Какие исходные данные необходимо указать
В рабочем примере калькулятора «Отравление катализатора конкурентно адсорбирующимся ингибитором» заданы следующие величины: Концентрация субстрата (моль/л) — 0.3 моль/л; Концентрация ингибитора (моль/л) — 0.05 моль/л; Константа адсорбции субстрата (л/моль) — 5 л/моль; Константа адсорбции ингибитора (л/моль) — 12 л/моль. Это реальные независимые входы модели. Концентрации относятся к той среде, которая оговорена в формуле; кинетические константы должны соответствовать температуре и системе единиц, для которой они определены. Не заменяйте молярную концентрацию массовой долей без пересчёта.
Другие величины, если они предусмотрены формой: Оборотная частота (1/с) (1/с); Активные участки (моль/л) (моль/л). Они позволяют учесть геометрию катализатора, длительность опыта, скорость, состав или активность. При подборе режима полезно сохранять протокол введённых чисел вместе с итогами, поскольку похожие результаты иногда получаются из разных сочетаний параметров и совершенно не равнозначны физически.
Как устроена вычислительная модель процесса
Для модели «Отравление катализатора конкурентно адсорбирующимся ингибитором» применяется выражение r=kS·KSCS/(1+KSCS+KICI). Расчёт выполняется серверным обработчиком: исходные числа проверяются на допустимые пределы, после чего вычисляются основные и вспомогательные результаты. Ингибитор блокирует места связывания. В данной схеме он не меняет химический барьер реакции, а уменьшает число участков, доступных субстрату. При нарушении зависимостей между параметрами пользователь увидит сообщение вместо математически бессмысленного численного ответа.
В частности, используются обозначения c — Концентрация субстрата (моль/л); i — Концентрация ингибитора (моль/л); Ks — Константа адсорбции субстрата (л/моль); Ki — Константа адсорбции ингибитора (л/моль). На практике часть коэффициентов определяют из лабораторных опытов, а часть получают из характеристик катализатора и установки. Не следует подгонять неизвестную константу только по одному понравившемуся результату: для независимого подтверждения модели нужны измерения в нескольких режимах или отдельный экспериментальный контроль.
Контрольный пример и сравнение рабочих режимов
При исходных настройках показатель «Скорость с ингибитором, моль/(л·с)» имеет значение 0.0106452, а показатель «Скорость без ингибитора, моль/(л·с)» равен 0.0132. Эти числа рассчитаны из полной совокупности входных параметров. Они помогают одновременно проверить масштаб процесса и убедиться, что выбранные единицы не приводят к неверному порядку величины.
Во втором примере у расчёта «Отравление катализатора конкурентно адсорбирующимся ингибитором» параметр «Концентрация субстрата (моль/л)» меняется с 0.3 на 0.621. При неизменных остальных настройках «Скорость с ингибитором, моль/(л·с)» становится равным 0.0145186. Такое сравнение показывает чувствительность расчёта, но не гарантирует, что в настоящем реакторе остальные характеристики останутся постоянными.
Физические ограничения и проверка результата
Главное ограничение выбранного способа расчёта: Конкурентное обратимое ингибирование и модель одного типа мест связывания. Например, перенос вещества в порах, нагрев частиц, образование побочных продуктов или изменение состава поверхности могут существенно изменить реальный ход процесса. Поэтому для задачи «Отравление катализатора конкурентно адсорбирующимся ингибитором» численный ответ следует трактовать как результат конкретной модели, а не как подтверждённую производительность предприятия.
При сопоставлении с экспериментом по направлению «Отравление катализатора конкурентно адсорбирующимся ингибитором» оцените точность определения концентраций, температур, геометрии и кинетических констант. Важны длительность измерения и воспроизводимость активности катализатора: старение, отравление либо неполное перемешивание создают систематическую погрешность. Если наблюдаются такие эффекты, для исследования нужна расширенная модель или отдельная серия испытаний.
Формула расчёта
r=kS·KSCS/(1+KSCS+KICI).
Проверенные примеры
Концентрация субстрата (моль/л) = 0.3 моль/л; Концентрация ингибитора (моль/л) = 0.05 моль/л; Константа адсорбции субстрата (л/моль) = 5 л/моль; Константа адсорбции ингибитора (л/моль) = 12 л/моль; Оборотная частота (1/с) = 1.1 1/с; Активные участки (моль/л) = 0.02 моль/л
Скорость с ингибитором, моль/(л·с) = 0.0106452; Скорость без ингибитора, моль/(л·с) = 0.0132; Сохранённая активность, % = 80.6452; Покрытие ингибитором, % = 19.3548; Потеря скорости, % = 19.3548
Концентрация субстрата (моль/л) = 0.621 моль/л; Концентрация ингибитора (моль/л) = 0.05 моль/л; Константа адсорбции субстрата (л/моль) = 5 л/моль; Константа адсорбции ингибитора (л/моль) = 12 л/моль; Оборотная частота (1/с) = 1.1 1/с; Активные участки (моль/л) = 0.02 моль/л
Скорость с ингибитором, моль/(л·с) = 0.0145186; Скорость без ингибитора, моль/(л·с) = 0.0166407; Сохранённая активность, % = 87.2476; Покрытие ингибитором, % = 12.7524; Потеря скорости, % = 12.7524
Концентрация субстрата (моль/л) = 0.3 моль/л; Концентрация ингибитора (моль/л) = 0.1035 моль/л; Константа адсорбции субстрата (л/моль) = 5 л/моль; Константа адсорбции ингибитора (л/моль) = 12 л/моль; Оборотная частота (1/с) = 1.1 1/с; Активные участки (моль/л) = 0.02 моль/л
Скорость с ингибитором, моль/(л·с) = 0.00881881; Скорость без ингибитора, моль/(л·с) = 0.0132; Сохранённая активность, % = 66.8092; Покрытие ингибитором, % = 33.1908; Потеря скорости, % = 33.1908
Как пользоваться онлайн-калькулятором
- Введите «Концентрация субстрата» в единицах моль/л (от 0.0001 до 20.0).
- Введите «Концентрация ингибитора» в единицах моль/л (от 0.0 до 20.0).
- Введите «Константа адсорбции субстрата» в единицах л/моль (от 0.001 до 1000.0).
- Введите «Константа адсорбции ингибитора» в единицах л/моль (от 0.001 до 1000.0).
- Введите «Оборотная частота» в единицах 1/с (от 1e-06 до 100.0).
- Введите «Активные участки» в единицах моль/л (от 1e-06 до 3.0).
- Сравните выходные показатели и ограничения применимости.