2.3 Влияние концентрации

В соответствии с принципом Ле-Шателье введение в равновесную систему доп. количеств какого-либо вещества вызывает смещение равновесия в том направлении, при котором концентрация этого вещества уменьшается. Потому введение избытка исходных веществ смещает равновесие вправо; введение избытка продукта вызовет смещение равновесия влево. Увеличивая концентрацию одного из реагентов (создавая его избыток) можно повысить степень превращения другого. Этим широко пользуются в химической технологии, добиваясь полного превращения дорогостоящего компонента сырья. Во многих случаях смещение равновесия процесса вправо можно осуществить и вывозом продуктов из реакционной зоны - уменьшением концентрации продукта.

2.4 Влияние температуры

Направление смещения равновесия при изменении температуры зависит от знака теплового эффекта реакции. Повышение температур всегда благопри-ятствует накоплению веществ образующихся в данной реакции с поглощением теплоты, т.е. усиливает эндотермическое направление процесса. Понижение температуры действует в противоположную сторону, т.е. усиливает экзо-термическое направление. При изменении температуры процесса равновесия смещается в направлении, для которого изменение энтропии имеет тот же знак, что и изменение температур. При повышении температур смещается равнове-сие в сторону исходных реагентов, понижение температур действует в проти-воположном направлении. При изменении температуры равновесие смещается тем сильнее, чем большим тепловым эффектом сопровождается химическая ре-акция. Применяя принцип Ле-Шателье можно предсказать направление хими-ческих реакций, т.е. качественно судить о состоянии их равновесия.

Скорость пиролиза возрастает с повышением температуры выкипания уг-леводородов и с понижением их термостойкости (следующая последователь-ность: парафины < нафтены < алефины < ароматика). В пределах одного и того же класса термостойкость уменьшается с увеличением молекулярной массы.

Таким образом, повышение температуры способствует ускорению эндо-термических (первичных) и замедлению экзотермических (вторичных) реакций. Следовательно, чтобы увеличить выход продуктов расщепления (газа, содержащего низшие олефины) и снизить выход продуктов уплотнения (кокса, смолы) в реакционной зоне следует поддерживать высокую температуру. Для пиролиза жидкого сырья требуется более мягкий температурный режим (700-750⁰С), чем для газообразного сырья (более 800⁰С).

3. Описание установки и порядок проведения опытов

Схема лабораторной экспериментальной установки приведена на рис. 2.1. Сырье из дозатора 2 поступает через систему холодильников 13 в реактор 3, подогреваемый электропечью 4, где также установлена термопара 14 для контроля температуры по потенциометру 16. Продукты пиролиза выходят через холодильник 6 и поступают через абсорбер 7 в газометр 9. При этом жидкие продукты пиролиза осаждаются в сборной емкости 5. Динамика движения пирогаза фиксируется посредством открытия клапана в нижней части газометра и наполнения мерного цилиндра 10. При этом манометр 8 должен оставаться в равновесии. При окончании поступления пирогаза производится анализ пирогаза на хроматографе и газоанализаторе ОРСА 11.

Круглодонную или коническую колбу на 150 мл взвешивают вместе с пробкой, затем герметично соединяют с холодильником 6, собирают всю установку по схеме. Снимают зажимы 3 к, 4 к открывают кран 7 к газометра (другие краны закрыты) и заливают в газометр из верхнего колокола водопроводную воду до верхней красной метки (тем самым газ из газометра вытесняют в атмосферу). Зажимом 3 к закрывают выход в атмосферу и закрывают кран 7 к. Проверяют установку на герметичность, для чего пользуясь зажимом 6 к сливают воду (не более 0,5 л) из газометра до поднятия уровня жидкости в манометре до красной метки. Установка считается герметичной, если в манометре в течение 1-2 минут не изменяются уровни жидкости. Далее заливают в ёмкость 1 сырьё. Открывают кран 1 к, и, отодвигая назад поршень дозатора 2, засасывают 30 мл сырья, закрывают кран 1 к. Подают воду в холодильнике. На потенциометре устанавливают температуру проведения опыта и включают электрообогрев печи. При достижении в реакторе заданной температуры (на щите управления зажигается красная лампочка) начинают подачу сырья: открывают кран 2 к и включают электромотор дозатора, фиксируют время начала опыта.

В системе поддерживают атмосферное давление за счет слива воды из газометра через зажим 6 к в мерный цилиндр. Время начала опыта, и отбор очередного объема воды записывают в рабочий журнал. После подачи в реактор заданного количества сырья заканчивают опыт: выключают электрообогрев печи, мотор дозатора и закрывают кран 2 к. Через некоторое время после прекращения поступления пирогаза из реактора, снимают приёмник 5 и определяют массу смолы (взвешивают, плотно закрыв пробкой).