ществ, то степень превращения можно выразить через концентрации:

АО -А

Са=Сдо(1-Хд);

(2.9)

где Сдц, Сд - соответственно начальная и текущая концентрации вещества А; CQ, С- - соответственно начальная и текущая концентрации ;-го вещества.

Стехиометрическое балансовое соотношение (2.2) можно записать так:

АОА Ъ01Ь

(2.9а)

Для количественной характеристики реакционной смеси используют различные способы выражения концентраций (табл. 2.1).

Таблица 2.1. Способы выражения концентраций

В ЭТОЙ таблице: - количество /-го компонента смеси; n -молярная доля /-го компонента; Л/, - молярная масса /-го компонента; - массовая доля /-го компонента; у. - массовая концентрация (плотность) /-ГО компонента, кг/м^; у = Еу,- - плотность реакционной смеси, кг/м^; С,. - молярная концентрация /-го компонента, моль/м^; С = ХС, - общая молярная концентрация, моль/м^; - парциальное давление; К- объем реакционной смеси, м^.

Приведем пример использования таблицы. Дано Р^. Определить g..

Решение. Данное Р. находим в верхней строке табл. 2.2. Коэффициент пересчета находится на пересечении вертикали под Р-и горизонтали напротив g-. Ответ: g = Р^МДуКТ).

Сложную реакцию целесообразно представить такой системой сте-хиометрически независимых уравнений, чтобы в левой части каждого из них стояло одно и то же ключевое вещество. Это можно сделать линейными преобразованиями стехиометрических уравнений. Например, при паровой конверсии метана протекают две реакции:

СН4 + Н2О = СО + ЗНз (2.10)

СО + ЩО = СО2 + Н2.

Базисная система включает в себя два стехиометрических уравнения: У=В - Э = 5 - 3 = 2. Ключевым компонентом является СН4, входящий только в первое стехиометрическое уравнение. Для балансовых расчетов удобней использовать такие два уравнения: первое - из представленной системы, и второе - сложением уравнений системы

СН4 + Н2О = СО + ЗН2 (2.11)

СН4 + 2Н2О = СО2 + 4Н2.

Для каждого стехиометрического уравнения вводится степень превращения ключевого компонента как ву-й частной реакции Хд. Количество /-ГО вещества в реакционной смеси N. при протекании сложной реакции рассчитывается по уравнению

Далее можно рассчитать концентрации, используя уравнение (2.7).

Другими показателями химического процесса являются выход продукта и интегральная селективность.

Выход продукта - это относительное количество исходного вещества, например А, превратившегося в этот продукт.

Для продукта R

r = (VaAr) (Ar-Aro)/ao-Для простой реакции = дсд.

Для сложной реакции, когда возможно несколько направлений превращения исходного вещества, Ф Хд, и для характеристики целевой реакции вводится понятие селективности.

Интегральная селективность по продукту - это отношение количества исходного вещества, превращенного в этот продукт, ко всему количеству превращенного реагента.

Так, для двух параллельных реакций;

VaiA + VbiB = VrR + VsS

Va2A + VbjB = VzZ + VyY

интегральная селективность по продукту R (при = 0)

r = (Vд^/vR)ЖR/(7Vдo-Л^д). Для двух последовательных реакций

VaVrRvS

интегральная селективность по продукту R (при Л'о=0)

r = (Va/Vr)(WAao-a)-

Уравнение, связывающее степень превращения исходного вещества, выход продукта и его интефальную селективность, имеет вид

r = Va-

Стехиометрические расчеты отражают изменение состава материальных потоков, которые происходят в реагирующей системе, и поэтому являются основой для составления материального и теплового балансов.

При химическом превращении изменяется энтальпия реагирующей системы:

УдА + VgB = VrR + VgS -АЯ. (2.12)

Уравнение (2.12) называют также термохимическим уравнением, которое показывает не только соотношение количеств веществ, вступивших во взаимодействие, но и количество выделившейся (или поглощенной) при этом теплоты. Если энтальпия уменьшается, то теплота вьщеляется. В технике часто используют понятие теплота реакции Ор, причем Qp = -АЯ, так что