Химико-технологиялық процестерді анықтау және олардың классификацичсы.Кинетикалық жіне диффузиялық аймқта жүретін процестер мен олардың айырмашылықтары.

Химиялық-технологиялық процестердің техникалық-экономикалық көрсеткіштері:

• 
  Өнімділік
  
• 
  Өндіріс қуаты
  
• 
  Интенсивтілік
  
• 
  Шығын коэффициенті
  
• 
  Айналу коэффициенті
  
• 
  Өнім шығымы (қайтымсыз және қайтымды реакция үшін)
  
• 
  Талғампаздық
  

Өнімділік - өндірілген өнімнің мөлшері немесе бірлік уақыт ішінде өңделген өнім.

Ө =

Мұндағы, Ө-өнімділік, В-өнім массасы, кг,т, -уақыт, сағ. Өнімділік, кг/сағ; т/тәулік, м³/тәулік өлшенеді.

Егерде реакциялық қоспада өнімнің концентрациясы белгілі болса, өнімділікті анықтау үшін келесі теңдеу қолданады:

Ө = С_R v

мұндағы, С_R - өнімнің концентрациясы, v – реакциялық қоспаның жұмсалу көлемі.

• 
  Өндіріс қуаты - аппараттың оптималды жағдайдағы ең жоғарғы өнімділігі:
  

W=Ө_max

Аппараттың өнімділігін, оның мөлшерін үлкейту арқылы немесе интенсивтілігін арттыру арқылы көтеруге болады.

• 
  И нтенсивтілік - бірлік уақыттағы аппарат өнімділігінің аппарат көлеміне немесе өнім өндіретін ауданына қатынасы.
  

Vr- аппарат (реактор) көлемі.

Интенсивтілік бірлік уақытта аппаратың бірлік көлемінен немесе қимасынан алынған өнімнің мөлшерімен өлшенеді. Өлшем бірліктері - (кг/м³. сағ, т/тәулік. м²).

Жұмсалу коэффициенті - белгілі мөлшерде өндірілген өнімге жұмсалған шикізаттың, судың, энергияның және әртүрлі реагенттердің мөлшері.

Q-жұмсалған шикізат, су және т.б мөлшері, В-өнім массасы.

Шығын коэффициентін тонна тоннаға (т.т^-1) кубметр тоннамен (м³.т^-1), киловатт сағат тоннамен (квт.сағ.т^-1) өрнектейді.

• 
  Айналу дәрежесі - бұл реакцияға түскен реагент мөлшерінің, алғашқы реагент мөлшеріне қатынасы.
  

---

Қайтымсыз А→В реакциясын қарастырайық,

Егер, N_Ao- А затының алғашқы мөлшері,

N_A - А затының нақты осы кезеңдегі мөлшері деп белгілесек, онда А реагентінің айналу дәрежесі :

Х_А=

Айналу дәрежесі үлеспен немесе %-пен өрнектеледі, %-пен өрнектелгенде (1)-теңдеу былай жазылады:



Х_А= 100%

( 1)-теңдеуден

Е гер реакция көлемді өзгертпей жүретін болса, онда

С _АО, С_А-бастапқы А- реагентінің процестің басындағы және соңындағы мөлшері болса, онда

• 
  Ө нім шығымы - мақсатты өнім мөлшерінің, оның стехиометриялық теңдеу бойынша алынуға тиісті мөлшеріне қатынасы немесе шын өңген өнімнің теорияға сәйкес өнетін өнім мөлшеріне қатынасы.
  

Мұндағы, Q_R-мақсатты өнім шығымы; N_R-процесс соңындағы R затының өнім мөлшері; N_Rmax-R затының макси-малды мүмкін өнуге тиіс мөлшері.

Қ айтымсыз химиялық реакция. Бұл реакция үшін максималды мүмкін өнім мөлшері N_{R max} реакцияға түскен зат мөлшеріне N_AO-сәйкес келеді (N_{R max=} N_AO), яғни өнім шығымын алынған мақсатты өнімнің оның алғашқы мөлшеріне қатынасы деп қарастыруға болады:

е кінші жағынан N_R= N_AO-N_A тең болғандықтан қайтымсыз процестер үшін

яғни мақсатты өнім шығымы, айналу дәрежесіне тең.

• 
  Талғампаздық - мақсатты өнімнің жалпы шыққан өнімге қатынасы. Мынандай параллель жүретін реакцияны қарастырайық:
  

R

А

S

мұндағы, R-мақсатты өнім, S-аралық өнім.

О нда талғампаздықты былай тұжырымдауға болады:

N _R, N_S- R және S өнімдердің мөлшері, m_R-талғампаздық. Осы қаралған параллельді реакция үшін,

---

N_R+N_S= N_AO-N_A, онда



Сонымен алынған байланысты Q_R=(X m_R) былай жазуға болады: Q_R=X -қайтымсыз А-R реакциясы үшін;

Q_R=X/Х^х - қайтымды А R реакциясы үшін;

Q_R=X_А* m_R -күрделі R реакциясы үшін.

A

S

Қатты кеуекті катализаторларда гетерогенді-каталитикалық реакция келесі сатылармен жүреді:

1. катализатор бетіне реагенттердің диффузиясы;

2. активтелген адсорбция;

3. химиялық өзгеріс;

4. реакция өнімдерінің десорбциясы;

5. реакция өнімдерінің көлемге диффузиясы.

Процестің жылдамдығы ең баяу сатымен анықталады. Егерде мұндай саты диффузия болса, онда процесс диффузиялық аймақта жүреді де, оның жылдамдығы температураға аз тəуелді болады жəне процесс диффузия жылдамдығының теңдеуімен өрнектеледі. Егерде реакция диффузиямен тежелетін болса, онда катализатор бетіне реагенттің келуін қамтамасыз ететін ірі кеуекті, не болмаса өте ұнтақталған катализаторларды қолдану керек. Егерде ең баяу саты химиялық реакция болса, онда процесс кинетикалық аймақта жүреді. Процестің жылдамдығы температураға тəуелді болады, өйткені температураны əрбір 100 С-қа арттырғанда химиялық реакцияның жылдамдығы 2-3 есе артады. Бірақ температураны көтерудің белгілі бір шегі болу керек, өйткені реакция диффузиялық аймаққа ауысуы мүмкін. Катализатор бетінде молекулалардың активтелген адсорбцияның механизмін қарастырайық. Активтелген адсорбция кезінде молекула катализатор бетінде валентті-химиялық күштермен ұсталады. Катализатор бетінде молекуланың болу мерзімі келесі формуламен өрнектеледі: τ = τ е Мұндағы: Q- адсорбция жылуы, кДж/моль; Катализатор бетінде болған кезде молекула бір адсорбциондық орталықтан екінші адсорбциондық орталыққа ауысады. Сондықтан адсорбциондық орталықтағы молекуланың болу уақыты деген басқа түсінік қалыптасады: τ = τ е Мұндағы: Q- бір орталықтан басқаға ауысы кезіндегі энергетикалық тосқауыл шамасы. τ = τ тең деп алып, екеуінің арақатынасын табуға болады: Осыдан молекула катализатор бетінде өте көп мөлшерде секіріс жасайды.

1. Әртекті процестердің жалпы ерекшеліктері

2. «газ - қатты» жүйесіндегі әртекті процесс

1. Әртекті процестер екі немесе оданда көп әрекеттесуші күйлердің

---

болуымен сипатталады, сондықтан олар заттардың күйлердің бөліну беті арқылы тасымалдануымен жүреді. Бұл жағдайда күйаралық салмақтасымалдау жеке процесс болуы мүмкін немесе әрекеттесуші компоненттердің химиялық айналдыруымен бірге жүруі мүмкін. 
Әртекті процестердің тепе тендігі мен жылдамдығы көптеген айнымалылардың функциясы болып табылады, сондықтан әртекті процестерді сандық түрде сипаттау өте күрделі. Қарапайымдылық үшін процестерді сатыға бөліп қарастырады. Алдымен ең жәй жүретін сатыны (диффузия немесе химиялық реакция) анықтап, оны математикалық сипаттайды. Содан кейін бүтін процесті сипаттайды. Мұндай әдіс диффузия мен химиялық реакцияның жылдамдықтары әртүрлі болғанда қолданылады. Ал басқа жағдайда осы екі факторды ескеру қажет, сондықтан кинетикалық теңдеу өте күрделеніледі.

Әртекті химиялық процестердегі тепе тендік біртекті процестердегідей дайын өнімнің шығымын анықталады. Әртекті процестердің тепе тендігіне температура, қысым, әрекеттесуші заттардың концентрация және т.б. әсер етеді. Күйлердің тепе тендігі күйлер ережесімен анықталады.

2. Г-Қ жүйесіндегі процестердің жылдамдағын зерттеу әрекеттеспеген дәні бар сфералық бөлшектің моделінің негізінде қарастырылады. Бұл модельге сәйкес химиялық реакция қатты бөлшектің бетінде жүреді, содан кейін бөлшектін ішіне еңеді. Нәтижесінде оның бетінде реакция өнімдерінің қатты, кеуекті қабаты («күл») пайда болады. Процестің негізгі сатылары: 

1. 
   Газды реагенттің газ ағынынан қатты бетке диффузиясы; 
   
2. 
   Газды реагенттің «күл» қабаты арқылы ішкі диффузиясы; 
   
3. 
   Қатты реагенттің бетіндегі химиялық реакция; 
   
4. 
   Газды реакция өнімдерінің «күл» қабаты арқылы диффузиясы. 
   
5. 
   Газды өнімдердің газ ағынының дәніне сыртқы диффузиясы. 
   

Бұл модельдің жалпы кинетикалық теңдеуінің түрі: 
 (1),

бұл жерде u – τ уақыттағы (реакцияның бөлшектің ортасына жылжуына қажет уақыт) процестің орташа жылдамдығы, k_г – массатасымалдау коэффициенті (1/k_г – газды шекаралық жұқа қабықшаның кедергісі); k_қ — қатты беттің бірлігіне қатысты химиялық реакцияның жылдамдық тұрақтысы; 1/k_з = r_б /2D — реакцияның қатты өнімдерінің қабатының (орташа қалындығы ∆r_б

---

/2 болғанда) кедергісі; r_б— бөлшектердің радиусы; D — газдың ішкі диффузия коэффициенті (бөлшектің кеуектеріндегі); ∆С— процестің қозғаушы күші (газ күйдегі газды реагенттің концентрациясына эквивалентті, яғни ∆C = С_г).

Газды шекаралық жұқа қабат арқылы сыртқы диффузия сатысы жүретін болса, процестің жылдамдығы мына теңдеумен



өрнектеледі:  (2), бұл жерде G_A және G_B – реагенттердің мөлшері, моль немесе кг; b – қатты заттың 1 молімен немесе 1 кг әрекеттесетін газдың моль саны; F_б – қатты бөлшектің бастапқы беті ( , себебі оның пішімі сфералы).

Газды реагенттің реакция өнімдерінің қабаты арқылы ішкі диффузиясы жәй жүргенде, процестің жылдамдығы Фика заңына сәйкес мына теңдеумен өрнектеледі:  

(3)

бұл жерде r_i – τ уақытындағы әрекеттеспеген дәннің радиусы, D – заттының диффузия коэффициенті.

Химиялық реакция сатысы жәй жүргенде, процестің жылдамдығы мына теңдеумен өрнектеледі:  

(4)

бұл жерде   - химиялық реакцияның жылдамдығы; k – химиялық реакцияның жылдамдық тұрақтысы.

---

Смотрите также файлы

• Ересектер тобы (4жастан бастап) бастапы диагностиканы нтижелерін баылау параы.docx

• Задание на практику 1 Адвокатура и нотариат.docx

• Самостоятельная работа 9 класс физика Принципы радиосвязи.docx

• Отчет практики Казахтелеком "азателеком".docx

• Организация безопасной эксплуатации электроустановок потребителей, требования к работникам, обслуживающим электроустановки.docx