лекции / все лекции по охт
.pdf
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНАЯ СХЕМА ПРЕВРАЩЕНИЯ
k ,E |
k |
,E |
|
A R S |
|||
1 |
1 |
2 |
2 |
Скорости первой и второй стадий: r1 = k1cA и r2 = k2cR.
Скорость образования R или скорость превращения W A→R :
W R = r1 − r2 = k1cA − k2cR;
Скорость образования S: общего превращения исходного вещества А
wS = k2cR.
S |
' |
|
W |
|
k с |
k с |
1 |
k с |
||||
|
R |
1 |
A |
2 |
R |
2 |
R |
|||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
R |
|
W |
W |
|
|
k с |
|
|
k с |
||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
R |
S |
|
|
|
1 A |
|
|
1 |
A |
Дифференциальная селективность по продукту R зависит от температуры
(если E1 ≠ E2) и концентраций А и R.
Зависимость SR' от концентраций СА и СR
•Итак, высокую селективность процесса по промежуточному веществу R можно получить при больших концентрациях А и малом содержании промежуточного – R, т.е. при небольшом превращении исходного вещества, чтобы R не накапливался и не претерпевал значительного дальнейшего превращения. Температура будет благоприятно сказываться на селективности, если энергия активации образования нужного продукта будет больше, чем побочного (по аналогии с параллельными реакциями).
РАСЧЕТ ИНТЕГРАЛЬНОЙ СЕЛЕКТИВНОСТИ,
ЕСЛИ ИЗВЕСТНА ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ СЕЛЕКТИВНОСТЬ SR' КАК ФУНКЦИЯ СОСТАВА РЕАКЦИОННОЙ СМЕСИ И ТЕМПЕРАТУРЫ
• SR' =
|
|
|
|
|
|
dc |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W |
|
|
|
|
|
R |
|
dc |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
A R |
|
|
|
R |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
W |
|
|
dc |
dc |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
А |
|
|
|
|
A |
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
1 |
|
A |
|
|
' |
|
1 |
A |
|
|
' |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
R |
||||||
S |
|
|
|
|
R |
|
|
|
R |
|
|
|
|
S |
A |
|
|
S |
A |
||||
N |
|
|
|
c |
c |
c |
|
|
dc |
x |
|
|
dx |
||||||||||
R |
|
А0 |
N |
А |
c |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
A0 |
A |
|
A0 |
|
A c |
|
|
|
|
A |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• и выход продукта ER =
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
' |
S |
|
x |
|
|
S |
|
|
R |
|
R |
dx . |
||||
|
A |
|
|
A |
|||
|
|
|
|
0 |
|
|
|
ЛЕКЦИЯ 4
ГЕТЕРОГЕННЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
В гетерогенном химическом процессе участники реакции - исходные вещества и продукты находятся в разных фазах. Реакция протекает в одной из фаз или на поверхности раздела фаз.
Для протекания реакции необходим перенос веществ к месту их взаимодействия (из одной фазы в другую или к границе раздела фаз).
2
общая химическая технология
ТИПЫ ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМ
Бинарные системы:
1.«газ(жидкость)-твёрдое»: адсорбция, выщелачивание,
обжиг руд и горных пород, окисление металлов, горение топлив…);
2.«газ-жидкость»:абсорбция, кристаллизация, ректификация…);
3.несмешивающаяся система «жидкость-жидкость»: экстракция;
4.« твёрдое-твёрдое»: (спекание, получение цемента и
керамики, синтез неорганических материалов);
Многофазные системы: «Г-Ж-Т», «Ж-Ж-Г».
СИСТЕМА «Г(Ж) –Т»
•1) Модель «сжимающаяся сфера» описывает процесс без образования твердого продукта (например, горение чистого угля) с реакцией:
Aг + Bт = Rг
•2) Модель «сжимающееся ядро», в соответствии с которой образуется твердый продукт:
Аг + Вт = Rг + Sт
Реакция протекает на поверхности раздела фаз с образованием Sт, который остается в твердой частице в виде «корки» или
инерта, покрывающего Вт.
СХЕМА ПРОЦЕССА «СЖИМАЮЩЕЕСЯ ЯДРО»
•Твердая частица В в форме сферы радиусом R0 обтекается потоком газа А с концентрацией реагента в нем с0.
•Частицу окружает пограничный слой газа.
•Реакция начинается на поверхности и фронтально продвигается вглубь частицы.
•В какой-то момент времени частица будет состоять из ядра радиуса rя, содержащего непрореагировавшее вещество В, и наружного слоя продукта
|
или |
не |
реагирующего |
компонента |
|
|
(инерта). |
|
|
||
|
•Реакция |
протекает на |
поверхности |
||
Аг + Втв = Rг + Sтв |
|||||
ядра. |
В результате ядро уменьшается, |
||||
|
но размер частицы (R0) сохраняется. |
||||
|
|
|
|
5 |
|
Структура процесса
включает следующие этапы:
Для газообразных компонентов:
•I. Перенос компонента А из потока к поверхности частицы через пограничный слой (внешняя диффузия);
•II. Перенос реагента через слой твердого продукта к поверхности ядра (внутренняя диффузия в по порах инерта);
•III Реакция Aг с Bт на поверхности ядра.
•Газообразные продукты отводятся в обратном порядке.
Для твердого компонента:
•I. Реакция твердого Вт с Аг на поверхности ядра;
•II. Изменение (уменьшение) размера ядра Вт.
6