звідти знову на реакцію. Таким чином здійснюється циркуляція ізобутану. З куба колони 10 відбирають товарний алкілат [1,4].
Глава 3.Описание математичної моделі виробництва
.1 Вивчення кінетики реакції
Кінетика реакції - це, розділ хімії вивчає швидкість хімічної реакції і її залежність від різних факторів.
Якщо реакція протікає в однорідному середовищі, а в реакції алкілування ізобутану ізобутіленом до изооктана процес відбувається в розчині, отже, взаємодія реагентів відбувається в усьому обсязі. То такі реакції називаються гомогенними. Швидкість такої реакції визначається як відношення зміни концентрації одного з реагуючих речовин або продуктів реакції? З до інтервалу часу ??, за яке це зміна відбувається. Обумовлена ??таким чином швидкість, є середньою.
Концентрація, тобто кількість речовини в одиниці об'єму, виражається як число молей речовини, що містяться в 1 літрі розчину. Або як молей речовини, що містяться в 1 кілограмі розчину. Тоді враховуючи, що час виражається в секундах, то розмірність швидкості хімічної реакції [моль/літр секунду]. Чим менше зміна концентрації і проміжку часу, тим сильніше середня швидкість буде приближенна до істинної, миттєвої швидкості хімічної реакції в даний момент часу. Швидкість реакції можна визначати по зміні концентрації одного з реагуючих речовин (в цьому випадку перед виразом ставиться знак мінус), або по зміні концентрації одного з продуктів реакції (тоді перед виразом швидкості ставиться знак плюс).
На швидкість хімічної реакції впливають такі чинники:
Природа реагуючих речовин.
Концентрація реагентів
Щоб відбулася хімічна реакція, частки реагуючих речовин в гомогенної системі повинні зіткнутися. Число зіткнень пропорційно числу частинок в обсязі реактора, тобто їх молярним концентраціям. Так само знаючи з основної залежності хімічної кінетика, а саме з Закона діючих мас. Який свідчить, що швидкість елементарної хімічної реакції пропорційна добутку молярних концентрацій реагентів, узятих в ступені, що дорівнює їх стехиометрическим коефіцієнтам в рівнянні реакції.
У загальному вигляді:
+ bB? dD
або
де k - коефіцієнт пропорційності, званий константою швидкості хімічної реакції (залежить від температури, природи реагуючих речовин, але не залежить від концентрації розчину); концентрації речовин в ступенях рівних їх стехиометрическим коефіцієнтам, на рівняння реакції.
Температура
Збільшення швидкості реакції з підвищенням температури пояснюється тим, що для хімічної реакції необхідно зіткнення активних молекул, тобто тих молекул, які володіють енергією достатньою для того, що б подолати сили відштовхування негативно заряджених електронних оболонок взаємодіючих молекул.
Шведський вчений С. Арреніус на підставі експериментальних даних показав, що число активних частинок, а отже швидкість і константа швидкості зростає з температурою по експонентному закону. Він стверджував, що зіткнення молекул будуть ефективні (тобто будуть приводити до реакції) тільки в тому випадку, якщо зіткнення молекул володіє певним запасом енергії активації. Енергія активації - це мінімальна енергія, якою повинні володіти молекули, що б їх зіткнення призводило до хімічної взаємодії. Виведена ним залежність константи швидкості від температури називається рівнянням Арреніуса
Де А0 - предекспоненціальний множник (відповідає загальному числу зіткнень реагуючих речовин в одиниці об'єму за одиницю часу); Еа - енергія активації (тобто та енергія якої повинні володіти соударяющихся молекули, що б реакція відбулася); R - універсальна газова постійна; Т - абсолютна температура.
Еа і А0 - визначаються природою реакції і практично не залежать від температури.
Каталізатори
Для прискорення повільно протікають хімічних реакцій додають речовини - каталізатори, здатні знижувати енергію активації молекул, послаблюючи зв'язки між атомами. При цьому молекули стають реакційно - здатними при більш низькій температурі, енергії для розриву зв'язку потрібно менше. Отже, зміна швидкості реакції шляхом додавання каталізаторів називається - катализом, а реакції, що протікають в процесі каталізу - каталітичними. При гомогенному каталізі і каталізатор і реагують речовини знаходяться в одній фазі, і каталізатор прискорює реакцію шляхом утворення проміжних речовин з яким або з вихідних компонентів. У даній роботі можливі два варіанти перебігу процесу, або при високих температурах і без каталізатора, або при нормальній температурі, але в присутності каталізатора. Але в обох випадках побічні реакції протікають настільки швидко, що при складанні моделі і дослідженні кінетики в цілому не враховуються.
.2 Математична модель
У математичній формі будь-яку систему рівнянь моделі хі...
