Химическая технология

Значительно проще дело обстоит для случая простой кинетики, хотя в производстве простая кинетика встречается редко.

По уравнению  для простой кинетики общая скорость реакции представляет собой разность скоростей прямой и обратной стадии.

Скорость прямой стадии  зависит от произведения константы скорости и парциальных давлений исходных веществ взятых в степенях равных соответствующим стехиометрическим коэффициентам исходных веществ.

Скорость обратной реакции от произведения константы скорости и парциальных давлений конечных веществ в степенях равных соответствующим коэффициентам конечных веществ.

Уравнение Аррениуса устанавливает зависимость константы скорости химической реакции   от температуры  .

 

Рассмотрим  пример кинетики химических реакций:

 

 

A=C+2D

 

          

   

                       

     

                          

 

                      

           

  

           

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод :

1) т.к реакция экзотермическая (Е_2˃Е₁), то график скорости обратной реакции u₂, сильнее зависит от температуры а u₁ менее(график изогнут меньше), поэтому график суммарной скорости имеет максимум

2) т.к реакция идет с уменьшением числа молей то на графике будет экстремум. Т.к скорость прямой реакции u₂=k₁*P_A¹*P_D² ;y=x² то u₁ сильнее зависит от Р  чем u₂

U₂=k₂*P_C*P_D¹ ; y=x²    то u1 изогнута сильнее. Процесс следует вести при высоком давлении.

3) т.к суммарная скорость реакции с увеличением степени превращения падает, то если х1˂х2˂х3, то суммарная 0,2˂0,4˂0,6 скорость при х, будет ˂ чем х2˂х3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Химические реактора

 

Реактор полного  смешения. При прохождении потока через данный реактор частица, поступающая в реакционную зону, мгновенно смешиваются с частицами, уже находящимися в этой зоне, то есть равномерно распределяются по всей длине и во всем объёме зоны. В результате во всех точках реакционной зоны мгновенно выравниваются все параметры, характеризующие химико-технологический процесс.

Вследствие полного перемешивания  выравнивается и температура  во всём объёме реакционной зоны. Таким  образом, химико-технологический процесс  в потоке полного смешения может  протекать только при изотермическом температурном режиме, независимо от значения теплового эффекта, концентрации и степени превращения исходных веществ.

Время пребывания частиц в  реакционной зоне распределено не равномерно. Смешение исходных реагентов с продуктами реакции и неравномерность времени  пребывания частиц в реакционной  зоне приводит к уменьшению движущей силы процесса по сравнению с проведением  его в потоке идеального вытеснения.

Реактор идеального вытеснения. При прохождении потока через данный реактор все частицы движутся с одной скоростью, не перемешиваясь друг с другом, то есть исходные реагенты не смешиваются с продуктами реакции. В каждом поперечном сечении потока концентрации их выровнены, но плавно изменяются по длине реакционной зоны. Аналогично изменяется скорость процесса.

Мы используем изотермический температурный режим, который характеризуется  постоянством температуры по всей длине  реакционной зоны. Данный режим в  реакторе идеального вытеснения наблюдается  в случае протекания химико-технологического процесса без теплового эффекта или когда скорость тепловыделения (теплопоглощения) мала, а теплопроводность среды в реакционной зоне высока.

 

 

Рассмотрим  примет адиабатического реактора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а=1   с=1  d=2 х=0,0.1..1

   λ=200  

        

      Р=1  

 

      

 

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод:

 

 

Список используемой литературы:

1. Ф.Н Луцко, А.Н.Прокопенко, С.А. Лаврищева.

Задачи  по общей химической технологии Часть 1

2. Ф.Н Луцко, А.Н.Прокопенко, В.Е.Сороко

Химико – технологические расчеты с применением MathCAD