Терминология. Изменение величин при изменении размерностей, страница 4

30.  Предполагая (следуя Demicheli), что механизм каталитического разложения метана описывается уравнениями 1-7 (см. ниже). Считая, что лимитирующей стадией является первая стадия (скорость стадии определяется кинетическими закономерностями), что все свободные центры заняты преимущественно водородом, а все  остальные стадии находятся в равновесии, установить формулу для скорости разложения метана.

Решение:

1).   CH₄ + n S ↔ CH₄S_n                         k₁, k_-1  лимитирующая стадия (I гипотеза)

2).   CH₄S_n ↔ CH₃S_n-1 + HS                    K₂       центры заняты в основном

3).   CH₃S_n-1 ↔ CH₂S_n-2 + HS                 K₃           водородом (II гипотеза)

4).   CH₂S_n-2 ↔ CHS_n-3 + HS                   K_{4           Все}

5).   CHS_n-3 ↔ CS_n-4 + HS                       K₅

6).   CS_n-4 ↔ C + (n-4) S                         K₆

7).   HS ↔ ½ H₂ + S                                K₇ = 1/K_H

K_H – константа хемосорбции водорода.

1). 

2). 

3). 

4). 

5). 

6). 

7). 

Перемножая уравнения (2 – 6) =>

Подставляем в (1).

Что изменится, если предположить, что лимитирующая стадия- это стадия 2?

31.  Получить соотношение для скорости реакции каталитического разложения метана в предположении следующего механизма реакции:

1).  CH₄ + S ↔  CH₄S             K₁

2).  CH₄S + S  ↔ CH₃S + HS k₂, k _-2      лимитирующая стадия (I гипотеза)

3).  CH₃S +S ↔ CH₂S + HS    K₃                  занятые центры заняты в основном

4).  CH₂S + S ↔ CHS + HS    K₄                  водородом (II гипотеза)

5).  CHS + S ↔ CS + HS        K₅

6).  CS ↔ C + S                      K₆

7).  HS = ½ H₂ + S                  K₇ = 1/K_H

32.  Получить соотношение для скорости реакции каталитического разложения метана, принимая следующий механизм реакции (схема Alstrup):

1).  CH₄ + 2S = CH₃S + HS  k₁, k_-1       лимитирующая стадия (I гипотеза)

2).  CH₃S + S = CH₂S + HS K₂            центры заняты в основном

3).  CH₂S +S = CHS + HS    K₃            водородом (II гипотеза)

4).  CHS + S = CS + HS       K₄

5).  CS = C + S                     K₅

6).  HS = ½ H₂ + S                K₆ = 1/K_H

33.  Получить соотношение для скорости реакции каталитического разложения метана в предположении следующего механизма реакции:

1).  CH₄ + 3S = CH₄S₃                          k₁, k_-1  лимитирующая стадия (I гипотеза)

2).  CH₄S₃ + S = CH₃S₃ + HS               K₂

3).  CH₃S₃ +S = CH₂S₃ + HS                K₃

4).  CH₂S₃ + S = CHS₃ + HS                K₄

5).  CHS₃ + S = CS₃ + HS                     K₅

6).  CS₃ = C + S₃                                                   K₆

7).  HS = ½ H₂ + S                                K₇ = 1/K_H

Расчет изотермических реакторов

34.  Определите объем проточного реактора идеального перемешивания, необходимый для достижения степени превращения исходного реагента x₁ = 0,85 при проведении простой реакции 2А₁A₂+A₃, если c₁₀ = 2,5 кмоль/м³, k = 18,2 м³/(кмоль×ч), реагенты подают в реактор с объемным расходом F = 1,2 м³/ч.

35.  Определите степень превращения реагентов А₁ и А₂ на выходе из проточного реактора идеального перемешивания объемом 0,5 м³ при проведении простой реакции A₁+А₂ ® А₃+А₄, если с₁₀ = 1,2 кмоль/м³, с₂₀ = 1,6 кмоль/м³, объемный расход F = 5 м³/ч, константа скорости k = 12 м³/(кмоль×ч).

36.  В проточном реакторе идеального перемешивания проводят простую реакцию 2A₁ ® A₂+A₃, протекающую в газовой фазе при температуре 800 К и давлении 6×10⁵ Па. В реактор подают смесь, объемная доля реагента А₁ в которой составляет 70%, а объемная доля инертного компонента – 30%. Определите среднее время пребывания , необходимое для достижения степени превращения X₁ = 0,8, если константа скорости k = 414,7 м³/(кмоль×ч).