6. Стехиометрическая матрица и определение числа стехиометрически независимых превращений. Ключевые вещества.

Стехиометрически независимая реакция:

C₂H₅OH C₂H₄ + H₂O

2 C₂H₅OH (C₂H₅)₂O + H₂O

(C₂H₅)₂O C₂H₄ + C₂H₅OH

При определении стехиометрически независимых реакций необходимо отбросить те реакции, которые получаются в результате комбинации, то есть сложения, вычитания, умножения или деления стехиометрических множителей (коэффициентов других реакций).

Третья реакция не является независимой, так как её можно получить умножением стехиометрических коэффициентов на -1 из второй реакции.

Если вычесть из первой реакции вторую, что получим:

C₂H₅OH - 2 C₂H₅OH → C₂H₄ + H₂O - (C₂H₅)₂O - H₂O

- C₂H₅OH → C₂H₄ - (C₂H₅)₂O

(C₂H₅)₂O → C₂H₄ + C₂H₅OH

То есть, для данной реакции R = 2.

Правило: если в реакции получилось новое вещество, то оно должно быть стехиометрически независимой.

	Реакция
	1	2	3	4
C2H5OH	-1	-2	2	1
C2H4	1	0	0	1
(C2H5)2O	0	1	-1	-1
H2O	1	1	-1	0

Таблица – матрица. Нахождение ранга матрицы – математическая задача. Ранг матрицы равен R.

После расчета R и числа независимых реакций, необходимо найти ключевые вещества.

Ключевое вещество должно удовлетворять требованиям:

1. В каждой независимой реакции должно участвовать хотя бы одно ключевое вещество. В тоже время ключевое вещество, желательно, должно участвовать в одном или минимальном количестве уравнений.

2. Ключевые вещества должны легко определяться экспериментально.

3. Ключевое вещество должно участвовать только в одной реакции или в минимальном числе реакций.

4. Должно легко аналитически определяться.

7. Парциальные молярные материальные балансы. Показатели химико-технологических процессов. Парциальные молярные балансы

Парциальные молярные балансы рассчитываются на 1 моль основного исходного компонента А. Для того, чтобы рассчитать баланс введем обозначения:

,

где - начальное мольное количество i-го компонента;

- начальное мольное количество компонента А.

Для непрерывного процесса:

Разделим на следующее уравнение:

Получим:

Для непрерывного процесса имеем:

Показатели химико-технологического процесса и показатели химического производства

4 группы показателей:

1. Технические и технологические показатели.

• Производительность производства.

• Расходные коэффициенты.

• Степень превращения или конверсия.

• Селективность реакции.

• Выход продукта.

2. Экономические показатели.

• Себестоимость продукции.

• Производительность труда.

• Удельные капитальные затраты.

• Качество продукта.

• Прибыль.

3. Эксплуатационные показатели.

• Надежность производства

• Безопасность.

• Степень автоматизации и механизации.

• Чувствительность к изменению режима.

• Управляемость и регулируемость.

4. Социальные показатели.

• Безвредность производства.

• Экологическая безопасность.

• Доля ручного труда.