3. Кинетический режим.

Каталитический процесс. Определение катализа и катализатора. Химический процесс в пористом зерне катализатора. Схема процесса и математическое описание. Наблюдаемая скорость превращения, возможные режимы. Коэффициент эффективности зерна катализатора (степень использования внутренней поверхности) и его зависимость от модуля Тиле-Зельдовича.

Катализ – селективное ускорение реакции катализаторами, действия которых заключается в многократным взаимодействии активных центров с участниками реакции с образованием промежуточных соединений образование каждого из них требует меньше энергии активации.

Катализ гомогенный

Гетерогенный

Непористые пористые

) 10-500 м³/г

Процесс на пористом катализаторе (

Общая схема процесса

1. Внешняя диффузия к поверхности К

2. Внутреняя дифф

3. Хим реак (протекает паралельно II)

IV и V обратная диффузия (внутр и внеш)

Математическое описание процесса

в виде пластинки

условия:

• Отсутствие внеш диф торможения

• 

изменение дифф потока

1)при

2) при

– критерий Тиле-Зальдовича

Гр усл

Общий вид:

– гиперболический косинус

Теория химических реакторов

Химический реактор. Классификация. Функциональные элементы реактора. Общий вид математической модели химического процесса в реакторе. Основные математические модели. Реакторы идеального вытеснения и смешения. Математическое описание изотермического и неизотермического процессов в реакторах. Сравнение реакторов идеального вытеснения и смешения при осуществлении в них простых и сложных реакций в изо- и неизотермическом режиме. Явление тепловой устойчивости в химическом реакторе. Множественность и неоднозначность режимов. Способы управления тепловым режимом. Каскад реакторов идеального смешения. Аналитический и графический методы расчета К-ИС.

Хим реактор-аппарат для хим превращения веществ в в продукты.

Классификация

Вытеснения

Смешения Промежуточн

Схема организации мат потоков (гидродинамика)

Непрерывно Гетерогенные

назначение

Класс признак

Принцип действия

Гомогенные

полупериод

период

Схема организации тепловых потоков

Изотермическ

Адиабатмчески С теплообемном

Автотермически Внутр Внешн

Функциональные элементы реактора

1. Реакционные зоны

2. Устроиства вход/выход

3. Вспомогательные устройства

Реактор „КС“ для „Г-Т“

Мат модерирование хим реакторов

Общий вид уравнений материального и теплового баланса для

Мат баланс

Тепл баланс

Основные мат модели:

ИС-п , (W – скор превращ)

ИС-н ,

ИВ

Модели идеальный реакторов

1. РИС-п

Тепловой баланс:

-  теплосодержащие реакц зоны

(1)+(2) -мат модель РИС-п с т/о

Типы моделей РИС-п

1. Изотермический

t-действительное время (можно измерить)

2. Отсутствует теплообмен (адиабатический реактор)

-max изм Т реакционной смеси после окончания реакции

РИС-н

– время пребывания( контакта)

Мат баланс:

Для А:

Тепловой баланс:

(1)+(2)- мат модель РИС-н с т/о

Типы моделей РИС-н

1. Изотерм реакт

2. Адиабат реакт

Без теплообмена:

Общее решение: – ур адиабаты

РИВ

Мат и т.баланс для

Тепловой:

(1)+(2) – мат модель РИВ с теплообменником

Типы моделей РИВ

1. Изотермич реакт

2. Адибатич

Общее решение :

Сравнение и выбор эффективного реактора

Изотермические реакторы

1. Для простых реакций(1 уравнение)-

2. Для сложных реакций

R цел

A

S побоч

Простые реакции

вход и выход одинаковы

Выводы:

равная интенсивность

эффект РИС-н по относ к РИВ

Графическое сравнение

Автокалитические реакции:

R-продукт реакции, кот является катализатором

РИС – прямоуг

РИВ - площадь под кривой

Сложные реакции

K₁n₁

K₂n₂

А R

S

• 

РИВ

• 

РИС-н

Требования для сложных реакций – максимальная селективность.

РИВ

Выбор реактора для неизотермических процессов

• Простые реакции

)