Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






В управлении химическим процессом





 

Принципиальная возможность протекания химической реакции еще не означает, что на ее основе можно организовать промышленный процесс. Очевидно, что для эффективного производства того или иного продукта, особенно крупнотоннажного, совершенно необходимы детальные знания о закономерностях протекания реакций, что позволяет осуществлять его в оптимальном технологическом, экономически выгодном режиме. И кинетические данные, позволяющие выявлять и изучать механизмы реакций, судить об их скоростях и условиях протекания, играют здесь ключевую роль.

Рассмотрим примеры химических процессов, реализованных в промышленных масштабах.

1. Аммиак получают прямым синтезом из азота и водорода (процесс Габера):

N2(г) + 3H2(г) «2NH3(г) + 91,8 кДж

 

Необходимо обосновать оптимальные условия проведения процесса с высоким выходом целевого продукта (см. рис.19).

Реакция равновесная, каталитическая. В качестве катализатора используется пористое железо, содержащее добавки оксидов алюминия, калия, кальция, кремния.

Поскольку прямая реакция экзотермическая, то очевидно (согласно принципу Ле-Шателье), что равновесие будет тем больше смещено в сторону образования аммиака, чем ниже температура процесса. Однако при низких температурах теряет активность катализатор, и скорость реакции очень мала. Поэтому приходится принимать «компромиссное» решение: процесс проводят при 5000С.

Из уравнения реакции видно, что общее число моль газообразных веществ по прямой реакции уменьшается от четырех до двух. В таком случае (по принципу Ле-Шателье) для смещения равновесия вправо нужно повышать давление, однако пределы повышения ограничиваются экономическим фактором - стоимостью соответствующего оборудования. На практике давление составляет 300 – 350 атм.

При указанных условиях выход аммиака составляет только около 30%, однако в результате использования циркуляционной технологической схемы - охлаждение газовой смеси после реакции, конденсация и отделение содержащегося в ней аммиака (что, в свою очередь, способствует смещению равновесия вправо), введение непрореагировавших азота и водорода вновь в колонну синтеза - суммарная степень превращения исходных веществ в целевой продукт достигает очень высокой величины.

2. Превращение графита в алмаз представляет собой равновесную эндотермическую реакцию с незначительным тепловым эффектом:

 

Сграфит «Салмаз - 1,9 кДж

 

Согласно принципу Ле-Шателье смещению равновесия вправо будет способствовать повышение температуры, однако увеличение скорости процесса при этом оказалось очень незначительным; кроме того, при этом возрастала и скорость обратной реакции. Решающее значение для возможности практической реализации процесса имеет давление. Причина в том, что плотность алмаза (3,5 г/см3) заметно больше плотности графита (2,2 г/см3), что связано с различием в строении их кристаллических решеток. Следовательно, чтобы сместить равновесие вправо - в сторону получения алмаза, - нужно повысить давление, которое способствует его образованию в связи с тем, что он занимает меньший объем, чем графит (в полном соответствии с принципом Ле-Шателье). Для практического осуществления реакции потребовались давления порядка десятков тысяч атмосфер.

Ясно, что в других случаях используются и все другие возможные факторы управления химическим процессом.

 

Date: 2015-10-22; view: 436; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.005 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию