Понятие о химико-технологическом процессе - Направление совершенствования химических производств

Классификация химических процессов и реакций. Основные понятия и определения (селективность, степень превращения сырья, скорость реакции, выход продукции) их взаимосвязь. Химико-технологический процесс - последовательность хим и физико-хим пр-сов целенаправленной переработки исх в-в в продукт. ХТП складывается из следующих стадий: - подвод реагирующих компонентов в зону реакции (совершается молекулярной диффузией или конвекцией); - хим-ая реакция (в реагирующей системе обычно происходит несколько последовательных, иногда параллельных химических реакций, приводящих к образованию основного продукта, а т. ж. побочных продуктов); - отвод из зоны реакций полученных продуктов (т. ж. может осуществляться диффузией, конвекцией и переходом вещества из одной фазы в другую).Классификация ХТП:

- физико-химические признаки классификации. По типу воздействия на компонент химические реакции делятся на три основные группы: "прямое химическое воздействие", когда собственной энергии молекул-участников реакции достаточно для их взаимодействия, "с химическим воздействием", протекающие с участием катализаторов как активных участников реакции и "с физическим воздействием" при инициировании участников реакции электрическим током, излучением разной природы, механическим воздействием.

По термодинамическим признакам реакции подразделяются по энергетике процесса (тепловому эффекту) и обратимости реакции. Энергетика реакций определяет характер не только тепловых явлений в процессе, но и равновесных состояний. Обратимость реакций определяет принципиально возможную глубину превращения реагентов.

Кинетические признаки характеризуют динамику развития реакции, определяют направленность превращения и характер влияния условий (концентрации, температуры) на скорость протекания реакций.

- физические признаки классификации включают фазовый состав химического процесса. По числу фаз различают гомогенные (однофазные) и гетерогенные (многофазные) процессы.

Степень превращения - отношение количества превратившегося исходного вещества (N0 - N) к его первоначальному количеству N0.

Для вещества А:

Для вещества B: , где - стехиометрические коэффициенты.

Количество любого вещества Ni в реагирующей смеси:

Таким образом, степень превращения является мерой полноты протекания реакции и позволяет определить состав реагирующей смеси покомпонентно.

Селективность процесса показывает, какая доля превратившегося исходного вещества расходуется на образование заданного продукта.

Пусть из некоторого количества превращенного вещества A в продукт R превратилась часть, обозначенная как. Тогда селективность процесса по веществу R можно выразить следующим уравнением: . Если превращение исходного вещества A описано несколькими стехиометрическими уравнениями, причем образование продукта R представлено только в одном из них, то селективность процесса по R будет определяться уравнением:.

Выход продукта показывает долю всего вещества, приходящуюся на образование данного продукта. Выход продукта R для простой по схеме превращения реакции: , а для системы стехиометрических уравнений. В итоге получим. Для простой реакции и, следовательно, .

Селективность процесса и выход продукта характеризуют эффективность химического процесса по использованию сырья для получения нужного продукта.

Скорость химической реакции, величина, характеризующая интенсивность реакции химической. Скоростью образования продукта реакции называется количество этого продукта, возникающее в результате реакции за единицу времени в единице объема (если реакция гомогенна) или на единице площади поверхности (если реакция гетерогенна). Для исходных веществ аналогичным образом определяется скорость их расходования. Количества веществ выражают в молях.

Скорость реакции: , - скорость превращения вещества-определяется количеством вещества, превращающегося в единицу времени в единице реакционного пространства.

Похожие статьи




Понятие о химико-технологическом процессе - Направление совершенствования химических производств

Предыдущая | Следующая