2.1Математична обробка експериментальних даних

1.1 Механізм 1: взаємодія адсорбованих компонентів а та в з урахуванням адсорбції продукту реакції с

Схематичне зображення механізму протікання гетерогенної каталітичної реакції, яка описується рівнянням , механізм якої можна представити як:

де ( ) – незайняте місце на адсорбційній поверхні.

Підкреслена реакція протікає з найменшою швидкістю тобто є лімітуючою стадією процесу. Відповідно до закону діючих поверхонь, вираз швидкості для реакції має наступний вигляд:

(7)

де k – константа швидкості;

– адсорбційні коефіцієнти компонентів A, B, C відповідно;

– парціальні тиски компонентів A, B, C відповідно;

n1, n2 – порядки реакції за компонентами A, B відповідно;

S = n1 + n2  – величина, що характеризує вплив адсорбції на швидкість хімічної реакції. Відмітимо, що без знаменника рівняння (7) фактично перетворюється на вираз закону діючих мас.

Змінні в ході реакції концентрації компонентів необхідно представити через ступінь перетворення по компоненту А і початкові концентрації компонентів із урахування зміни об’єму в результаті реакції – ∆n=(c+r)-(a+b):

;	(8)
;	(9)
f	(10)
; ; .	(11)

Величини A, d та С введено для полегшення обробки рівняння на ПК.

Експериментальна дані представлено серіями залежності швидкості реакції від ступеня перетворення базового компоненту, тому швидкість представлену як зміну парціального тиску компоненту в часі необхідно представити як зміну ступеня перетворення в часі:

,

(12)

де Р – загальний тиск у системі, атм.

Згідно із законом Дальтона представимо парціальний тиск компонента, як добуток тиску в системі (атмосферного) та молярної частки компонента, таким чином рівняння швидкості реакції набуває вигляду:

;

(13)

де M_X – множник, що враховує оборотність реакції: M_X=1-Кр/К*.

Константа - вираз, наприклад, для реакції , що має той же вид, що і константа рівноваги Кр, але в нього входять поточні парціальні тиски компонентів, а не рівноважні. Константа рівноваги Кр розраховується для конкретної рівноваги за її залежністю від температури.

Для подальших перетворень вважати реакцію необоротною: М_х = 1, загальний тиск у системі Р приймається рівним 1 атм, а концентрації компонентів представлено через початкові концентрації та ступінь перетворення за компонентом А:

(14)

Вираз швидкості реакції набуває наступного вигляду:

,

(15)

де: ; ; ; . (15а)

Для розрахунку коефіцієнтів , , , рівняння (15) використовується надбудова «Пошук рішення»: мінімізується сума квадратів відхилення КВ експериментальних We і розрахункових W значень швидкості процесу ∑(We-W)²→min. Після чого розраховуються константи k, , , за вище наведеними формулами (15а).

2.2Механізм 2: взаємодія адсорбованого компоненту в із компонентом а із газової фази (ударний механізм Ріділа)

Із урахуванням адсорбції продукту реакції С

Схематичне зображення механізму протікання гетерогенної каталітичної реакції, яка описується рівнянням:

де ( ) – незайняте місце на адсорбційній поверхні.

Підкреслена реакція протікає з найменшою швидкістю тобто є лімітуючою стадією процесу. Відповідно до закону діючих поверхонь, вираз швидкості для реакції:має наступний вигляд:

(16)

Перетворення даного рівняння приводить до наступного рівняння:

…………………………………….(17)

Для розрахунку коефіцієнтів , , рівняння (17) використовується надбудова «Пошук рішення»: мінімізується сума квадратів відхилення КВ експериментальних We і розрахункових W значень швидкості процесу ∑(We-W)²→min. Після чого розраховуються константи k, , за вище наведеними формулами (15а).