Иерархическая структура математической модели в химическом реакторе

Распр конц и Т в реаккц зоне

Вспомогательные эл-ты

реактор

Организац матер и тепл потоков

W_наблюд

массотеплоперенос

r(C, T)

dV реактора

Элементарные стадии хим реакции

хим кинетика

Классификация хим процессов

Гомогенный химический процесс. Определение, примеры. Аналитические и графические зависимости скорости превращения (или реакции) от концентрации, степени превращения и температуры для простых необратимых и обратимых реакций. Оптимальная температура и линия оптимальных температур. Влияние концентрации, порядка реакций и температуры на дифференциальную селективность в сложной реакции.

Гомогенный хим процесс-участники реакции в одной фазе.

Основные кин модели

Влияние с и т на r

1. Хим процесс с простой необратимой реакцией

Зависимость r(T):

при X_A=const : X_A1<X_A2<X_A3

2. Хим процесс с обратимой реакцией:

Движ сила обратной реакции

Температура при которой скорость максимальная-оптимальная температура.

А)

Б)

3. Хим процесс сложной реакции

K₁n₁

K₁n₁

R

S

-интегральная селективность

-дифференцальная селективность

С ростом температуры усиливаются реакции, имеющие более высокую энергию активации.

Гетерогенный процесс “газ-твердое”. Модель “сжимающееся ядро”. Схема и математическое описание процессов. Наблюдаемая скорость и время полного превращения. Лимитирующая стадия. Способы интенсификации.

Гетерогенны химический процесс- участники реакции в разных фазах и реакция протекает или на границе раздела фаз или в одной из фаз.

Модели взаимодействия в системе „Г-Т” :

1. - „сжимающаяся” сфера

2. - „сжимающееся” ядро

Общая схема модели „сжимающееся” ядро

Допущения:

• 

• Сфера с равномерной однородной плотностью

n-конц в тв фазер

• Реакция протекают по 1 порядку

• Стационарность процесса по

  – скорость этапа (кмоль/с)

Этапы взаимодействия:

1. Диффузия к поверхности тв ч-цы (внешняя диффузия)

2. Диффузия к поверхности ядра (внутренняя диф)

3. Химическая реакция

4. Внутренняя диф от ядра к поверхности тв ч-цы

5. Обр диф через пограничный слой (диф в поток)

Материальный баланс по

-коэф массообмена, -поверхность контакта фаз, -коэф диф, - на пов-ти ядра

-наблюдаемая скорость гетероген процесса

из условия стационарности процесса

При

При

В (1)

Материальный баланс по

Лимитирующая стадия гетерогенного процесса- имеет 2 характер признака:

• Минимальная интесивность процесса (

• Максимальная движущая сила (

Частные случаи

1. Внешняя диффузия- лимитирующая стадия

2. Внутридиффузный режим