《利用原子矩阵确定独立反应方法的探讨与改进2稿.docVIP

利用原子系数矩阵法确定复杂反应体系中 独立反应方法的探讨与改进 陈博，朱建华* (中国石油大学化工学院，北京 102249) 摘 要：利用原子系数矩阵法可以确定复杂反应体系的独立反应数及独立反应。本文针对原子系数矩阵法应用过程中存在的问题，通过对原子系数矩阵法的推导与论证，提出通过对原子系数矩阵进行初等行变换，选取最大无关向量组对应的组分作为该复杂反应体系的非关键组分，使原子系数矩阵法确定独立反应的方法更为严谨，避免了在应用过程中出现无解现象，从而改进了利用原子系数矩阵法确定复杂反应体系独立反应的方法。 关键词：原子系数矩阵法；独立反应；化学计量系数；最大无关向量组。 The Improvements on the Method of Determining the Independent Reactions for Complex Reacting System via Atomic Coefficient Matrix Method CHEN Bo, ZHU Jian-hua* (Faculty of Chemical Engineering, China University of Petroleum, Beijing 102249, China) Abstract: The independent reactions and their number of complex reacting system could both be determined by using atomic coefficient matrix method. According to the no solution problem occurred in application, based on the deducing for the atomic coefficient matrix, and relative validating of the atomic coefficient matrix method, one new method for selecting the non-key components had been put forward by this paper, i.e., by elementary line transformation for the atomic coefficient matrix, the maximal non-relevant columns were selected and the components corresponding to maximal non-relevant column were chosen as non-key components. Therefore, the method of determination for independent reactions became more precise, and no-solution phenomena could be avoided in the process of application of atomic coefficient matrix method. Finally, the improvements on the method of atomic coefficient matrix were achieved. Keywords: method of atomic coefficient matrix, independent reaction, stoichiometric coefficient, maximal non-relevant column.1 引言 化学计量方程给出了参与化学反应的物种消耗或生成量的比例关系。复杂化学反应体系通常由多于两个的化学反应构成，如果某一化学反应的化学计量方程不能由体系中其余化学反应的化学计量方程线性组合表示出来，则其被称为独立反应[1]。独立反应的最大数目被称为复杂反应体系的独立反应数。在一个复杂反应体系中，可以找到一组独立反应，并通过这些独立反应的线性组合得到复杂反应体系中其它的非独立反应，因此可以借助这组独立反应表征整个复杂反应体系的性质，在对复杂反应体系表征时可起到事半功倍的效果。通过确定复杂反应体系的独立反应，可以计算复杂反应体系中各组分的变化量，对确定反应器的进料配比、产物组成，以及反应器的设计及操作条件选取具有重要指导意义。然而由于对利用原子系数矩阵法确定复杂反应体系独立反应的研究还不够深入，使该方法在实际应用时可能出现无解的情况，因此有必要对其进行进一步的探讨和改进。 2 方法原理 2.1 背景及推导 在简单反应