Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Гончаров А.И -> "Химическая технология, ч. 1." -> 25

Химическая технология, ч. 1. - Гончаров А.И

Гончаров А.И, Середа И.П Химическая технология, ч. 1. — Киев, издательское объединение «Вища школа», 1979. — 288 c.
Скачать (прямая ссылка): goncharoff1.djv
Предыдущая << 1 .. 19 20 21 22 23 24 < 25 > 26 27 28 29 30 31 .. 133 >> Следующая


Температура є найсильнішим фактором прискорення реакції. Підвищення температури впливає на швидкість реакції і на рівновагу хіміко-технологічних процесів, що відбуваються як у кінетичній, так і в дифузійній області. Вплив температури на процеси, які відбуваються в кінетичній області, залежить від теплового ефекту реакції.

(^Залежність швидкості хімічної реакції від температури характеризується температурним коефіцієнтом швидкості реакції, що є відношенням констант швидкості реакції при темперТГгурахт-р+зниця між якими дорівнює 10° C

Р--%!2-. (51)

Практично при підвищенні температури на 10° C швидкість реакції збільшується приблизно в 2—4 рази. Чим більша енергія активації, тим вищий температурний коефіцієнт. Це не зовсім точне правило Вант-Гоффа справджується тільки для невеликого інтервалу температур (0—400° С).

Найсильніше впливає підвищення температури на процеси, які пов'язані з ендотермічними оборотними реакціями, оскільки згідно з принципом ле Шательє при цьому збільшується рівноважний вихід і прискорюється реакція, тобто зменшується час для досягнення рівноваги.

Прикладом підвищення рівноважного виходу хр із зростанням температури може бути ендотермічна реакція синтезу NO з елементів

N1H-O1^NO + *?.,- (52)

Залежність рівноважної концентрації хр від температури така:

Т, K 1810 2000 2200 2700 3000

*р, об. % 0,37 0,59 0,98 2,31 3,57

Для більшості процесів, що відбуваються в кінетичній області, вплив температури реагуючих мас на константу швидкості реакції визначається рівнянням Арреніуса (43), яке після логарифмування

має такий вигляд (для двох температур):

2-31^=-R-(TT-Tr)' (53)

де kv k2 — константи швидкості реакції при відповідних абсолютних температурах T T

Користуючись цим рівнянням при відомих E і kx і певній температурі T1, можна знайти k2 при будь-якій температурі T2, а потім обчислити температурний коефіцієнт швидкості реакції. Рис. 6. Залежність логариф- Знаючи температурний коефіцієнт реак-му константи швидкості реак- ... . r JS . ^ г

ті від температури. U11. 33 рівнянням Арреніуса визначають

енергію активації. Відповідно до рівняння (43) можна графічно виразити залежність константи швидкості реакції від температури (рис. 6). Прямолінійний характер цієї залежності дає змогу визначити константу швидкості реакції при будь-якій температурі за прямою, побудованою по двох відомих точках. За цим же графіком, знаючи значення k при різних температурах, можна визначити енергію активації Е, оскільки lga =

= , а також сталу інтегрування Ig^0 = В.

У деяких випадках рівняння Арреніуса записують у вигляді

k = в —(54)

з сталими коефіцієнтами А і В, які справедливі тільки для даної реакції в межах практичної сталості температурного коефіцієнта.

Коефіцієнт В — \gkQ визначають експериментально, А =

обчислюють або теж визначають експериментально.

При підвищенні температури зворотні реакції інтенсифікуються внаслідок збільшення константи швидкості прямої реакції, тоді як рівновага екзотермічних реакцій зміщується в бік вихідних продуктів.

Екзотермічні оборотні реакції, які нині переважають у процесах хімічних виробництв, прискорюються при підвищенні температури лише в результаті збільшення константи швидкості прямої реакції (за формулою Арреніуса). Швидкість зворотної ендотермічної реакції при збільшенні температури, починаючи з деякої межі, зростає швидше, ніж прямої, внаслідок чого вихід продукту х підвищується із зростанням температури лише до деякої межі (максимуму), що відповідає оптимальній температурі. При підвищенні температури вище оптимальної вихід продукту падає так само, як і рівноважний. Такий вид залежності виходу продукту від температури характерний для багатьох виробничих оборотних реакцій — окислення SO2 в SO3, окислення NO в NO2, конверсії CO та ін.

Вплив температури на швидкість процесів у дифузійній області виявляється у збільшенні коефіцієнта дифузії D і відповідно коефі-

\ BunamoSan-% ний газ

цієнта масопередачі k з підвищенням температури . Це видно з рівняння швидкості гетерогенного процесу (46) в дифузійній області, для якої k = f (D1, D2, ...).

У зв'язку з тим що температурний коефіцієнт швидкості 'реакції більший за температурний коефіцієнт дифузії, деякі хіміко-технологічні процеси (наприклад, газифікація палива, випалення сульфідних руд) при підвищенні температури переходять із кінетичної області в дифузійну.

Вплив температури на фазовий стан має велике значення для багатьох процесів хімічної технології. Високі температури іноді є єдиним засобом практичного здійснення багатьох «твер-дофазних» процесів. До таких процесів можна віднести спікання і сплавлення у виробництві в^^чих_матеріалів, кераміки, глинозему та Ін. Велику роль у технології має перехід хоча б частини матеріалу в рідку або газову фазу, що різко збільшує швидкість дифузії і поверхню контакту фаз. Багато реакцій, які в рідкій фазі відбуваються в кілька стадій, вдалось здійснити безпосередньо у газовій стадії на твердих каталізаторах при високих температурах.
Предыдущая << 1 .. 19 20 21 22 23 24 < 25 > 26 27 28 29 30 31 .. 133 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed