Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Применение кинетических моделей для выбора и оптимизации условий проведения химических процессов. Учебное пособие
.pdf
В реакторе идеального вытеснения установка прибыльна в широ-
ком диапазоне нагрузок при конверсии более 80 % [7].
Контрольные вопросы
1. Как находится среднее значение определяемой величины? Приведите
формулы для расчета абсолютной погрешности, дисперсии и доверительного
интервала измеряемой величины.
2. Приведите алгоритм исключения грубых погрешностей измерения по
Q-критерию.
3. Объясните, на чем основан линейный метод наименьших квадратов.
Приведите пример составления дифференциальных уравнений. Укажите возможные области применения метода наименьших квадратов при кинетическом
анализе.
4. На чем основан дифференциальный метод определения порядка реак-
ции? Опишите графический вариант решения.
5. Опишите аналитический дифференциальный метод определения по-
рядка реакции.
6. На чем основан интегральный метод определения порядка реакции?
Опишите алгоритм определения порядка реакции методом подстановки.
7. Что такое коэффициент корреляции? Как он определяется?
8. Напишите формулу для расчета дисперсии адекватности функции вида
. По какому критерию судят об адекватности расчетной модели
экспериментальным данным?
9. Дайте понятие константы скорости реакции, энергии активации. Как
рассчитать константу скорости? Как определить параметры уравнения Аррениуса?
10. Покажите на примере реакции дегидрирования влияние основных
технологических параметров (температура, давление, соотношение исходных
реагентов, катализатор) на кинетику процесса.
41
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1. Энергия активации некоторой реакции в 1,5 раза больше, чем
энергия активации другой реакции. При нагревании от T1 до T2 константа скорости второй реакции увеличилась в два раза. Во сколько
раз увеличилась константа скорости первой реакции при нагревании
от T1 до T2?
2. Константа скорости реакции первого порядка равна 4,0210
при 393 К и 1,9810
-3 с-1
при 413 К. Рассчитайте предэкспоненциаль-
-4 с-1
ный множитель для этой реакции.
3. Для реакции H2 + I
2HI константа скорости при температуре
2
683 К равна 0,0659 л/(мольмин), а при температуре 716 К – 0,375
л/(мольмин). Найдите энергию активации этой реакции и константу
скорости при температуре 700 К.
4. Для реакции 2N
O2N
2
+ O2константа скорости при темпера-
2
туре 986 К равна 6,72 л/(мольмин), а при температуре 1165 К –
977,0 л/(мольмин). Найдите энергию активации этой реакции и кон-
станту скорости при температуре 1053 К.
5. Вещество разлагается двумя параллельными путями с кон-
стантами скорости k1 и k2. Какова разность энергий активации этих
двух реакций, если при 10 k
1/k2
=10?
6. Какой должна быть энергия активации, чтобы скорость реак-
ции увеличивалась в два раза при возрастании температуры на 10 :
а) при 300 К; б) при 1000 К?
7. Реакция 1-го порядка прошла на 70 % (XA1=0,7) за 1 час при
температуре Т1=250 К. Сколько потребуется времени для того, чтобы
реакция завершилась на 90 % (XA2=0,9) при 200 К? Энергия активации
процесса Ea=372 Дж/моль.
8. Две разные реакции проводят при таких условиях, что их кон-
станты скорости равны. Температуры, при которых проводят первую
и вторую реакции, соответственно составляют: Т1=310 К, Т2=375 К;
энергия активации первой реакции ЕА1 = 300000 Дж/моль; соотноше-
42
ние предэкспоненциальных множителей:
. Найдите энергию
активации второй реакции (ЕА2).
9. Температуру реакции уменьшили с T1=350 К на несколько
градусов. При этом скорость реакции уменьшилась в три раза. Найдите T2, если энергия активации этой реакции равна 369770 Дж/моль.
43
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Тюрин Ю.Н. Расчеты по технологии органических веществ: учеб. по-
собие. – Кемерово: ГУ КузГТУ, 2004. – 232 с.
2. Шмид Р., Сапунов В.Н. Неформальная кинетика: пер. с англ. – М.:
Мир, 1985. – 264 с.
3. Репкин Н.Н., Леванова С.В., Дружинина Ю.А. Методы обработки ре-
зультатов химического эксперимента: учеб. пособие. – Самара: Самар. гос. техн.
ун-т, 2012. – 107 с.
4. Колпакова Н.А. Сборник задач по химической кинетике. – Томск:. Изд-
во Томск. политехн. ун-та, 2009. – 180 с.
5. Белов А.П. Методическое пособие по химической кинетике: учеб. по-
собие. – М.: ИПЦ МИТХТ, 2000. – 80 с.
6. Леванова С.В. Кинетика и катализ в нефтепереработке и нефтехимии:
метод. указания. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2015. – 38 с.
7. Потехин В.М. Основы теории химических процессов технологии орга-
нических веществ и нефтепереработки. – СПб.: Химиздат, 2007. – 946 с.
8. Лукьянов Д.А., Василенко В.А., Кольцова Э.М. Кинетическая модель
процесса этерификации янтарной кислоты с образованием диоктилового эфира //
Успехи в химии и химической технологии. – 2016. – Т. 30. – № 4. – С. 85–86.
44
ПРИЛОЖЕНИЯ
Число степеней свободы f
Доверительная вероятность Р
0,90
0,95
0,99
1
6,314
12,706
63,619
2
2,920
4,303
9,925
3
2,353
3,182
5,841
4
2,132
2,776
4,604
5
2,015
2,571
4,032
6
1,943
2,447
3,707
7
1,895
2,365
3,499
8
1,860
2,306
3,355
9
1,833
2,262
3,250
10
1,812
2,228
3,169
11
1,796
2,201
3,106
12
1,782
2,179
3,055
13
1,771
2,160
3,012
14
1,761
2,145
2,977
15
1,753
2,131
2,947
16
1,746
2,120
2,921
17
1,740
2,110
2,898
18
1,734
2,103
2,878
19
1,729
2,093
2,861
20
1,725
2,086
2,845
21
1,721
2,080
2,831
22
1,717
2,074
2,819
23
1,714
2,069
2,807
24
1,711
2,064
2,797
25
1,708
2,060
2,787
26
1,706
2,056
2,779
27
1,703
2,052
2,771
28
1,701
2,048
2,763
29
1,699
2,045
2,756
30
1,697
2,042
2,750
40
1,684
2,021
2,704
60
1,671
2,000
2,660
120
1,658
1,980
2,617
Коэффициенты Стьюдента [7]
Приложение 1
45
Приложение 2
(m-1)
F-критерий при разной величине (n-p)
1 2 4 6 8
10
16
40
1
161
200
225
234
239
242
246
251
2
18,5
19,0
19,25
19,33
19,37
19,39
19,43
19,47
3
10,13
9,55
9,12
8,94
8,84
8,78
8,69
8,60
4
7,71
6,94
6,39
6,16
6,04
5,96
5,84
5,71
5
6,61
5,79
5,19
4,95
4,82
4,74
4,60
4,46
6
5,99
5,14
4,53
4,28
4,15
4,06
3,92
3,77
8
5,32
4,46
3,84
3,58
3,44
3,34
3,20
3,05
F-критерий для уровня значимости 0,05 [7]
Если опытное значение критерия Фишера оказывается больше
табличного (
, данное уравнение должно быть отвергнуто,
и выдвигают другую гипотезу, которая проходит такую же проверку
на адекватность. Однако и при соблюдении неравенства
необходимо проверить все возможные варианты механизма и вытекающей из него кинетики и математического описания процесса, чтобы убедиться в единственности принятого решения. Иногда оказыва-
ется, что условию
удовлетворяют две и более гипотезы, и
тогда выбор можно сделать лишь путем постановки дополнительных
опытов при таких параметрах процесса, где расхождение между гипотезами оказывается наибольшим.
46
ОГЛАВЛЕНИЕ
Условные обозначения ............................................................................................ 3
Предисловие ............................................................................................................. 4
1. Основные понятия формальной кинетики ......................................................... 5
2. Кинетический анализ ......................................................................................... 11
2.1. Оценка точности первичных определений ................................................. 12
3. Определение параметров кинетического уравнения........................................ 16
3.1. Методы определения порядка реакции ....................................................... 18
3.2. Интегральный метод определения порядка реакции ................................. 18
3.3. Метод Вант-Гоффа (дифференциальный метод) ....................................... 20
3.4. Линейный метод наименьших квадратов ................................................... 26
4. Применение кинетических моделей для выбора и оптимизации
условий проведения химических процессов .................................................... 34
Задачи для самостоятельного решения ................................................................. 42
Библиографический список ................................................................................... 44
Приложения ............................................................................................................ 45
Приложение 1 ...................................................................................................... 45
Приложение 2 ...................................................................................................... 46
47
Учебное издание
ЛЕВАНОВА Светлана Васильевна
КРАСНЫХ Евгений Леонидович
МОИСЕЕВА Светлана Вячеславовна
Применение кинетических моделей
для выбора и оптимизации условий проведения
химических процессов
Редактор Е.С. Захарова
Компьютерная верстка Е.А. Образцова
Выпускающий редактор Ю.А. Петропольская
Подписано в печать 22.12.20
Формат 60×84 1/16. Бумага офсетная
Усл. п.л. 2,79. Уч.-изд. л. 2,25
Тираж 50 экз. Рег. № 234/20
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
«Самарский государственный технический университет»
443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Главный корпус
Отпечатано в типографии
Самарского государственного технического университета
443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Корпус № 8
48
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]