> оо после приведения подобных членов.
Из (1У.66) и (IV.67) следует, что в случае реакции,описываемой одним стехиометрическим уравнением, имеется однозначная связь между стационарными концентрациями компонентов в реакторе:
1д'1ст 1^у1ст ^_ V ' А1'> ' . (IV.73)
а- а-. и '
[А,]„ , № ... Д%/Д. + ДУ»/ Щ ' 6/ и
Если в реактор подается из резервуара со скоростью и реакционная смесь с концентрациями компонентов [А;]0, [В;]°, то, поскольку в этом случае ДпА? = и [АД0 и ДпВ/ = и [В,]0, соотношения (^.73)
214
215
и (IV.74) приводятся к виду
1\и [а.-'1сТ=1[а-Г ТАгГ-.
а, а,. ^ ^, '
[А,]„ [ВД.Т _ [А,-]» [В/]" "/ о; Ь/
Как уже указывалось в § 2 гл. II, установление стационарного режима позволяет легко определить скорость процесса путем измерения концентрации компонента в реакторе при заданных условиях массопередачи. По известной скорости реакции и стационарной концентрации исходных веществ легко может быть определена константа скорости процесса. Для определения константы скорости реакции первого порядка можно пользоваться непосредственно соотношениями (IV.71) и (IV.72). Для.случая, когда в реактор подается раствор с концентрацией исходного вещества [А]0, (IV.71) и (IV.72) легко приводятся к виду
А=«/[А]1_ ,\. к « |В|., 1М"
V \[А]СТ к~У 1-[В]„/[А1« (1У"75)
Пример. Реакция термического распада этилацетата (А) в газовой фазе при 650 К сопровождается образованием уксусной кислоты (В) и этилена:
с;нясоос2нв снзсоон +с2н4
При проведении реакции в реакторе идеальногосмешения объемом V = 330 см3 и скорости подачи газовой смеси и = 4,5 см3-с 1 в системе устанавливается стационарная концентрация уксусной кислоты, равная 2,85 % от исходного этилацетата, т. е. [В]СТ/[А]°= 0,0285. Реакция проводится в большом избытке азота, так что изменением объема в реакции можно пренебречь.
Согласно (IV.75) константа скорости этой реакции равна
. 4,5 0,0285
к =-----= 4 • 10 4 с-'1
330 1 — 0,0285
Стационарный режим в открытой системе
Одной из наиболее характерных особенностей реакций в открытых системах является установление в системе через некоторое время после начала реакции стационарных концентраций всех компонентов реакции, включая исходные вещества и продукты реакции (стационарный режим).
Существенно, что стационарная концентрация определяется только константами скоростей реакций, концентрациями веществ в подаваемом в реактор растворе, скоростью обмена открытой системы со средой и и объемом реактора V и не зависит от начальной концентрации компонентов реакции в открытой системе.
Стационарные концентрации, как показано в предыдущем разделе, можно определить, приравняв к нулю дифференциальные уравнения, описывающие изменение концентрации реагирующих
веществ и продуктов реакции:
й |А,1
Ал,
о р
|А;]=0;
[А.-1„ = +
V-.
V I и
(1У,76)
Поскольку и}," — скорость образования А,- и скорость его расходования ц<'> зависят только от текущих концентраций всех А,- в системе и не зависят от начальной концентрации А,-]0 в растворе, величины [А]с, также не должны зависеть от начальных концентраций,
В качестве иллюстрации на рис. 67 приведены кинетические кривые для адипиновой кислоты, образующейся при окислении цик-логексанона в реакторе идеального смешения, снятые при разных начальных концентрациях адипиновой кислоты от 0 до 1,12 М. Во всех случаях через несколько часов в реакторе устанавливается одна и та же стационарная концентрация адипиновой кислоты 0,45 М.
Как следует из соотношения (IV.76), стационарная концентрация [А]ст должна зависеть от скорости обмена открытой системы со средой (рис. 68).
Зависимость стационарной концентрации от скорости подачи реагентов является одной из существенных характеристик процесса в открытой системе.
Для реакций простых типов характерно уменьшение стационарной концентрации продукта реакции и увеличение стационарной концентрации исходного вещества по мере увеличения скорости массообмена. Так, для реакции первого порядка дифференцирование (IV.71) по и при условии ДпА = и [А]0 дает
А [А]„ кУ [А]°
Рис. 67. Кинетические кривые накопления адипиновой кислоты при окислении циклогексанона при ПО °С в реакторе идеального смешения объемом У — 25,5 см3 и скорости подачи циклогексанона 6 см3/ч при начальных концентрациях (по данным Денисова Е. Т., Манзус 3. К., Скибиды И. П., Н. М. Эмануэля):
3 — 0,35 М;
/ — 1,12 М;
2 — 0,62 М; 4 — 0,0
•>о,
(А^ + и)2
т. е. стационарная концентрация А — [А]ст растет с увеличением скорости подачи.
Для продукта реакции В аналогично из (1У.72) получается
Предыдущая << 1 .. 79 80 81 82 83 84 < 85 > 86 87 88 89 90 91 .. 179 >> Следующая
Реклама
 
 
Авторские права © 2010 PiroChem. Все права защищены.