Принципы организации химико-технологических процессов (ХТП)

В основу организации химико-технологических процессов входят:

способ организации, кратность обработки сырья, вид сырья, тип основной химической реакции.

По способу организации ХТП могут быть: периодическими, непрерывными и комбинированными.

По кратности – с разомкнутой(открытой) или замкнутой(закрытой) или комбинированной –схемами процесса.

По виду сырья – растительное, животное, минеральное.

По типу реакции – простые, сложные, обратимые, необратимые, гетерогенные, экзогенные, эндотермические.

Протекание простых рекций описывается одним уравнением, сложных – двумя и более.

Обратимые реакции – с одинаковой (сравнимой) скоростью протекания процесса в разных направлениях,

Гомогенные – вещества(реагенты) находятся в одном фазовом (агрегатном) состоянии.

По условиям протекания реакции делятся на: высокотемпературные (выше 500 ОС), электрохимические, фотохимические, радиационно-химические, каталитические.

Введение в теорию химико-технологических процессов

Равновесие в ХТП

Всякая обратимая реакция при неизменных условиях стремится к равновесию. Равновесие системы характеризуется определенными концентрациями компонентов, участвующих в реакции и показывают какое количество целевого продукта можно получить в данном процессе из заданного количества исходного продукта.

Установившееся равновесие можно нарушить, изменив условия (температуру, давление, концентрацию компонентов).

Направление смещения равновесия может быть оценено с помощью принципа Ле-Шателье.

Принцип Ле-Шателье – если на систему, находящуюся в равновесии, будет оказано внешнее воздействие, выводящее ее из равновесия, то системасамопрооизвольно стремится уменьшить оказываемое воздействие.

Всякое положение равновесия может быть охарактеризовано количественно значением константы равновесия ,

где СR, СA, СB – равновесные концентрации компонентов- продуктов реакции и исходных соответственно.

Зная значение КР, можно рассчитать равновесный теоретический выход годного продукта , где RP-возможный выход продукта, Rmax - сырье полностью превращается в готовый продукт.

Скорость ХТП

В химической реакции можно выделить 3 стадии: подвод веществ в зону реакции, протекание реакции, отвод полученных продуктов из зоны реакции.

Скорость реакции определяется (лимитируется) самым медленным из перечисленных процессов.

Если скорость лимитируется подводом или отводом, то реакция имеет диффузионный режим.

Если скорость лимитируется скоростью химического процесса превращения то реакция имеет кинетический режим.

Скорость реакции определяется отношением количества прореагировавшего вещества или количества полученного продукта к продолжительности процесса и объему системы.

Скорость химических превращений u определяется законом действующих масс – пропорциональна концентрации реагирующих веществ где К – константа скорости реакции.

Скорость диффузионно-контролируемой реакции определяется выражением

где А –площадь поверхности, через которую идет массоперенос, ΔС – градиент концентрации реагентов.

Раздел ІІ. ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИИ И МЕТАЛЛОВЕДЕНИЯ

Дата добавления: 2014-01-15