Степень превращения, выход и избирательность в химическом процессе

Пример 3-1. Жидкофазная необратимая реакция первого порядка протекает без изменения плотности реагирующих веществ в реакторе периодического действия. Продукты реакции в исходном растворе отсутствуют. За время т1 = 120 с в целевой продукт превращается 20 % исходного вещества. Определить степень превращения при т2 = 360 с в непрерывнодействующем реакторе идеального вытеснения и непрерывнодействующем реакторе идеального смещения.

Пример 3-2. В реакторе периодического действия протекает жидко-фазная реакция второго порядка А + В –(k2)-> R + S при постоянном объеме и соотношении начальных концентраций исходных веществ СA0 ; CB0 = 0,55 : 0,45. Известно, что за время т = 80 с степень превращения по веществу В достигает 30 %.
Определить степени превращения веществ А и В в реакторе идеального смешения и реакторе идеального вытеснения, если соотношение концентраций исходных веществ на входе в реактор остается прежним, а подача исходных веществ А и В осуществляется раздельно (скорости подачи веществ v0a=1,8-10-3 м3/с, v0b=2,7-10-3 м3/с; объем каждого реактора V = 5,2 м3).

Пример 3-3. Жидкофазная необратимая реакция первого порядка протекает с изменением плотности реакционной смеси в реакторе периодического действия. При степени превращения XA=0 плотность р = 800 кг/м3, а при XA=1 р=1040 кг/м3. Известно, что за время т = 130 с объем реакционной смеси уменьшился на 12 % от первоначальной величины.
Определить степень превращения, которая будет в реакторе идеального смешения и реакторе идеального вытеснения объемом V = 0,1 м3 каждый при скорости подачи vО = 5-10-3 м3/с.

Пример 3-4. В реакторе периодического действия протекает жидкофазная реакция второго порядка А + 2В –(k2)-> продукты. Плотность реакционной смеси не меняется. Константа скорости реакции рассчитывается по веществу А. Соотношение начальных концентраций веществ СA0 ; CB0 = 1 : 2. Известно, что за время т = 50 с степень превращения достигает 12 % по веществу А.
Вычислить степень превращения вещества А в реакторе идеального вытеснения и реакторе идеального смешения при том же соотношении исходных концентраций, если скорость подачи исходных веществ составляет vО = 2,4-10-2 м3/с, а объем каждого реактора равен V = 5,6 м3.
Определить объемы реактора идеального вытеснения и реактора идеального смешения, необходимые для достижения рассчитанных выше степеней превращения, если соотношение исходных концентраций веществ будет равно СA0 ; CB0=1 :4 (СA0=const). Задачу решить аналитически и графически.

Пример 3-5. Для газофазной реакции А –(k1, k2)-> 3B где k1 = 4.6-10-4 1/c и k1 = 1,1-10-4 1/c (обе константы даются по веществу А), найти степень превращения вещества А за время, равное т = 5009 с, при СB0 = 0: 1) для реактора идеального вытеснения; 2) для модели реактора идеального смешения; 3) для реактора периодического действия с постоянным объемом, если время на подготовку реактора занимает 15 % от условного времени пребывания т'.

Пример 3-6. Жидкофазную обратимую реакцию А + В –(k1, k2)-> 2R , где k1 =2,3-10-2 1/с (1/кмоль/м3), k2=0,41-10-2 1/c (1/кмоль/м3), (обе константы даются по веществу А) можно проводить как в реакторе идеального смешения, так и в реакторе идеального вытеснения.
Требуется рассчитать объемы реакторов, которые необходимы для получения степени превращения по веществу В, равной хв = 0,30, при раздельной подаче исходных веществ. Скорость подачи вещества А равна v0A=8-10-3м3/с,начальная концентрация СA0=0,12кмоль/м3. Скорость подачи вещества В составляет v0B = 6-10-3 м3/с, начальная концентрация СB0 = 0,15 кмоль/м3. Продукт в исходном растворе отсутствует. Плотность реакционной смеси постоянна.

Пример 3-7. Параллельная реакция второго порядка
А + В -(k1)-> 2R
А + A -(k2)-> 2S
протекает в реакторе периодического действия при постоянном объеме н соотношении констант скорости k2 = 0,5k1 (обе константы даются по веществу А). Плотность реакционной смеси не меняется. При времени пребывания т = 140 с и соотношении исходных концентраций СA0 = 3СB0, степень превращения вещества В равна хв = 0,62.
Определить степень превращения веществ А и В в реакторе идеального вытеснения объемом V=1,4 м3 при скорости подачи смеси vо = 1,5-10-2 м3/с и соотношении исходных концентраций СA= 3СB,

Пример 3-8. Дана реакция
А + В -(k1)-> R
R + B -(k2)-> S
константы скорости которой заданы по веществу А и равны k1 = 2-10-2 1/c (1/кмоль/м3), k2 = 3,1-10-2 1/c (1/кмоль/м3). Начальные концентрации: СA0 = 0,04 кмоль/м3; СB0 = 0,30 кмоль/м3. Вещество В подается в избытке. Продукты в исходной смеси отсутствуют.
Для реактора идеального смешения и реактора идеального вытеснения, имеющих равные объемы V = 0,65 м3, рассчитать: I) максимальный выход по продукту R; 2) максимальную возможную концентрацию продукта R (определить также, с какой скоростью надо подавать исходный раствор, чтобы получить эту концентрацию); 3) соотношение максимального выхода для реактора вытеснения и максимального выхода для реактора смешения.
Пример 3-9. Реакция
А + В -(k1)-> R
R + B -(k2)-> S
константы скорости которой равны равны k1 = 2-10-3 1/c (1/кмоль/м3) и равны k1 = 4-10-3 1/c (1/кмоль/м3), проводится в реакторе идеального вытеснения при скорости подачи v0 = 1,2-10-3 м3/с и начальных концентрациях исходных веществ СA0 = 0,077 кмоль/м3, СB0= 0,14 кмоль/м3 (считать, что СR0 = СS0=0).
Определить максимальный выход продукта К. а также все выходные концентрации веществ и необходимый объем реактора,

Пример 3-10. Реакция
А + В -(k1)-> R
R + B -(k2)-> S
проводится в реакторе идеального вытеснения со скоростью подачи v0= 4,5-10-3 м3/с. Константы скорости реакции k1 = 2,1-10-2 1/c (1/кмоль/м3) и k2 = 4,2-10-2 1/c (1/кмоль/м3). Начальные концентрации веществ А и В равны СA0 = 0,05 кмоль/м3 и СB0=0,20 кмоль/м3. В начальный момент времени продукты реакции отсутствуют.
Рассчитать максимальный выход по продукту К и необходимый при этом объем реактора. Определить, какой будет погрешность при расчете максимального выхода продукта и объема реактора, если расчет вести в предположении, что вещество В взято в избытке.

Пример 3-11. В реакторе идеального смешения проходит реакция
А + В -(k1)-> R
R + B -(k2)-> S
S + B -(k3)-> D

константы скорости которой равны [в 1/с 1/(кмоль/м3)]: k1 =3,8-10-3; k2 = 4,2-10-3; k3=6,4-10-3. Плотность реакционной смеси не меняется. Концентрация вещества В соизмерима с концентрацией вещества А.
Найти выход по продукту S, если степень превращения вещества А составляет хa=0,80, а концентрация продуктов в исходной смеси равна нулю.

Пример 3-12. В жидкофазной реакции
А + В -(k1)-> R
A + B -(k2)-> S
A + B -(k3)-> D
продуктом является вещество 5. Известно, что при температуре T = 295 К k1=a, k2=4,5а и k3 = 6,5a, а при T = 378 К k1 = 2,1а, k2=6,8a, k3=9,2a.
Найти избирательность по продукту S при температуре 295 К для реактора Идеального вытеснения и реактора идеального смешения. Влияет ли отношение концентраций исходных веществ на избирательность? Определить оптимальную температуру, при которой получается максимальная избирательность по продукту.

Пример 3-13. Реакция
А + В -(k1)-> R
2В -(k2)-> S
проводится в реакторе идеального вытеснения. Скорости образования продуктов описываются следующими уравнениями:

где k1 = 4,8-10-4 1/с (1/кмоль/м3); k2=1,7-10-4 1/с (1/кмоль/м3);. Плотность реакционной смеси не меняется. Отношение концентраций исходных веществ СA0/СB0, = 0,25. Концентрации продуктов в исходной смеси равны нулю.
Определить общую избирательность по продукту R, если степень превращения по веществу А равна хa = 0,14.

Пример 3-14. В результате реакции разложения из вещества А получают вещество В (продукт) и побочные продукты, причем скорости реакций находятся в следующем соотношении: -ra=rb+rnn. Мгновенная избирательность процесса зависит от степени 'превращения вещества: ф =0,65 + 2,50xa- 7,0xa^(2). Это уравнение справедливо в пределах 0 < хa < 0,5 при постоянной плотности реакционной смеси. В исходной смеси отсутствуют побочные продукты и продукт реакции. Реакцию останавливают при ф =0,53, так как дальнейшее проведение процесса снижает выход продукта.
Рассчитать интегральную избирательность по продукту, если реакцию проводить: 1) в реакторе периодического действия; 2) в реакторе идеального вытеснения; 3) в реакторе идеального смешения.
Определить максимально возможную общую избирательность по продукту для данной степени превращений. Как для этого нужно соединить реакторы?

Создание качественных сайтов любой степени сложности RODC: Сайт создать | Создание сайтов | Сделать сайт | Продвижение сайтов | Раскрутка сайта | Дизайн сайтов
Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100