Хіміко-технологічні процеси - складова хімічного виробництва. Кінетичні закономірності гетерогенних хіміко-технологічних процесів

Вступ

Тема реферату «Хіміко-технологічні процеси - складова хімічного виробництва. Кінетичні закономірності гетерогенних хіміко-технологічних процесів» з дисципліни «Загальна хімічна технологія».

Мета роботи – ознайомлення з:

- класифікацією хіміко-технологічних процесів (ХТП);

- фізико-хімічними основами керування ефективністю процесів;

- термодинамічними аспектами (рівновагою). Впливом на рівновагу технологічних параметрів процесу;

- кінетикою процесів. Впливом технологічних параметрів на швидкість хімічних реакцій;

- швидкістю гетерогенних ХТП;

- кінетичними моделями гетерогенних процесів в системі «Г-Т». Моделлю з фронтальним переміщенням зони реакції

- гетерогенними процесами в системі газ-рідина.

Хіміко-технологічний процес (ХТП) – сукупність операцій, які дозволяють одержати цільовий продукт з вихідної сировини. Найважливішим етапом ХТП є хімічна реакція.

1. Хіміко-технологічні процеси - складова хімічного виробництва

1.1 Класифікація хімічних реакцій, на яких засновані ХТП

В залежності від фазового складу розрізняють гомогенні та гетерогенні хімічні реакції. У випадку гомогенних хімічних реакцій реагенти знаходяться в одній фазі – рідині або газу.

Приклад гомогенної хімічної реакції:

- у газовій фазі окиснення оксиду азоту у виробництві слабкої азотної кислоти

- у рідинній фазі – реакції етерифікації.

В гетерогенних реакціях реагенти і продукти реакції повинні знаходитись хоча б у двох фазах. Існують наступні системи: «газ-рідина», «газ-тверде», «рідина-тверде», «рідина-рідина», «тверде-тверде», а також різні варіанти трьохфазних систем.

За механізмом розрізняють прості (одно стадійні) та складні (багатостадійні) реакції, які в свою чергу розподіляють на паралельні, послідовні, та паралельно-послідовні.

По молекулярності (за кількістю молекул, які приймають участь в елементарному процесі) виділяють моно-, бі-, та тримолекулярні реакції.

За використанням каталізаторів розрізняють каталітичні та некаталітичні реакції.

За тепловим ефектом розрізняють екзотермічні (з виділенням тепла) та ендотермічні (з поглинанням тепла).

1.2 Фізико-хімічні закономірності хіміко-технологічних процесів

Фізико-хімічні закономірності ХТП підрозділяють на термодинамічні та кінетичні.

На основі законів термодинаміки проводять розрахунки рівноваги хіміко-технологічних процесів. За звичай розраховують рівноважний ступінь перетворення, визначають методи зміщення рівноваги хімічних реакцій в найбільш вигідний для ХТП бік.

На основі кінетичних закономірностей визначають швидкість хімічних реакцій в різних умовах та залежність швидкості від технологічних параметрів процесу (температури, тиску, співвідношення реагентів, їх концентрації та ін.)

Регулюючи рівновагу та швидкість ХТП досягають бажаних або максимально можливих показників ефективності – продуктивності, ступеня перетворення сировини, мінімальних витратних коефіцієнтів сировини.

1.3 Рівновага в хіміко-технологічних процесах

Розрізняють зворотні та незворотні хіміко-технологічні процеси. Всі зворотні процеси прямують до рівноваги, стану в якому швидкість прямої та зворотної реакції однакові, в результаті чого співвідношення компонентів в реакційній суміші лишається незмінним до того часу поки не зміняться технологічні параметри процесу. В разі зміни температури, тиску, концентрації реагентів рівновага порушується і процес може протікати в тому чи іншому напрямку до встановлення повної рівноваги.

Система, що знаходиться в стані рівноваги характеризується наступними ознаками:

1)швидкості прямої та зворотної реакцій повинні бути однакові;

2)в системі не повинно виникати ні яких видимих змін;

3)система повинна бути ізольованою.

Кількісно стан рівноваги описується законом діючих мас:

При постійній температурі та наявності рівноваги відношення множення діючих мас продуктів реакції до діючих мас реагентів є величина постійна – константа рівноваги. Константу рівноваги можна розрахувати з визначення стану рівноваги, як рівність швидкостей прямої та зворотної реакцій.

У випадку аналізу реакцій, які протікають в газовій фазі, константу рівновагі виражають через порційні тиски.

Розрахунки константи рівноваги проводять через значення ізобарно-ізотермічного-потенціалу , згідно з рівнянням ізобари хімічної реакції:

,

де - відповідно значення ентальпії та ентропії хімічної реакції, які розраховують за даними довідкових таблиць термодинамічних величин.

Величина константи рівноваги вказує на ступінь завершеності хімічної реакції.

На при кінці 19-го сторіччя Анрі Ле Шател’є в короткому повідомленні на засіданні паризької академії наук сформулював свій славнозвісний принцип:

В системі, яку виведено зі стану рівноваги в результаті зовнішній дії, самотужки протікають зміни, що зменшують ці дії.

реакція хімічний реагент концентрація

1.4 Вплив умов протікання реакції на стан рівноваги

Якщо константа рівноваги велика, то концентрації продуктів великі у порівнянні з концентраціями реагентів. У такому випадку кажуть, що рівновагу зсунуто вправо, якщо константа рівноваги невелика, то рівновагу зсунуто вліво.

<

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать