8.4Результати

8.5Висновки

9Лабораторна робота: Розрахунок кінетичних параметрів

Мета роботи: дослідження ступеня окислення оксиду вуглецю (II) залежно від виду каталізатора, температури, надлишку повітря та об’ємної швидкості газового потоку.

Вихідні дані:

Приймаємо початкову концентрацію СО рівною одиниці, тобто .

Витрата оксиду вуглецю (II) R_CO = 15,7 см³/хв згідно з капіляром К₂;

Витрата повітря R_пов = 118 см³/хв згідно з капіляром К₁;

Діаметр сітчастого каталізатора мм;

Висота покриття мм.

Каталітичне окиснення оксиду вуглецю (II) до оксиду (IV) за рівнянням:

2СО + О₂ = 2СО₂ + Q

Розрахунок:

Визначається висота проволоки з нанесеним каталізатором:

, (9.1)

мм

Знаходимо площу каталізатора:

, (9.2)

мм².

Визначається об’єм каталізатора на 1-ій, 2-ій, 3-ій, 4-ій сітках:

, (9.3)

мм³;

мм³;

мм³;

мм³.

Визначається час контактування τ на кожній сітці:

, (9.4)

с;

с;

с;

с.

Таблиця 9.1 – Результати дослідів для Pt каталізатора

Витрати повітря, Rпов, см3/хв	Витрати газової суміші, RCO+N2, см3/хв	Сумарні витрати, см3/хв	Температура реактора, Тр, ˚С	Вміст СО у вихідній суміші, Споч, %	Вміст СО у суміші після окислення, Скін, %	Ступінь конверсії, Х, %
118	15,7	133,7	100	1,1	1,1	0
118	15,7	133,7	120	1,1	1,1	0
118	15,7	133,7	140	1,1	1,1	0
118	15,7	133,7	220	1,1	0,9	18,18
118	15,7	133,7	250	1,1	0,7	36,36
118	15,7	133,7	260	1,1	0,6	45,45
118	15,7	133,7	300	1,1	0	100

Із таблиці 9.1 виписуємо значення ступеня конверсії при температурах 220˚С і 260˚С (значення температури вибирається із середини діапазону):

t₁ = 220˚С x₁ = 0,18;

t₂ = 260˚С x₂ = 0,45.

Формула, яка пов’язує ступінь конверсії х, час τ та константу швидкості k:

(9.5)

Використовуючи формулу 5, розраховуємо значення константи швидкості при двох температурах та за час контактування на першій сітці:

;

.

Рисунок 9.2 – Графік залежності lnk від

Із рисунка 9.2 визначаємо значення :

;

Формула, яка зв’язує тангенс кута нахилу з енергією активації:

(9.6)

Використовуючи формулу 9.6, знаходимо значення енергії активації:

кДж ≈ 40 кДж.

При 220˚С початкова концентрація СО складає:

С₀₁ = 0,5; С₀₂ = 0,6; С₀₃ = 0,8; С₀₄ = 1.

Таблиця 9.2 – Ступінь конверсії х, характерний для певної початкової концентрації СО при 220˚С

Початкова концентрація СО	Ступінь конверсії, частки
	х1	х2	х3	х4
1	0,12	0,38	0,57	0,62
0,8	0,23	0,49	0,67	0,72
0,6	0,37	0,64	0,8	0,84
0,5	0,48	0,74	0,89	0,93

Для побудови рисунка 9.3 використовуємо дані, наведені в таблиці 9.2.

, с

Рисунок 9.3 – Графік залежності ступені конверсії х від часу контактування на сітці τ

Щоб визначити порядок реакції використаємо два способи: