- •Раздел 1
- •1.2 Перспективы и основные направления
- •2. Комбинирование производств
- •3.Разработка энергосберегающих технологий.
- •4. Создание агрегата большой единичной мощности
- •5. Новые методы интенсификации х.Т.Процессов
- •Раздел 2
- •2.3Принцип Ле-Шателье. Приемы смещения равновесия
- •2.4Использование законов химической кинетики при разработке хтп. Понятие элементарной реакции, простых по механизму и стехиометрии реакции. Закон действия масс. Кинетические уравнения.
- •Раздел 3.
- •3.1.Системный подхол к решению проблем.Понятия:система,подсистема,элемент.Признаки больших систем.Этапы разработки сложных систем. Задачи анализа и синтеза.
- •3.2Свойства хтс. Иерархические уровни хтс. Методы анализа.
- •3,3Модели хтс и их описание. Обобщенные модели
- •3.4Классификация хтс по структуре и по типу функционирования во времени.
- •3,5Рециклы в хтс и характеристические функции.
- •3.6.Непрерывные,периодические
- •Раздел 4
- •4,4Принцип наилучшего использования сырья
- •1. Использование одного из реагентов в избытке
- •1.2. Смещение равновесия при обратимых реакциях.
- •1.4. Противоток веществ.
- •1.5. Подавление побочных реакций.
- •2. Комбинирование производств
- •4,2Принцип интенсивности процесса
- •4.3Принцип наилучшего использования энергии
- •2). Выбор относительного движения тепловых потоков.
- •3). Рациональное проведение процесса при высоких температурах.
- •4.4Принцип соразмерности.
- •4.5.Принцип экологической безопасности
1. Использование одного из реагентов в избытке
(относительно теоретически необходимого количества).
Для реакции аА + bВ =rR
а) Избыток реагента приводит к смещению равновесия. для реакции:
SO2+0,5O2=SO3(избыток O2)
Кр=РSO3/P0.5O2*PSO2
C увеличением парциального давления кислорода РО2 возрастает значение знаменателя. А поскольку константа равновесия Кр при данной температуре есть величина постоянная, то возрастает числитель-Р sоз, Т.е. равновесие смещается в сторону образования продуктов реакции.
б) Избыток реагентов ускоряет как химическую, так и диффузионную стадии процессов.
Напомним, что в системе газ - твердое тело скорость rj химической реакции
А +В =R определяется:
R= kCa CВ
а скорость диффузии Rдиф=к А(Стек .-С*)
в) Подавление побочных реакций. Окисление аммиака до оксида азота 1(3 реакции)
избыток кислорода
Избыток бензола предотвращает образование побочных веществ. При выборе компонента, используемого в избытке, необходимо руководствоваться следующими правилами:
1. Реагент, используемый в избытке, не должен быть дорогим.
Наиболее дешевым сырьем в процессах окисления является воздух.
Однако при этом необходимо учитывать, что при использовании воздуха, наряду с кислородом, вводится азот, который при организации рециклов может накапливаться в системе, понижая парциальное давление реагирующих веществ. Кроме того, он' разбавляет полученные продукты, что отрицательно сказывается на последующих стадиях процесса. Так, при конверсии СО водяным паром:
СО + Н2О =С02 + H2 (1.5)
процесс ведут при избытке воды, но большие масштабы производства водорода приводят к тому, что себестоимость водорода определяется расходом водяного пара;
2. Реагент, используемый в избытке, не должен принимать участия в побочных взаимодействиях;
3. Возможность использования избытка реагента для регулирования технологических параметров. Для реакции (1.5) избыток водяного пара позволяет регулировать температуру процесса. В процессе синтеза метанола:
СО + 2Н2 ~=СНзОН (1.6)
избыток водорода способствует смещению равновесия, ускорению
лимитирующей стадии - хемосорбции водорода, регулированию температуры, подавлению побочных реакций, а также увеличивает срок
службы катализатора в результате гидрирования продуктов уплотнения, отлагающихся на катализаторе в процессе синтеза;
4. Легкость регенерации. Например, при синтезе карбамида:
2NНз + СО2 =CO(NН2)2 +Н2О (1.7)
процесс проводят при мольном соотношении NНЗ :СО2 4:1, поскольку возможна его последующая регенерация путем нагревания
раствора с последующим водным поглощением вьделившегося аммиака.
Следует сказать, что применение реагента в избытке не всегда
возможно. Так, при организации циркуляционного процесса на базе
простой реакции избыток любого компонента будет накапливаться и
выполнять функции инертной примеси. Например, синтез аммиака
ведут при стехиометрическом соотношении N2:H 2 = 1 :3, а при синтезе этанола водяной пар берется в недостатке (Н2 О:С2Н4 = 0,8:1), поскольку его
избыток приведет к разбавлению полученного спирта и усложнению последующей стадии разделения.