Chimica chimică studiază viteza transformărilor chimice. Unele reacții au loc instantaneu, în timp ce altele pot dura ore și ani. Este important să puteți influența rata de reacție. Creșterea ratei de reacție chimică poate, de exemplu, creșterea temperaturii procesului. Viteza reacției depinde de alegerea mărimii reactorului și de productivitatea acestuia.
Pentru un mediu omogen, viteza unei reacții chimice este cantitatea unei substanțe consumate sau produse în timpul unei reacții pe unitatea de volum pe unitate de timp. În acest caz, viteza de reacție este proporțională cu modificarea concentrației de C a substanței care a reacționat sau se formează în timpul reacției pe unitate de timp:
Pentru un mediu eterogen, viteza unei reacții chimice este cantitatea unei substanțe consumate sau primite în timpul unei reacții la o unitate de suprafață a interfeței de fază per unitate de timp. Rata reacției chimice depinde de natura substanțelor care reacționează, de concentrația acestora, de temperatura și de prezența catalizatorului.
În cinetica chimică, este adesea folosită o descriere formalizată a reacției chimice. Ecuația de reacție este scrisă sub forma unei ecuații stoichiometrice, care poate arăta, de exemplu, după cum urmează:
unde a, b, c sunt coeficienții stoichiometrici ai substanțelor corespunzătoare.
Constanta vitezei de reacție depinde de natura substanțelor de reacție, de temperatura și de prezența catalizatorului și se determină prin ecuația Arrhenius
unde este coeficientul; E este energia de activare, J / kmol; R este constanta gazului universal, R = 8310 J / (kmol • K); T este temperatura, K.
Rata de reacție este determinată de numărul de coliziuni ale substanțelor care reacționează, care, la rândul lor, depind de concentrația substanțelor care reacționează. Pentru procedura de reacție în conformitate cu
cu ecuația (24.1), viteza de-a lungul substanței A este determinată prin intermediul ecuației
unde sunt exponenții numiți ordinea de reacție și egali cu coeficienții stoichiometrici a și b din ecuația (24.1). De exemplu, pentru oxidarea oxidului nitric
Ecuația pentru rata de reacție are forma
Măsura adâncimii reacției chimice este gradul de conversie al substanței, care arată proporția materiilor prime reacționate în această reacție. În cazul în care reacția nu implică unul, ci mai mulți reactivi, gradul de conversie este determinat pentru fiecare reactiv.
O altă caracteristică importantă a eficienței procesului este randamentul produsului - raportul dintre cantitatea efectiv obținută a produsului și cea teoretic posibilă.
Deoarece în cursul unei reacții chimice, altele decât stânga-tse produs adesea formate și produse în tehnologia proceselor chimice care utilizează această caracteristică ca selectivitate - raportul dintre materia primă consumată pentru a obține produsul dorit, un număr general lea al unui material de pornire, care a intrat în chimice.
Gradul de transformare a substanței, randamentul produsului și selectivitatea sunt caracteristici fără dimensiuni ale eficienței reacțiilor chimice și variază de la zero la unu.
Pentru a aborda proiectarea și selectarea unui reactor chimic, este necesar să se poată formula corect ecuațiile de echilibru material și termic.
Ordinea de compilare a acestor ecuații este considerată în Ch. 1. Aici observăm că pentru a determina cantitatea de căldură produsă ca rezultat al reacției chimice, se poate folosi ecuația
unde este fluxul de masă al substanței care participă la reacția chimică; - efectul termic al reacției, a cărui valoare depinde de reacția specifică și se găsește în literatura de specialitate; - gradul de transformare a substanței A.
Pentru a menține rata de reacție la un nivel ridicat, este necesar să se controleze în mod competent procesul chimic. Alegerea metodei de control depinde de tipul de reacție.
Există următoarele moduri de a controla procesul: gestionarea timpului de comportament, a concentrațiilor de substanțe care reacționează, a regimului de temperatură al procesului; crearea unei suprafețe interfazice dezvoltate; menținerea activității necesare a catalizatorului (pentru reacțiile catalitice).
Gestionarea sincronizării procesului poate fi efectuată într-un mod ciclic periodic, continuu, semi-periodic și de schimbare.
Concentrațiile de control al reactanților se realizează în mai multe moduri: recircularea materiilor prime netransformate (în cabana ea la intrarea reactorului), aprovizionarea cu materii prime la diferite puncte în volum D-promo și partiționare volumul de lucru al reactorului.
Regimul de temperatură poate fi controlat prin efectuarea unui proces chimic în regim adiabatic, izotermal sau politropic.
Atunci când se implementează procese eterogene, este important să se creeze o suprafață interfacială dezvoltată. Pentru reacțiile în sistemul gaz-lichid, acest lucru poate fi realizat prin dispersarea intensivă a gazului în lichid.
La efectuarea reacțiilor catalitice necesare activității zhanie-catalizator subarbore la un nivel ridicat, realizând etsya circulație sau regenerarea acestuia și, dacă acest lucru insuficientă-CHNO, înlocuirea totală sau parțială.
1. Ce studiază cinetica chimică? Ce este o reacție chimică? Care sunt reacțiile?
2. Ce factori determină rata reacției chimice?
3. Ce cerințe sunt impuse pentru proiectarea reactoarelor chimice?
4. Faceți definiții ale unor astfel de concepte, cum ar fi gradul de transformare a substanței, randamentul produsului și selectivitatea.
5. Cum poate fi controlat procesul chimic din reactor?
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: