Кинетика, моделирование, интенсификация и основы аппаратурного оформления химико-технологических процессов органического синтеза, сопровождаемых перемешиванием

• Автор: Тишин, Олег Александрович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Волжский
• Количество страниц: 370 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Условные обозначения

Введение
1. Современное состояние теории и практики моделирования кинетики и оценки влияния перемешивания на ход

химического процесса.

1.1. Методы анализа кинетической информации и составления кинетических уравнений

химических процессов.

1.1.1. Методы анализа кинетики гетерогенных реакций.

1.2 Оценка влияния перемешивания на ход химической реакции.

1.2.1 Модели для потоков предварительно перемешанных.
1.2.2. Модели для потоков предварительно неперемешанных.
1.2.3. Модельные реакции, используемые для изучения влияния перемешивания на интегральные
характеристики химического процесса.
1.3. Распределение времени пребывания в аппаратах
с мешалками (РВП)
1.4. Определение времени перемешивания и времени
циркуляции в аппаратах с мешалками
1.5. Выводы из обзора и постановка задач исследования.
2. Теоретические вопросы моделирования кинетики
химических процессов.
2.1 Общие положения метода анализа кинетических данных.

2.2 Моделирование кинетики гетерогенного процесса на примере синтеза монометиланилина (ММА)
2.3. Моделирование кинетики процесса эмульсионной
полимеризации.
2.3.1. Определение концентрации мономера а латексной частице
2.3.2. Определение среднего числа радикалов в частице.
2.3.3. Кинетические уравнения процесса полимеризации.
3. Моделирование химических реакторов с учетом влияния условий перемешивания.
3.1. Физическая модель процесса
перемешивания, сопровождаемого химической реакцией
3.2 Модель химического реактора с учетом влияния условий перемешивания
3.3 Влияние условий перемешивания на структуру потоков в аппарате с мешалкой.
3.4. Модель реактора с неполным перемешиванием
входных потоков
4. Экспериментальные исследования кинетики химических процессов.
4.1 Экспериментальное исследование кинетики процесса синтеза монометиланилина
4.1.1 Описание экспериментальной установки и методики исследования гетерогенных процессов.
4.1.2 Методика проведения экспериментальных исследований и обработки результатов.
4.1.3. Результаты экспериментальных исследований

кинетики гетерогенных процессов
4.2. Результаты экспериментальных исследований
по синтезу цианистого водорода.
4.3. Исследование кинетики реакции разложения
цианистого водорода
4.4 Исследование кинетики реакций
процесса синтеза тиурамов
4.4.1. Механизм химических реакций
4.4.2 Исследование синтеза
диэтилдитиокарбаминовой кислоты (ДЭТК-Н)
4.4.3. Исследование разложения диэтилдитиокарбаминовой кислоты
4.4.4. Исследование процесса окисления
карбаматов в среде нитрозных газов.
4.5. Результаты исследования кинетики
восстановления шестивалентного хрома.
4.6. Исследование кинетики синтеза тиоациланилида.
4.6.1 Обсуждение результатов
5. Экспериментальные исследования процессов перемешивания
и кинетики химических реакций при перемешивании.
5.1 Оборудование, использованное в исследованиях,
и программа исследований.
5.2. Методика исследований и обработки
результатов экспериментов
5.2.1. Методика измерения мощности перемешивания.
5.2.2. Методика определения времени циркуляции
жидкости в аппарате.
5.2.3. Методика определения структуры потоков.
5.3.2.1 .Методика обработки экспериментальных данных
Панченковым [16-20] разработаны ряд моделей, позволяющих определять константы скоростей химического процесса осуществляемого в потоке в аппаратах идеального вытеснения, идеального перемешивания и комбинированных. Рассмотрим сущность данного метода на примере аппарата идеального вытеснения, работающего в стационарном режиме и изотермических условиях. Процесс идет на поверхности катализатора, а контролируется реакция по составу газовой фазы проходящей через слой катализатора. Уравнение материального баланса:
_гК) = г+£С,
81 8т V '
Скорость гетерогенной реакции на поверхности катализатора равна:
гт = ——- ( 1-39)
“ Va 8т
Умножаем правую и левую части уравнения на ( 1.39 ) получаем общее
уравнение динамики гетерогенной каталитической реакции в режиме идеального вытеснения:
_£^£) = г (1.40)
Л, ПОв /
a cl а от
Концентрация реагента в любой момента времени в газовой фазе равна:
С = Mil). (1.41)

Подставляем выражение ( 1.41 ) в уравнение ( 1.40 ) и для стационарного режима имеем:
= ( 1 42)
av al
Скорость поверхностной реакции пропорциональна доле поверхности катализатора, занятой адсорбированным реагентом:
r„ = kj%................................... (1-43)
Скорость химической реакции будет равна: