Химиялық технологияның теориялық негіздері Негізгі технологиялық түсініктер және анықтамалар
жүктеу/скачать 0.8 Mb. Pdf көрінісі
|
| Температураның әсері. Температураның артуы негізгі реакцияның
жылдамдығын арттырады, сонымен қатар қосымша реакциялардың да жылдамдығы өседі. Мысалы, суды сутек пен оттектен синтездеу реакциясы 20 ºС-да жүрмейді, 500 ºС-да жылдамырақ жүреді, ал 700 ºС-да бір мезетте жарылыспен жүреді 2H 2 + O 2 → 2H 2 O Қайтымсыз реакцияларды жүргізгенде температура максималды рұқсат болуы қажет (ол жоғары температураларда материалдардың тұрақсыздығымен, өнім мен шикізаттың ыдырауымен шектеледі). Қайтымды экзотермиялық реакциялар үшін А В, ∆Н < 0 температура көтерілгенде өнімнің тепе-теңдік шығуы және реакция жылдамдығы артады. Сондықтан экзотермиялық реакцияларды максималды мүмкін температурада жүргізу қажет. Қайтымды экзотермиялық реакциялар үшін А В, ∆Н > 0 с температура көтерілгенде процестің жылдамдығы артады, бірақ тепе-теңдік шығу төмендейді. Сондықтан өнімнің шығуы да, процестің жылдамдығы да қанағаттанарлықтай болатын оптималды температура таңдалуы тиіс. Тәжірибеде қайтымды экзотермиялық реакцияны жоғары температурада бастайды және процестің барысында төмендетеді. Процестің басындағы жоғары температура реакцияның жоғары жылдамдығын қамтамасыз етеді. Сол кезде бастапқы заттардың негізгі бөлімі айналады. Процестің соңында температураның төмендеуі реакция жылдамдығының төмендеуіне әкеледі, бірақ өнімнің жоғары мөлшерін алуға мүмкіншілік береді. Температураның өсуі негізгі реакцияның жылдамдығының артуына әкеледі, бірақ сонымен қатар жанама реакциялардың да жылдамдықтары өседі. Бұл жағдайда тепе-теңдік константасы жоғары және тура реацияның жылдамдығы жоғары болуы үшін оптималды температуралық тәртіпті табу қажет. Бұл оптималды температуралардың сызығы (ОТС) бойынша анықталады. Қысымның әсері. Қысым тура реакцияның да, кері реакцияның да жылдамдығының артуына әкеледі. Егер реакция көлемнің азаюымен жүретін болса, онда қысымды арттыру қажет. Қысым реакция жылдамдығына концентрациялар арқылы әсер етеді, бұл әсер газдарда әсіресе жоғары болады, ал сұйық фазаларда қысым реакция жылдамдығына аз әсер етеді, ал сұйықтықтар тұтқыр бола бастайды. Процестің жылдамдығы сонымен қатар реакция аймағына реагенттерді әкелу әдісіне тәуелді болады, сондықтан араластыру реакция жылдамдығына сұйық ортада әсіресе әсер етеді. Гетерогенді процестер әртүрлі фазаларда болатын реагенттер арасында жүреді. Химия-технологиялық процестердің көбі гетерогенді процестерге жатады, олардың түрлерінің көп болуы жіктеуді қиындатады. Оларды фазалардың күйі немесе гетерогенді жүйеде реагенттердің жанасу түрі бойынша келесі түрлерге бөлуге болады: 1) «Г – С» (абсорбция, конденсация, сұйық қоспаларды айдау, дистилляция, ректификация); 2) «Г – Қ» (газдардың адсорбциясы және десорбциясы, кендерді күйдіру, металдарды тотықтыру, қатты оксидтерді тотықсыздандыру, қатты отындарды жандыру); 3) «С – Қ» (адсорбция, еріту, сілтілендіру, экстракция, кристаллизация); 4) «С – С» араласпайтын жүйе (сұйықтық экстракция); 5) «Қ – Қ» (пісіру, цемент пен керамика алу процестері, бейорганикалық материалдарды жоғарытемпературалы синтездеу); 6) Көпфазалы жүйелер «Г – С – Қ», «С – С – Г». Гетерогенді процестердің механизмі гомогенділерге қарағанда күрделірек болады, себебі заттардың әрекетесуінің алдында оларды фазалардың жанасу бетіне жеткізу және фазалардың арасында массаалмасу процестін жүргізу қажет. Сондықтан гетерогенді процестердің кинетикасын оқып игеруде келесі қосымша факторларды есепке алу қажет: а) гетерогенді процестің жылдамдығының жалпы теңдеуі химиялық кинетикамен қатар массатасымалдау кинетикасын да есепке алуы тиіс, себебі жылдамдық гетерогенді жүйенің сипатына тәуелді болады; б) гетерогенді процесте әрбір фаза жылжудың белгілі бір тәртібінде болуы мүмкін, бұл да кинетикалық теңдеудің түріне әсер етеді. Күрделі процесті сатылар бойынша қарастыруға болады. Бұл процестің қандай аймақта жүретінін анықтауға мүмкіншілік береді және есептеу кезінде әсері төмен болатын сатыны есепке алмауға мүмкіншілік береді. Көптеген гетерогенді процестер тек қана физика-химиялық құбылыстарға негізделген. Мысалы: булану (құрамның өзгеруінсіз), конденсация, айдау, еріту, экстракциялау, кристаллизация (гидратациясыз). Химиялық гетерогенді процестер реагенттер ауысатын фазалардың бірінде немесе фазалардың бөліну бетінде жүруі мүмкін. Өнеркәсіптік процестердің маңызды көрсеткіштері берілген жағдайлардағы тепе-теңдікпен анықталатын өнімнің шығымы және тепе-теңдікпен және процестің жылдамдығымен анықталатын өнімнің іс жүзіндегі шығымы болады. Химиялық технологияның маңызды міндеті тепе-теңдік пен іс жүзіндегі шығымды арттыру әдістерін табу болады, бұл үшін берілген гетерогенді жүйедегі тепе-теңдік күйдің талдауын орындау қажет. Гетерогенді тепе-теңдікке температура, қысым, реагенттер мен реакция өнімдерінің концентрациялары әсер етеді. Гетерогенді процестердің тепе- теңдігі тепе-теңдік константасымен, компонеттердің фазалардың арасында таралу заңымен және фазалар ережесімен анықталады. жүктеу/скачать 0.8 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|