ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методика количественного исследования химического процесса и обработки полученных результатов из "Теория технологических процессов основного органического и нефтехимического синтеза" Простые реакции, не сопровождающиеся образованием побочных веществ, встречаются в органической химии и технологии сравнительно редко. Однако в ряде случаев побочные реакции идут в незначительной степени или не оказывают влияния на основной процесс. Рассмотрение простых реакций имеет и то значение, что они являются составной частью более сложных систем, исследование которых включает определение количественных закономерностей каждой из составляющих реакций. [c.258] Количественному исследованию химического процесса всегда предшествуют синтез и полуколичественные наблюдения, при которых идентифицируются все образующиеся вещества, в том числе микропримеси. Выявляются благоприятные условия реакции и катализаторы, делаются полуколичественные выводы о влиянии различных факторов, о схеме образования продуктов и механизме процесса. [c.258] Количественное исследование может иметь теоретическое или технологическое направление, но в обоих случаях основным методом является химическая кинетика, ибо только она дает научно обоснованные математические связи с механизмом и катализом реакций, их параметрами, селективностью, типом реакторов и т. д. Лишь для исследования трудно моделируемых процессов и аппаратов допустимо использовать регрессионный анализ, который рассмотрен в гл. 12. [c.258] Количественное исследование, независимо от его теоретических или технологических задач, состоит в наблюдении за изменением выходных концентраций или рассчитываемых из них степеней конверсии в зависимости от варьируемых параметров процесса. Наиболее простая связь между ними наблюдается для идеальных реакторов, что определяет их преимущественное применение для исследования. Очень важно при этом на основании теоретическитг соображений, литературного материала или даже опроса специалистов выявить все независимые параметры, которые могут влиять на результаты процесса. В противном случае исследование в значительной степени или даже полностью обесценится. [c.259] Ответственным предварительным этапом исследования является разработка его методики, обеспечивающей достаточную точность и воспроизводимость опытов. Сюда входят выбор и проверка реакционного аппарата, регулирующих устройств и измерительных приборов, способов анализа реакционной массы и т. д. Воспроизводимость часто зависит также от качества и стационарности свойств применяемых реагентов. Поэтому их качество, способ приготовления и очистки надо обязательно охарактеризовать и сохранять постоянными во время опытов. Однако и в этом случае воспроизводимость эксперимента следует время от времени проверять на каком-то базовом опыте. [c.259] В результате опытов с варьированием нескольких параметров процесса получают ряд кривых или таблиц, из которых можно сделать полуколичественные выводы о влиянии тех или иных факторов. Дальнейшая задача состоит в подборе математических уравнений, адекватно описывающих результаты эксперимента, и нахождении параметров этих уравнений (констант скорости и равновесия, адсорбционных коэффициентов, порядков реакции, энергий активации). Обычно для этого надо сделать вероятное предположение (гипотезу) о механизме реакций и последовательности образования продуктов, вывести на этом основании кинетические уравнения, решить их для данного типа реактора и проверить соответствие эксперименту. [c.260] Для упрощения расчетов обычно минимизируют 3(Сг — Сг) что справедливо лишь при независимости дисперсии опытов от кон-дентраций анализируемых веществ (т. е. при постоянстве абсолютной ошибки в определении концентраций). В этом случае можно с одинаковым успехом находить минимум суммы квадратов отклонений не самих концентраций, а степеней конверсии Нередко наблюдается, однако, что постоянна ие абсолютная, а относительная ошибка в концентрациях. Здесь правильнее минимизировать сумму квадратов отклонений логарифмов, концентраций 2 (1 С — lg Сг) так как АСг/С, = А lg С,-. В действительности очень часто минимизируют остаточные суммы квадратов не самих концентраций или степеней конверсии, а их различных функций 2 (г/г — Уг) получаемых при решении и преобразовании уравнений скорости в форму линейного многочлена, хотя эта процедура ничем не обоснована. [c.261] Табличные значения критерия Фишера зависят от числа степеней свободы при постановке опытов с варьируемыми параметрами п — р) и от числа параллельных опытов на воспроизводимость (т — 1), а также от так называемого уровня значимости. Под ним понимают вероятность несоответствия данной модели истинному виду, причем в химико-технологических исследованиях считается достаточным уровень значимости 0,05, а в некоторых других случаях даже 0,01 (5%- и 1 % чый уровни значимости). Табличные значения критерия Фишера для уровня значимости 0,05 приве-ленч в табл. 13. [c.261] Когда одновременно определяются два или более параметра уравнения, общее решение для средней квадратичной ошибки и дисперсии каждого из параметров сильно усложняется с ним можно познакомиться в специальной литературе. [c.262] Примеры применения рассмотренных методов постановки и обработки эксперимента даны в последующем изложении. [c.263] Вернуться к основной статье