Cinetica chimica Reazione in fase omogenea irreversibile Reazione

Cinetica chimica Reazione in fase omogenea irreversibile Reazione diretta Definizione di velocità di reazione Velocità di reazione omogenea rispetto al composto A Relazione tra le velocità dei diversi composti < 0 per reagenti ; > 0 per prodotti 1

Cinetica chimica: equazione cinetica Equazione cinetica Cinetica elementare = corrispondenza tra cinetica e stechiometria Ordine della reazione rispetto ad A = esponente di c. A globale = somma esponenti k = costante cinetica Legge di Arrhenius 2

Cinetica chimica Reazione in fase omogenea reversibile Relazione di equilibrio All’equilibrio si ha Da cui 3

Reazioni catalitiche Consideriamo la reazione A B La reazione avviene su una sup catalitica. La velocità di reazione viene definita come: Per esprimere la velocità si fa riferimento alla superficie catalitica S = sup del catalizzatore

Bilanci di materia con reazione chimica su un reattore di volume V IN-OUT+GEN=ACC V= volume di controllo IN GEN ACC OUT W= portata di massa [M/t] N= portata molare [n/t] W=N×PM Bilancio di massa globale In termini di moli Bilancio di massa per la specie i

Bilanci di materia con reazione chimica Espressione della portata in out In condizioni stazionarie ACC=0 Condizioni stazionarie e fluido incomprimibile

Reattori ideali: CSTR Recipiente agitato con alimentazione continua A B Consideriamo la reazione c. A hp: fluido incomprimibile condizioni stazionarie cinetica primo ordine Bilancio di massa molare

Reattori ideali: CSTR c. A hp: Fluido incomprimibile condizioni stazionarie A B cinetica primo ordine bilancio di massa molare dove da cui si ottiene definendo sostituendo nel bilancio si ha tempo di riempimento Grado di avanzamento

Reattori ideali: STR - Reattore ideale a perfetta miscelazione - Senza ingressi né uscita - Al tempo t=0 viene introdotto il reagente Processo TRANSITORIO ACC = GEN Se la reazione è A B con cinetica del primo ordine bilancio di massa molare su A

Reattori ideali: STR - Reattore ideale a perfetta miscelazione - Senza ingressi né uscita - Al tempo t=0 viene introdotto il reagente bilancio di massa molare su A I. C.

Miscelatore ideale: CST Recipiente agitato con alimentazione continua Senza reazione Fluido incomprimibile condizioni non stazionarie Bilancio di massa molare I. C. Si ottiene

CST t

Miscelatore ideale: CST t

Reattore ideale: PFR Reattore ideale opposto al CSTR r Profilo di v Q , CA 0 - Reattore tubolare - Flusso a pistone - Traiettorie rettilinee senza mescolamento z Q , CA - La reazione procede mano che il fluido procede nel tubo - La concentrazione varia lungo il tubo Quindi non si può scrivere un bilancio globale (su tutto V)

Reattore ideale: PFR z dz Bilancio differenziale in: - Condizioni stazionarie - Fluido incomprimibile IN - OUT+GEN = 0

Reattore ideale: PFR Il flusso è a pistone quindi v è costante Per cui il bilancio si può scrivere dividendo per Sdz e per dz 0 da cui B. C.

Reattore ideale: PFR z dz Per z=L si ha Si può introdurre il tempo di permanenza Ottenendo Stessa equazione del reattore batch miscelato I singoli elementi di fluido si comportano come un reattore batch