- •Влияние температуры
- •Контактное окисление оксида серы (IV)
- •Производство метилового спирта
- •Принцип наилучшего использования энергии
- •Производство аммиака.
- •Выбор давления.
- •Технологическое оформление процесса синтеза аммиака.
- •Производство азотной кислоты
- •Сырье для производства азотной кислоты.
- •Выбор оптимальных условий проведения процесса.
- •Катализатор.
- •Температура.
- •Давление.
- •Соотношение исходных компонентов.
- •Конструкции контактных аппаратов.
- •Производство этанола
- •Элементарные стадии в гетерогенном катализе.
- •Производство азотной кислоты
- •Производство водорода.
- •Промышленные способы получения водорода.
- •Выбор температуры.
- •Выбор давления.
- •Вторая стадия конверсии метана.
- •Конверсия оксида углерода.
- •Очистка конвертированного газа.
- •Технологическое оформление конверсии природного газа.
- •Аппаратурное оформление процесса.
- •Принцип наилучшего использования сырья
- •Производство этилового спирта
- •Производство серной кислоты из серы
- •Получение серной кислоты.
- •1.Получение обжигового газа из серы.
- •2. Контактное окисление оксида серы (IV).
|
«Если на систему в состоянии химического равновесия воздействовать извне, изменяя термодинамические параметры, то равновесие сместится в том направлении, которое ослабит эффект внешнего воздействия».
Влияние температуры
Анализ зависимостей величины Кр от температуры (рис.2.1- 2.5)
показывает, что характер смещения равновесия при изменении температуры зависит от знака и абсолютной величины теплового эффекта реакции. Для эндотермических процессов (ΔН0 >0): c ростом температуры константа равновесия увеличивается, и выход продукта реакции также (реакции паровой и углекислотной конверсии метана, дегидрирования, крекинга, пиролиза) Для экзотермических процессов (ΔН0 <0): c ростом температуры константа равновесия уменьшается, и выход продукта также падает (синтезы аммиака, метанола, этанола, окисление оксида серы(IV) в оксид серы(VI) .
Скорость обратимых реакций Если для необратимых реакций скорость реакции растет с ростом температуры (при Еакт. > 0), независимо от теплового эффекта реакции в
соответствии с уравнением Аррениуса, то для обратимых реакций зависимость более сложная, поскольку скорости прямой и обратной реакции по-разному зависят от температуры, так как их константы скорости характеризуются разными энергиями активации.
Обратимая экзотермическая реакция Для обратимой экзотермической реакции термодинамический и кинетический факторы вступают в противоречие. При повышении температуры по принципу ЛеШателье равновесие реакции смещается влево, равновесная степень превращения реагента падает и, соответственно, уменьшается выход продукта. Это следствие того, что с увеличением температуры возрастают скорости как прямой, так и обратной реакции, но возрастают по разному, так как характеризуются разными значениями энергии активации (Еакт.обр. > Еакт.прям.)
Контактное окисление оксида серы (IV)
Реакция окисления
SO2 + 1/2 O2 SO3
протекает с уменьшением объема и выделением тепла.
Температура. Выбор температурного режима, обеспечивающего высокую скорость и выход обратимой экзотермической реакции, довольно сложен, так как изменение температуры противоположным образом влияет на величину равновесного выхода продукта и скорость превращения SO2 в SO3. Налицо противоречие между кинетикой и термодинамикой процесса.
Процесс окисления SO2 в SO3 обратимый, экзотермический, поэтому для получения 100%-го выхода оксида серы (VI) необходима температура не выше, чем 400 - 425°С. Однако скорость процесса при этой температуре мала даже при наличии катализатора
Для обеспечения и высокой интенсивности процесса, и высокого выхода необходимо проводить окисление оксида серы (IV) при переменных условиях (режим работы по Линии Оптимальных Температур - ЛОТ).
На рис.2.3.3 приведен график зависимости равновесного и практического выхода от температуры при различных временах контактирования. С увеличением времени контактирования максимум на кривых смещается в сторону более низких температур. Кривую, соединяющую максимумы на различных кривых, называют линией оптимальных температур.
ЛОТ – это режим проведения процесса с понижением температуры и увеличением времени контактирования. При проведении процесса по линии оптимальных температур окисление оксида серы (IV) протекает с максимально возможными скоростями в каждый момент. Понижение температуры к концу процесса с 600 до 400°С позволяет получить высокий выход продукта при достаточной производительности процесса. Схема организации этого процесса приведена на рис.2.3.4
Рис.2.3.3 Зависимость выхода продукта η от температуры при различном времени контактирования.
Рис.2.3.4 Диаграмма η – t пятиступенчатого процесса контактирования с промежуточным теплообменом.
Этиловый спирт получают прямой гидратацией этилена:
С2Н4 + Н2О С2Н5ОН + Q (6.1.)
Помимо основной реакции, протекают побочные:
2С2Н4 + Н2О = (С2Н5)2О + Q (6.2.)
С2Н4 + Н2О = С2Н4О + Н2 - Q (6.3.)
процесс получения этанола: сложный, обратимый, экзотермический. Чтобы сдвинуть равновесие в сторону гидратации этилена необходимо понижение температуры и повышение давления, так как процесс идет с уменьшением числа молей.
|