Факторы, повышающие интенсивность химического процесса

Август 6, 2022

Главная
Физика
Факторы, повышающие интенсивность химического процесса

Содержание

2. Интенсивность химического процесса оценивается удельной производительностью, под которой понимают съём целевого продукта в единицу времени с
3. Уравнение скорости процесса в самом общем виде имеет вид: W = k ∙ ΔC ∙ Fуд
4. Константа скорости процесса. Влияние температуры.
5. Константа скорости процесса является сложной величиной, зависящей от химических свойств реагирующих веществ, показателей тепло- и массообмена,
6. Рассмотрим более подробно влияние температуры на скорость химического процесса
8. Температурная зависимость константы скорости для реакций с различной энергии активации выглядит следующим образом:
9. Согласно уравнению Аррениуса, при повышении температуры скорость реакции должна увеличиваться бесконечно. Однако на практике зависимость скорости
10. При очень высоких температурах реагенты расходуются настолько быстро, что просто не успевают прийти в реакционную зону.
13. В процессах с диффузионным режимом для ускорения массообмена используют интенсивное перемешивание. В результате этого молекулярная диффузия
14. Зависимость константы скорости реакции (1) и коэффициента диффузии (2) от температуры выглядит следующим образом:
15. Для всех обратимых экзотермических реакций с увеличением температуры уменьшается величина Kр и равновесный выход продукта. При
16. В этом случае зависимость r(T) носит экстремальный характер:
17. Высокая скорость процесса достигается при низкой конверсии; Большая степень превращения достигается при низкой скорости процесса. Для
18. Для обратимой экзотермической реакции по мере протекания процесса ( увеличения x) непрерывно снижают температуру. В этом
19. Для эндотермических процессов высокие температуры более благоприятны. С повышением температуры растет и константа скорости и константа
20. Для эндотермических реакций температурная зависимость скорости реакции и конверсии имеет вид:
21. В ряде процессов, особенно в технологии органических веществ, повышение температуры ограничивается возникновением побочных реакций с большим
25. Удаление реагирующих веществ за счет десорбции из жидкой среды; Спекание зерен катализатора в агломераты, приводящее к
26. Регулирование температуры процессов необходимо для увеличения константы скорости процесса k и движущей силы ΔC. Оптимальные температуры
28. Скачать презентацию

Слайд 2

Интенсивность химического процесса оценивается удельной производительностью, под которой понимают съём целевого

продукта в единицу времени с единицы реакционного объема.
Определяющее значение имеет обеспечение максимальной скорости протекания химической реакции.

Слайд 3

Уравнение скорости процесса в самом общем виде имеет вид:
W = k

∙ ΔC ∙ Fуд , где
k – константа скорости процесса;
ΔC – средняя движущая сила процесса;
Fуд - удельная поверхность раздела фаз.

Слайд 4

Константа скорости процесса. Влияние температуры.

Слайд 5

Константа скорости процесса является сложной величиной, зависящей от химических свойств реагирующих

веществ, показателей тепло- и массообмена, гидродинамической ситуации.
Увеличить это величину можно:
Повышая температуру;
Усилением перемешивания;
Применив катализаторы.

Слайд 6

Рассмотрим более подробно влияние температуры на скорость химического процесса

Слайд 7

Слайд 8

Температурная зависимость константы скорости для реакций с различной энергии активации выглядит

следующим образом:

Слайд 9

Согласно уравнению Аррениуса, при повышении температуры скорость реакции должна увеличиваться бесконечно.

Однако на практике зависимость скорости от температуры выражается S-образной кривой:

Слайд 10

При очень высоких температурах реагенты расходуются настолько быстро, что просто не

успевают прийти в реакционную зону. В результате этого рост скорости замедляется из-за низкой концентрации реагентов.
Процесс переходит в диффузионную область. Скорость процесса во многом определяется законами массообмена.

Слайд 11

Слайд 12

Слайд 13

В процессах с диффузионным режимом для ускорения массообмена используют интенсивное перемешивание.

В результате этого молекулярная диффузия заменяется на турбулентную.
При снятии диффузионного торможения,
т.е. при переходе процесса в кинетическую увеличение перемешивания нецелесообразно и может привести к ухудшению гидродинамической ситуации в реакционной зоне.

Слайд 14

Зависимость константы скорости реакции (1) и коэффициента диффузии (2) от температуры

выглядит следующим образом:

Слайд 15

Для всех обратимых экзотермических реакций с увеличением температуры уменьшается величина Kр

и равновесный выход продукта.
При некотором увеличении температуры кинетика вступает в противоречие с термодинамикой процесса. Несмотря на повышение скорости прямой реакции, выход ограничивается равновесием.

Влияние термодинамического фактора на скорость процесса

Слайд 16

В этом случае зависимость r(T) носит экстремальный характер:

Слайд 17

Высокая скорость процесса достигается при низкой конверсии;
Большая степень превращения достигается при

низкой скорости процесса.
Для всех значений x существует оптимальная температура, при которой скорость процесса максимальна. Совокупность таких температур образует линию оптимальных температур Tопт(x).

Анализ графической зависимости:

Слайд 18

Для обратимой экзотермической реакции по мере протекания процесса ( увеличения x)

непрерывно снижают температуру. В этом случае поддерживается оптимальная температура Tопт(x) , при которой скорость процесса при достигаемой степени конверсии максимальна.

Как интенсифицировать процесс?

Слайд 19

Для эндотермических процессов высокие температуры более благоприятны. С повышением температуры растет

и константа скорости и константа равновесия.
Однако и в этом случае выход повышается по затухающей кривой. Беспредельное повышение температуры нецелесообразно.

Слайд 20

Для эндотермических реакций температурная зависимость скорости реакции и конверсии имеет вид:

Слайд 21

В ряде процессов, особенно в технологии органических веществ, повышение температуры ограничивается

возникновением побочных реакций с большим температурным коэффициентом, чем в основной реакции. В результате этого выход целевого продукта может сильно снижаться.

Влияние температуры на селективность

Слайд 22

Слайд 23

Слайд 24

Слайд 25

Удаление реагирующих веществ за счет десорбции из жидкой среды;
Спекание зерен катализатора

в агломераты, приводящее к уменьшению поверхности контакта;
Термостойкость материалов реакционных аппаратов;
Энергозатраты на повышение температуры.

Остальные причины, ограничивающие температуру процесса

Слайд 26

Регулирование температуры процессов необходимо для увеличения константы скорости процесса k и

движущей силы ΔC.
Оптимальные температуры процессов зависят от природы реагентов, их концентраций, требуемой конверсии, давления, поверхности соприкосновения фаз и интенсивности их перемешивания, от активности катализаторов.

Заключение