Синтез циклогексанона (стр. 9 из 12)
Для элементарных реакций порядок обычно совпадает с молекулярностью. Молекулярность реакции равна числу молекул соответствующего исходного компонента, участвующему в элементарном акте химического взаимодействия.
Упорядоченная совокупность элементарных актов химической и физической природы некоторой химической реакции составляет механизм химической реакции, или кинетическую модель процесса. Исследование механизма химических реакций в существенной мере основано на детальном исследовании кинетики реакций.
Задание: Определить порядок реакции аналитическим и графическим методами, величину энергии активации графически-аналитическим методом и составить полное кинетическое уравнение.
Дано:
Таблица 15. Исходные данные
 | 0 | 0,52 | 1,10 | 1,73 | 2,44 | 3,24 | 4,16 | 5,23 | 6,52 | 8,16 |
| СА,0 | 0,1 | 0,091 | 0,083 | 0,075 | 0,067 | 0,059 | 0,051 | 0,043 | 0,035 | 0,027 |
Таблица 16. Исходные данные
| Температура, К | 713 | 753 | 793 | 833 |
| Константа, с-1 | 3,17.10-2 | 6,73.10-2 | 0,132 | 0,243 |
7.1 Определении порядка реакции и энергии активации
Порядок реакции, определяемый аналитическим методом.
По полученным данным делаем вывод, что реакция первого порядка
Порядок реакции, определяемый графическим методом. Построим графическую зависимость С=f (
): 
Рис. 5. Зависимость концентрации от времени.
Построим график зависимости ln(
)=f(lnC)
Рис. 6. Зависимость логарифма концентрации от логарифма скорости реакции.
7.2 Определение энергии активации графически-аналитическим методом
Определение энергии активации аналитическим методом.
Определение энергии активации графическим методом.
Таблица 17. Исходные данные
| lnК | -3,4514 | -2,6986 | -2,0249 | -1,4147 |
| 1/Т | 1,4025.10-3 | 1,3280.10-3 | 1,2610.10-3 | 1,2005.10-3 |
Рис. 7. Зависимость логарифма концентрации от обратной температуры.
По графику определяем
lnА0=0,9 А0=-0,11 
Определим погрешность:
Запишем кинетическую модель для данной реакции:
Вывод: В результате проведенных аналитических и графических расчетов установили что реакция первого порядка. Порядок совпадает с молекулярностью. Еакт=
.Данной реакции соответствует следующая кинетическая модель: VIII. Расчет основного аппарата
Задачу кинетического расчета составляет либо расчет времени реакции или объема реактора, выходных параметров потока реактантов. Для кинетического расчета необходимо знать:
1) кинетическое уравнение реакции в интегральной и дифференциальной форме для заданной температуры;
2) тип реактора, в котором предполагается осуществить реакцию.
Общие решения указанных задач возможно проводить для реакторов РИС-Н, РИВ, К-РИС-Н.
Выбор типа реактора для проведения той или иной реакции влияет на ее интенсивность и селективность. При выборе оптимального типа реактора необходимо учитывать все кинетические особенности и механизм реакции, факторы теплопередачи, затраты материалов и т.д.
8.1 Сравнительный расчет идеальных реакторов различного типа
Задание: Использую проектное уравнение рассчитать и сравнить объемы РИС-Н и РИВ. Определить интенсивность реакторов. При заданном числе реакторов одинакового объема, используя графический метод рассчитать объем реактора РИС-Н при последовательном соединении (каскад реакторов), а также их общий объем.
Сравнить объемы РИВ, РИС-Н и К-РИС-Н и сделать вывод об их интенсивности.
Дано:
Таблица 18. Исходные данные
| 1 | Объемный расход реагента А | GV,A0 м3/час | 4,2 |
| 2 | Объемный расход реагента В | GV,В0 м3/час | 2,8 |
| 3 | Степень превращения | ХА | 0,7 |
| 4 | Молярное соотношение реагентов | А:В | 1:1,1 |
| 5 | Начальная концентрация реагента А в исходном потоке | СA,0 моль/л | 2,5 |
| 6 | Константа скорости | К мин-1 | 4,2 |
| 7 | Число реакторов в каскаде | m | 3 |
| 8 | Уравнение скорости |  | |
Рассчитаем объем РИС-Н
А:В=1:1,1=>СВ=1,1. СА
