19. Аппаратурное оформление гетерогенных некаталитических процессов в системе «газ-жидкость».

20. Аппаратурное оформление гетерогенных некаталитических процессов в системе «жидкость - жидкость».

Гетерогенные реакции могут протекать в системе, состоящей из двух или более несмешивающихся или частично смешивающихся жидкостей. Скорость процесса зависит от скорости диффузии компонентов по направлению к поверхности раздела фаз. Поэтому хорошее перемешивание может значительно уменьшить сопротивление диффузии и одновременно увеличить поверхность контакта (межфазную поверхность) несмешивающихся фаз.

Реакторы, используемые для проведения этих процессов, должны быть просты по конструкции и, кроме того, удовлетворять следующим требованиям:

• иметь поверхность, достаточную для быстрого удаления тепла реакции в случае, когда скорость реакции становится очень большой.

• обеспечивать наибольшую поверхность контакта между органическим веществом и агентом.

• оказывать сопротивление коррозийному воздействию реагентов и продуктов реакции.

• иметь автоматическую систему питания по крайней мере одного из реагентов, чтобы температура, при которой проводится процесс, не превышала допускаемого максимума.

Реакторы могут работать периодически, полунепрерывно и непрерывно. Такие реакторы почти всегда снабжены перемешивающим устройством. Поэтому для обеспечения заданной степени превращения при минимальном объеме перемешивания и непрерывном режиме работы используют систему последовательно соединенных в ряд реакторов (каскад, батарея).

21. Промышленный катализ: сущность, механизм, назначение.

Катализ – наиболее эффективное и рациональное средство ускорения химических реакций. Каталитические процессы приме­няются в промышленности в большом масштабе, причем область их применения прогрессивно растет. Подавляющее большинство новых производств, освоенных за последние годы химической про­мышленностью, включают каталитические процессы. Каталитиче­ские реакции подчиняются общим законам химии и термодинамики, но действие катализаторов значительно облегчает практическое осуществление ряда химических реакций. В присутствии катали­заторов эти реакции ускоряются в тысячи и миллионы раз, протекают при более низких температурах, что экономически выгодно. Ряд промышленных процессов удалось осуществить только благо­даря применению катализаторов.

При внесении катализаторов энергетический уровень реагирующих молекул не меняется. Действие катализатора не смещает равновесие реакции, а лишь ускоряет достижение равновесия при данной температуре. В присутствии катализатора в равной мере увеличиваются константы скорости прямой и обратной реакций и поэтому положение равновесия не меняется. Поскольку катализатор не влияет на равновесие, то катализ является мягким приемом интенсификации химических реакций, не имеющим ограничений, характерных, например, для применения высоких температур.

Сущность ускоряющего действия катализаторов состоит в понижении энергии активации химической реакции в результате изменения реакционного пути с участием катализатора или вследствие осуществления реакции по цепному механизму при инициирующем действии катализатора.

В первом случае реакция протекает через ряд элементарных стадий, которые требуют в совокупности меньшей энергии активации, чем прямая реакция без катализатора.

С нижение энергии активации не является единственной причиной резкого повышения скорости каталитических реакций по сравнению с некаталитическими. Таким образом, при открытии нового реакционного пути катализатор является активным участником процесса, причем это участие выражается в образовании с реагирующими веществами неустойчивых промежуточных соединений - активных комплексов, после распада которых катализатор регенерируется. Вследствие регенерации катализатора после каждого цикла промежуточных взаимодействий он остается теоретически неизменным.