САПР / M1 / 108-109

Для реакции синтеза карбамида обозначим: СО2=А1; МНз=Аз; Í20=Àç; ' КН2СООМН«=А«; МН2СОМН2=А5; (МН«)2СОз=Ад, МН*СОз*-*т. Тогда систе' на (9.2) примет вид:

*-À1-2À2 +À4 =î 1 Àý-À4+À6 ==î 1 -À*àÄ*Àç +Àä =î 1 Àç-À* +À, ==î * -À1-2Àä-Àç +À, ==î * Àà -À,+À*=î 1 -À1-À2-Àç +À7=0 1 Àç-Àç-À* +À*=î 1 À2-2Àç -Àá +À*==î

Запишем матрицу 5 для этой системы:

1--1 --2 0 1 0 0 0-1 1 0 0 1 -1 1 0 0 1 1 -1 -2 1 0 1 0 0 1 1 0 0 --1 -1 0 1 0 1 Ë = ) -1 -2 -1 0 0 1 0 1 ' 1 0 1 0 0 0 -1 1 1 1 -1 -1 -1 0 0 0 1 1 1 0 1 -1 --1 0 0 1 1 ) Î 1 -2 0 --1 0 1 1

Было рассчитано, что ранг матрицы, г*4. Таким образом, из всех стадий реакций в качестве линейно независимых могут быть приняты только 4. Напри­мер, это могут быть сталинца), (б), (г), (е). Проверка показывает, что для этих стадий ге*4, и они действительно линейно независимы.

Подробно вопросы стехиометрических расчетов для сложных реакций рассмотрены в книге ([17].

Степень превращения и селективность-две характеристики технологического процесса, расчет которых тесно связан со сте- хиометрическими соотношениями.

Степень превращения х какого-либо реагента А равна доле превратившегося в продукты вещества от общего начального ко- ( личества этого вещества. Например, для реакции: 4

À + Â -->- Ñ )

степень превращения вещества А можно выразить следующим об- \ разом: *

*=**-* *°>*

1

а степень превращения вещества В так:

*== -* =* * -*

Величины õà. è õú в общем случае не равны одна другой. Они равны только, если соблюдается соотношение

åàî ._ 5à åúà ^ *â

т. е. если А и В взяты в стехиометрических количествах. В про­тивном случае для того из веществ, которое взято в избытке от­носительно стехиометрии, степень превращения окажется меньше. Если избыток велик, вещество будет израсходовано лишь в ма­лой степени, тогда как для второго степень превращения может быть близкой к 1. Этим нередко пользуются в технологии: давая в избытке менее ценный реагент, сдвигают равновесие и прибли­жают использование ценного исходного вещества к 100%.

При постоянном объеме в формуле (9.10) можно заменить § íà ñ.

Расчет степени превращения можно проводить и через количество продукта. Так, в реакции

1 *À 1 * + 1 8â 1Â -<- асс степень превращения А составит

** *">

Но в такой форме расчет менее удобен, особенно если реакция-многоста­дийная. Так же, как описанный ниже расчет селективности, расчет степени пре­вращения удобнее вести через исходное вещество. Отметим еще следующее. Количество реагента можно выразить формулой

*А=*Ао(1-*А) (9.12) Отсюда получается

*=-* (*ç)

В этом смысле с точностью до знака степень поевращения можно рассмат­ривать как безразмерную концентрацию. .Во многих работах описание протека­ния химических реакций проводится именно в терминах степеней превращения.

Селективность, под которой понимают выход целевого продук­та на затраченное исходное вещество, является одной из важней­ших характеристик тех процессов, в которых наряду с основной реакцией протекают побочные стадии, приводящие к образованию нежелательных побочных продуктов. Селективность (т может быть определена следующим образом:

Количество реагента, перешедшее в целевой продукт

· *'* *'*

*· .¨ý