Cinetica chimica Velocità di reazione omogenea rispetto al composto A 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

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

Cinetica chimica Relazione di equilibrio All’equilibrio si ha Da cui 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 W= portata di massa [M/t] N= portata molare [n/t] W=N×PM OUT GEN ACC Bilancio di massa globale Bilancio di massa per la specie i In termini di moli

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

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

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

ACC = GEN Processo TRANSITORIO 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

Quindi non si può scrivere un bilancio globale (su tutto V) Reattore ideale: PFR Reattore ideale opposto al CSTR - Reattore tubolare - Flusso a pistone - Traiettorie rettilinee senza mescolamento r Profilo di v z Q , CA0 Q , CA - La reazione procede man mano che il fluido procede nel tubo - La concentrazione varia lungo il tubo Quindi non si può scrivere un bilancio globale (su tutto V)

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

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

Stessa equazione del reattore batch miscelato 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