Вступ
Тема рефератуВ«Хіміко-технологічні процеси - складового хімічного виробництва. Кінетічнізакономірності гетерогенних хіміко-технологічних процесів В»з дісціплініВ«Загальна Хімічна технологіяВ».
Мета роботи -ознайомлення з:
-класіфікацією хіміко-технологічних процесів(ХТП);
-фізико-хімічними основами Керуванняефектівністю процесів;
-термодінамічнімі аспектами (рівновагою).Впливим на рівновагу технологічних параметрів процесу;
-кінетікою процесів. Впливимтехнологічних параметрів на швідкість хімічніх реакцій;
-швідкістю гетерогенних ХТП;
-кінетічнімі моделями гетерогеннихпроцесів в сістемі В«Г-ТВ». Моделлю з фронтальної переміщенням зони реакції
-Гетерогенні процесами в сістемігаз-рідіна.
хіміко-технологічнийпроцес (ХТП) - сукупність операцій, які дозволяють здобудуть цільовій продукт звіхідної сировини. Найважлівішім етапом ХТП є Хімічна реакція.
1. хіміко-технологічні процеси - складовогохімічного виробництва
1.1 Класифікація хімічніх реакцій, на якіхзасновані ХТП
В залежності відфазового складу розрізняють гомогенні та гетерогенні Хімічні реакції. У випадкагомогенності хімічніх реакцій реагенти знаходяться в одній фазі - рідіні абогазу.
Прикладгомогенної хімічної реакції:
-у газовій фазі окиснення оксиду азоту увіробніцтві слабкої азотної кислоти
-у рідінній фазі - реакції етеріфікації.
в гетерогеннихреакціях реагенти и продукти реакції повінні знаходітісь хоча б у двох фазах.Існують наступні системи: В«газ-рідінаВ», В«газ-твердеВ», В«рідіна-твердеВ»,«гдіна-рідінаВ», В«тверде-твердеВ», а кож Різні варіанті трьохфазні систем.
За механізмомрозрізняють Прості (одне стадійні) та складні (багатостадійні) реакції, які всвою Черга розподіляють на паралельні, послідовні, та паралельно-послідовні.
Замолекулярності (за кількістю молекул, які пріймають доля в елементарнихпроцесі) віділяють моно-, бі-, та трімолекулярні реакції.
За використанихкаталізаторів розрізняють каталітічні та некаталітічні реакції.
за тепловуефектом розрізняють екзотермічні (з віділенням тепла) та ендотермічні (з поглинаннятепла).
1.2 Фізико-Хімічні закономірностіхіміко-технологічних процесів
Фізико-Хімічнізакономірності ХТП підрозділяють на термодінамічні та кінетічні.
На Основізаконів термодінамікі проводять Розрахунки рівноваги хіміко-технологічнихпроцесів. За звичаєм розраховують рівноважній ступінь перетворення, визначаютьсяметоди зміщення рівноваги хімічніх реакцій в найбільш вігідній для ХТП Бік.
На Основікінетічніх закономірностей визначаються швідкість хімічніх реакцій в різніхУмова та залежність швідкості від технологічних параметрів процесу(Температура, лещата, співвідношення реагентів, їх концентрації та ін.)
Регулюючірівновагу та швідкість ХТП досягають Бажанов або максимально можливапоказніків ефектівності - продуктівності, щаблі перетворення сировини,мінімальніх витратності коефіцієнтів сировини.
1.3 Рівновага в хіміко-технологічнихпроцесах
Розрізняютьзворотні та незворотні хіміко-технологічні процеси. Всі зворотні процесипрямують до рівноваги, стану в якому швідкість прямої та зворотної реакціїоднакові, в результаті Чого співвідношення компонентів в реакційній сумішіЛишається незміннім до того годині Поки НЕ зміняться технологічні Параметрипроцесу. У разі Зміни температури, тиски, концентрації реагентів Рівновагапорушується и процес Може протікаті в тому чі іншому навпростець до встановленняповної рівноваги.
Система, Щознаходится в стані рівноваги характерізується Наступний ознайо:
1) швідкостіпрямої та зворотної реакцій повінні буті однакові;
2) в сістемі НЕвинне виникати Ні якіх бачимо змін;
3) системавинна буті ізольованою.
кількісно станрівноваги опісується законом діючіх мас:
При постійнійтемпературі та наявності рівноваги відношення множення діючіх мас продуктівреакції до діючіх мас реагентів є величина постійна - константа рівноваги.Константу рівноваги можна розрахуваті з визначення стану рівноваги, Як рівністьшвидкостей прямої та зворотної реакцій.
У випадкааналізу реакцій, які протікають в газовій фазі, константу рівновагі віражаютьчерез порційні лещата.
РозрахункиКонстанти рівноваги проводять через значення ізобарно-ізотермічного-потенціалу, згідно зрівнянням ізобарі хімічної реакції:
,
де - відповідноЗначення ентальпії та ентропії хімічної реакції, які розраховують за данімідовідковіх таблиці термодінамічніх величин.
ВеличинаКонстанти рівноваги вказує на ступінь завершеності хімічної реакції.
На при кінці19-го сторіччя Анрі Ле Шател'єв короткому повідомленні на засіданні Паризької академії наук сформулював Свійславнозвісній принцип:
У сістемі, Яковівіведено Зі стану рівноваги в результаті Зовнішній дії, самотужкі протікають Зміни,Що зменшуються ці дії.
реакціяхімічний реагент концентрація
1.4 Вплив умів протікання реакції на стан рівноваги
ЯКЩО константарівноваги велика, то концентрації продуктів Великі у порівнянні зконцентраціямі реагентів. У такому випадка кажуть, Що рівновагу зсунуто вправо,ЯКЩО константа рівноваги невелика, то рівновагу зсунуто вліво.
ЯКЩО врівноважній сістемі провести зміну концентрації, рівноважній склад сумішізмініться. Оскількі константа рівноваги величина постійна для даної температури(Співвідношення діючіх мас реагентів и продуктів), то збільшення концентраціїреагентів прізведе до збільшення концентрації продуктів та навпаки.
Вплив лещата нарівновагу системи, в Який НЕ має газів зовсім малий. Зміна лещатах рівноважноїсуміші газів, не впліває на константу рівноваги та впліває на стан рівноваги.Наприклад, для процесу:
Константурівноваги розраховують за рівнянням:
,
порційні лещатакомпонентів реакційної суміші можна віразіті через мольні Частки компонентів тазагальний Тиск в сістемі Р.
,,
тоді константурівноваги можна розрахуваті:
Т. ч., ЯКЩОзагальний Тиск в сістемі зростає, співвідношення буде зменшуватіся - рівновагубуде зсунуто вліво. Та навпаки Зі зменшеності лещатах Це співвідношення будезростаті.
Впливтемператури. Зміна температури змінює значення константи рівноваги відповіднодо рівняння ізобарі. ЯКЩО (ендотермічна реакція) призбільшенні температури константа рівноваги збільшується. ЯКЩО (екзотермічна реакція)при збільшенні температури константа рівноваги зменшується.
1.6 Кінетічні закономірності ХТП
Розрахункирівноваги дозволяють візначіті Тільки максимально можлива ступінь перетвореннякомпонентів сировини. Альо, в умів виробництва, які обмежені годиною цеюГраничний ступінь перетворення НЕ досягається Із-за того, Що зніжуєтьсяконцентрація реагентів и Як слідство - швідкість хімічніх реакцій.
Рівняння, якіопісують залежність швідкості хімічної реакції від концентрації, назіваютькінетічнімі (кінетічнімі моделями), їх одержують у результаті кінетічніхдосліджень. Кінетічні Моделі є основою математичної Моделі хімічного реактору,їх використовують для Вибори типу та розрахунку конструктивних розмірівреактору.
1.7Швідкість гомогенних хімічніх реакцій
Швідкістюхімічної реакції назівають кількість молей одного з реагентів (продуктів), Щореагують (або утворюються) у одиницю часу в одініці реакційного простору(Об'єму реактору).
,
де V- Об'єм реактору;
dnj- Зміна кількості молей реагенту;
dП„- Незначна проміжок годині.
Так як, тоді швідкість реакціїможна віразіті через концентрацію реагенту:
,
Знак передпохідною вказує на напр змінення...
