1 .7. Использование уравнения Дамкелера для составления математической модели хтп.

• Р азовая загрузка реагента, обработка до заданной степени превращения, разовая выгрузка продукта.

В случае осуществления в реакторе гомогенной реакции, отсутствует переходящий поток раздела фаз, то для этого процесса С/  0.

Характеристическое уравнение реактора периодического действия.

• В системе осуществляется гетерогенная ХР, в стационарном режиме можно пренебречь диффузионным потоком.

1.8. Совместимость понятий при рассмотрении хтп.

Уравнение Дамкелера.

Закрытая система Открытая система

характерно: отсутствует конвективный характерно: конвективный поток

поток вещества(div(C ) = 0); вещества(div(C )  0);

имеет место изменение технологической отсутствует изменение

переменной во времени (С/  0). технологической переменной во

Периодические, нестационарные. времени (С/ = 0).

Непрерывный, стационарный.

Если в системе высока турбулизация потока, то можно принебреч диффузионным потоком вещества. div(Д_igradC_i) = 0.

Если система гомогенная, то отсутствует переходящий поток вещества

K_iC_i = 0.

Если в системе имеется ХР, обязательно наличие источника или стока _i_R  0.

2. Катализ в химической технологии.

Катализ - изменение скорости ХР или её интенсивности в результате воздействия специальных веществ (катализаторы, ингибиторы).

Катализаторы - вещества, которые многократно вступая в промежуточные взаимодействия с исходными реагентами и промежуточными продуктами, изменяют механизм ХР и увеличивают скорость достижения равновесия, при этом по окончание реакции они восстанавливают свои первоначальные свойства.

Катализаторами могут быть: газы, жидкости, твёрдые вещества, по этому по агрегатному состоянию различают: гомогенный катализ - все компоненты ХР, включая и катализатор в одной фазе; гетерогенный катализ - есть другая фаза, т.е. есть поверхность раздела фаз.

По механизму действия различают следующие процессы:

• Каталитические реакции - где осуществляются ОВ процессы (Ме, оксиды или сульфиды Ме);

• Каталитические процессы в которых протекает кислотно - основное взаимодействие (передача ионов Н⁺, ОН^-, катализаторы: кислоты, основания, индифферентные растворы пропитанные ими).

• Каталитические процессы с автокаталитическими реакциями (промежуточные продукты - катализаторы).

• Различают положительный (, катализаторы) и отрицательный катализ (, ингибиторы).

Сущность ускоряющего или замедляющего воздействия катализатора заключается в изменении реакционного пути, в результате чего изменяется и энергия активации.

A+BR A+BR

Без катализатора С катализатором

A+BAB* A+kt↔Akt*

AB*R Akt*+BABkt*

ABkt*kt+R

В промышленности основным видом каталитическокого процесса является гетерогенный катализ с использованием твёрдого катализатора или твёрдого носителя, пропитанного катализатором.

2.1. Характеристики катализаторов (на примере твёрдых).

• Производителльность - количество продукта, полученное в единицу времени с единицы объёма катализатора.

• А ктивность - показывает насколько снижает катализатор энергию активации ХР.

Чем больше снижается энергия активации, тем выше активность.

• В ремя контактирования. Различают фиктивное и действительное время контактирования.

 _фикт = V_R/B, с; на практике, как правило пользуются фиктивным.

_факт = V_факт^kt, с.

• Температура зажигания - минимальная температура при которой каталитический процесс идти с достаточной для практических целей скоростью (чем ниже температура, тем выше активность).

• ИзбирательносЂь (селективность) - способность катализатора изберательно ускорять целевую реакцию при наличии нескольких побочных.

• Механическая прочность - характеризует способность катализатора противостоять механическим воздействиям. Зависит от способа изготовления, от пористости зерна катализатора.

• Отравляемость - снижение его активности под действием малых количеств веществ, называемых ядами (примеси исходных реагентов, продукты реакции). При отравлении катализатора на внешней и внутренней поверхности либо образуется химическое соедениние, либо происходит адсорбция, вследствии чего затрудняется доступ реагента к поверхности катализатора. Различают обратимую (возможна регенерация, при этом образовавшиеся на поверхности вещества удоляются и активность восстанавливается) и необратимую отравляемость катализатора. Яды: H₂S, соединения As; синильная кислота.

Твёрдые катализаторы в промышлености чаще всего выпускают в виде таблеток, гранул, зёрен.

Твёрдый католизатор: смесь нескольких компонентов - собственно вещество катализатора (жидкости, Ме, оксиды Ме).

Трегеры (носители) - пористые индеферентные вещества на внутреннейц и внешней поверхности которых наносится катализатор (носители искусственные: кокс, керамика, силикагель{SiO₂ в активной форме}; естественные: пемза, уголь каолин).

Промоторы (активаторы) - вещества будучи добавленными в незначительных количествах в катализатор резко повышают его активность.

Методы получения ктализаторов:

• Осаждение гидроокисей с последующей формовкой зёрен, прокалкой, для придания им механической прочности - осаждённые катализаторы.

• Совместное прессование порошков с получением катализатора в виде таблеток.

• Сплавление нескольких веществ с последующей грануляцией и выщелачиванием - катализаторы скелетного типа.

• Пропитка пористого носителя раствором, содержащим катализатор, с последующей сушкой и прокалкой.