23 Вопрос
Выражение для скорости гомогенных химических реакций.
Скорость химической реакции, принято выражать количеством одного из реагентов, или продуктов, прореагировавших или образовавшихся в единицу времяни при единице реакционного пространства.
Под реакционным пространством в случае гомогенных реакций, понимают объём реактора, а в случае гетерогенных реакций, поверхность раздела фаз, на которой протекает процесс.
wy(омега итое) = +/- 1/V * dny/Dt(тау).
wy — скорость по компоненту y;
V - реакционный объём;
n — число моль компонента y;
t(тау) — время реакции.
Скорость реакции может быть измерена по любому веществу в реакции, она всегда положительна по этому, знак перед dny/dt, должен определятся по тому, является ли вещество реагентом(тогда производная отрицательна) или продуктом реакции, тогда dny/dt полижительна.
В случае, если реакция протекает при постоянном объёме, скорость определяется как изменение молярной концентрации в единицу времени.
Wy = +/-dny/V/dt = +/-dCy/dt.
Если в уравнении реакции присутствуют стехиометрические коэффициенты, то скорость реакции определяется по уравнению:
wy = +/-1/J * 1/V * dny/dt = +/- 1/J * dCy/Dt.
J - стехиометрический коэффициент у компонента y, по которому рассчитывется скорость реакции.
26 Вопрос
Химические процессы систем газ-твёрдое.
Адсорбция газа твёрдым телом, пиролиз твёрдого топлива, возгонка твёрдых материалов, обжиг твёрдых материалов.
Обжигом называют высокотемпературные химико-технологические процессы, с участием твёрдых и газообразных реагентов.
При обжиге могут происходить возгонка, пиролиз, диссоциация, частичное плавление, кальцинация.
Кальцинация — это один из видов разложения при обжиге, то есть удаление воды, связанной в виде гидратов, и диоксида углерода.
В зависимости от состава подаваемого на обжиг газа, и от типа протекающих реакций, обжиг делят на окислительный и восстановительный. Реакции могут протекать в твёрдой или газовой фазе. Оптимальные температуры процесса обжига зависят от природы реагентов и концентрации их, от давления и поверхности соприкосновения реагирующих фаз, интенсивности перемешивания, степени измельчённости твёрдой фазы.
Две модели процессов обжига.
Квазигомогенная модель.
А(г) + В(т) = R(г) + S(т).
Допустим, что при протекании этой реакции, внешние размеры твёрдой частицы не меняются.
Квазигомогенная модель предполагает, что гетерогенный процесс протекает одновременно в любой точке объёма твёрдой частицы. Это возможно, если газообразный реагент может достаточно свободно проникнуть внуть твёрдой фазы, то есть если частица твёрдого вещества пронизана большим количеством пор, а химическая реакция протекающая на поверхности этих пор достаточно медленная.
Модель с непрореагировавшим ядром, или модель с фронтальным протканием реакции.
В этой модели предплогается, что реакция сначала протекает на поверхности тсела, при чём зона реакции постепенно проникает вглубь частицы, в результате чего, образуются продукты реакции. Твёрдые продукты реакции называются золой. Ядро остаётся непрореагировавшим. Процесс делится на стадии.
Диффузия исходного газообразного компонента через поверхность частицы.
Диффузия исходного газообразного компонента через слой золы.
Химическая реакция на поверхнотси ядра.
Диффузия газообразных продуктов реакции через слой золы.
Диффузия газообразных проудктов реакции в газовый объём.
W(омега) = к * F * дельтаС = 1 / (1/кг * 1/кз * 1/кт) * F * дельта С, где:
1/кг — сопротивление пограничной газовой плёнки;
кт — константа скоротси реакции отнесённая к единице твёрдой поверхности;
1/кз = Rч/2D — сопротивление слоя золы, при средней толшине равной половине радиуса частицы, где
D скорость диффузии газа сковозь слой золы.
1- непрореагировавшее ядро.
2 — слой вещества где идёт реакция
3
-
слой золы, где концентрация исходного
газа выше чем в потоке.
Лимитирующую стадию определяют экспериментально изучая зависимости скорости реакции или выхода продукта, от темпаратуры, давления, потока и т.д..
Зная лимитурющу фазу можно оптимизировать процесс, если нужно.
4Fe2S + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2
