shpora_okht

1.Химическая технология – это наука о наиболее экономичных и экологически обоснованных методах химической переработки сырых природных материалов в предметы потребления и средства производства. В России ХТ вводится в качестве обязательной дисциплины в ВУЗах. В 1804 году вводится в

эксплуатацию первый сернокислотный комбинат. В середине 19 века начинаются теоретические изыскания по катализу. Внедрение гетерогенного катализа позволило сделать рывок в области органического синтеза. Активно начала развиваться нефтяная промышленность. В прошлом веке, теоретические работы по синтезу каучука позволили получать его в промышленных масштабах, заменив собой натуральный. Огромный вклад был внесен в агрохимии, производстве минеральных кислот, солей, аммиака и пр, а так же в производстве веществ орг. Синтеза.

2.Основные тенденции развития современной ХП связаны с решением глобальных проблем человечества. Одна из ведущих тенденций ХТ – создание крупномасштабных производств новых видов химических продуктов и сырья многоцелевого назначения. Безотходные производства – осуществляются по оптимальным технологическим схемам с замкнутыми материальными и энергетическими потоками, не имеющие всевозможных выбросов. Технологическое комбинирование – это сочетание разнородных производств в пределах отрасли промышленности.

3.Химико-технологический процесс – это совокупность физико-

химических процессов, направленных на получение конечных продуктов из исходного сырья. Подразделяют ХТП на простые (описывают одним уравнением реакции) и сложные. По обратимости целевой реакции подразделяют на обратимые и необратимые, по наличию в процессе катализатора: каталитические и некаталитические. Притом стоит отметить, что каталитические процессы могут быть гетерогенными(катализатор находится в отличной от процесса фазе) и гомогенными. Основные критерии эффективности: конверсия, выход, селективность. Конверсия – это отношение количества превращенного реагента к общему количеству реагента, введенного в систему. Выход – это отношение количества продукта, полученного практически к количеству продукта, которое бы могло образовать по данной реакции с учетом стехиометрии. Селективность – отношение количества реагента, превратившегося в продукт к общему количеству превратившегося реагента

4.Термодинамическая оценка подразумевает под собой сбор сведени1 о таких термодинамических параметрах процесса, как: энтальпия, энтропия и энергия Гиббса, рассматриваются

количественно-качественные вопрос химического равновесия (причины его смещения и количественное описание – константа равновесия). Константа равновесия связана со свободной энергией Гиббса: ΔG0=ΔH0-TΔS0=-RTlnK. Константа равновесия зависит от температуры, математически

описывается уравнением изобары Вант-Гоффа:lnK= - .

5.Качественная оценка условий проведения процесса (изменение температуры, давления, концентрации реагентов, введение инертных примесей на смещение равновесия) опирается на принцип Ле-Шателье-Брауна.

6.Кинетика – раздел о скоростях реакции. Термодинамического анализа технологического процесса не хватает, ввиду того, что с т.з термодинамики не все процессы протекают, однако по факту они способны протекать. Поэтому прибегают к кинетическому анализу процесса. Скорость простой гомогенной реакции

описывается по кинетическому закону действующих масс: r=kCAaCBb. Скорость реакции пропорциональна концентрациям реагентов. Константа скорости реакции зависит от температуры.

Количественно эта зависимость описывается уравнением Аррениуса: k=Ae-E/RT. Следует отметить, что в более сложном гомогенном процессе, который состоит из нескольких последовательных или параллельных превращений, отличающиеся друг от друга по скорости, суммарная скорость определяется скоростью наиболее медленной стадии (лимитирующей стадии). Дифференциальная селективность (отношение скорости расходования реагента на образование продукта к суммарной скорости превращения реагента) не зависит от концентрации веществ, если процесс параллельный. В случае, если реакция последовательная, концентрация веществ будет влиять на дифференциальную селективность. При увеличении температуры величина дифференциальной селективности будет возрастать.

7.Квазигомогенная модель основана на представлении о том, что внешний газ проникает внутрь твердой частицы и взаимодействует с ее веществом во всем объеме и в течение всего времени пребывания частицы в зоне реакции. При этом скорость реакции одинакова на различных участках частицы. Притом, стоит отметить, что это достигается в том случае, если реакция достаточно медленная. Более распространена модель с фронтальным перемещением зоны реакции. Она основана на том, что реакция изначально протекает на внешней поверхности частицы до тех пор, пока слой твердого реагента полностью не превратится в соответствующие твердые или газообразные продукты, при этом более глубинные слои в реакцию не вступают. Постепенно зона реакции проникает внутрь, оставляя за собой твердый продукт реакции и инертную часть реагента. В процессе, описываемому по данной модели, можно выделить 5 основных стадий: 1)Внешняя диффузия; 2)Внутренняя диффузия; 3)Химическая реакция на поверхности непрореагировавшего ядра; 4)Внутренняя диффузия газообразных продуктов через слой твердых продуктов; 5)Внешняя диффузия газообразных продуктов в ядро газового потока; Скорость гетерогенной реакции прямо пропорциональна границе раздела фаз и произведению

концентраций жидких и газообразных веществ в степенях, равных их частному порядку по веществам в реакции.

8. Катализ – это процесс ускорения скорости реакции. Осуществляется путем введения катализаторов. Действие любого катализатора основано на уменьшении величины энергии активации вещества, вступающего в реакцию. Если энергия активации высокая – скорость реакции низкая. Свойства: 1) Катализатор не может изменить состояние химического равновесия, которое не зависит от пути реакции, однако, ускоряет момент его наступления; 2) Катализаторы не вызывают химическую реакцию, а только ускоряют ее; 3) В обратимых реакциях катализаторы ускоряют прямую и обратную реакции; 4) Не влияют на направленность обратимой реакции; Характеристики тв. Катализаторов: Активность –мера ускоряющего воздействия по отношению к данной реакции; Температура зажигания – минимальная температура, необходимой для начала технологического процесса с достаточной скоростью; Селективность – способность избирательно ускорять целевую реакцию; Пористая и кристаллическая структура (размеры и формы пор, пористость); Промотирование и отравление (резкое повышение или понижение активности за счет введения малых доз какой-либо сторонней добавки). Требования: высокая активность, селективность, механическая прочность, термостойкость, устойчивость к каталитическим ядам, большая длительность работы. Получение катализаторов: 1) осаждение основного компонента катализатора; 2) Получение путем нанесения активного компонента на носитель; В случае гомогенного катализа действие катализатора основано на том, что он вступает во взаимодействие с реагирующими веществами с образованием интермедиатов, приводя к снижению энергии активации; Ферментативный катализ – ускорение биохимических реакций при участии макромолекул ферментов. Наиболее эффективный вид катализа (ускорение реакции в 1010 раз), достигается высокой селективностью.