- •2. Химическая технология и защита окружающей среды
- •3. Основные направления в развитии химической промышленности.
- •4. Хтп и их классификация
- •5. Уровни анализа, описания и расчета хтп.
- •6. Основные показатели хтп: степень превращения, выход продукта
- •7. Расходные коэф-ты. Избирательность хтп (φ)
- •Скорость хтп. Способы увеличения скорости
- •9. Материальный баланс процесса.
- •10. Тепловой баланс процесса.
- •11. Задачи термодинамического анализа
- •12. Равновесие Принцип Ле-Шателье и его применение в хт. Равновесная степень превращения
- •13.Константа равновесия и способы ее выражения
- •14. Влияние температуры на константу равновесия, ее расчет
- •15.Общая характеристика гомогенных хтп
- •16. Влияние концентраций реагентов на скорость гомогенных процессов и степень превращения
- •Основное кинетическое уравнение:
- •17. Влияние концентрации реагентов на избирательность гомогенных хтп.
- •18. Температура как фактор повышения скорости процесса и управления выходом продукта реакции (необратимые, обратимые, экзо- и эндотермические реакции)
- •19. Влияние температуры на скорость, избирательность процесса и выход продукта при протекании сложных реакций
- •20. Влияние давления на скорость газофазных реакций
- •1 Влияние давления на скорость необратимых процессов
- •2 Влияние давления на скорость обратимых процессов
- •21. Характер изменения основных параметров хтп во времени
- •22. Принципы расчета оптимальных параметров проведения процессов
- •23. Применение катализаторов в гомогенных системах (гомогенный катализ)
- •24. Общая характеристика гетерогенных хтп.
- •25. Процессы протекающие во внешнедиффузионной области.
- •26. Внутредиффузионная область протекания процессов.
- •27. Кинетическая область протекания процессов.
- •28. Основные методы изготовления и требования к катализаторам.
- •29. Особенности протекания каталитических процессов. Гетерогенные каталитические процессы.
- •Области протекания гетерогенных каталитических процессов.
- •Влияние этих торможений на избирательность Кт.
- •Влияние внутридиффузионных торможений на кинетику процесса.
- •30. Переходные области протекания гетерогенного хтп.
- •31. Моделирование хтп. Общие понятия.
- •37. Основные характеристики потоков и их влияние на хтп
- •38. Протекание хтп в потоке идеального вытеснения (ив)
- •39. Температурные режимы протекания хтп.
- •40. Протекание хтп в потоке полного (идеального) смешения.
- •4 0.1. Технологические расчеты.
- •40.2. Закономерность хтп без теплообмена.
- •41. Теплообмен с окружающей средой как фактор интенсификации хтп в потоке.
- •42. Секционирование реакционной зоны потока смешения.
- •42.1. Методы расчета каскада реакционных зон.
- •43. Сопоставление протекания хтп в различных идеальных потоках.
- •43.1. Процессы без тепловых эффектов ( при изотермическом температурном режиме).
- •43.2. Процессы с большими тепловыми эффектами.
- •43.3. Сравнение по избирательности.
- •44. Протекание хтп в неидеальных потоках.
- •45. Химические реакторы
- •45.1. Классификация
- •46. Основные требования к промышленным реакторам:
- •47. Отклонения реальных реакторов от идеализированных моделей
- •48. Реакторы для гомогенных процессов
- •49. Реакторы для проведения гетерогенных процессов в системе г — ж
- •50. Химико-технологические системы (хтс). Основные определение.
- •51. Моделирование химика-технологической системы
- •52. Организация химико-технологического процесса. Выбор схемы процесса
- •53. Основные условные обозначения технолог.Операторов. Основные способы отражения структуры хтс.
- •54. Технологическая схема хтс. Схемы с открытой цепью и циклические
- •55. Элементы анализа и синтеза хтс.
- •56. Основные типы связей.
- •59. Задачи, решаемые при исследовании хтс.
- •60. Сырьё в химической технологии. Комплексное использование сырья.
- •61. Методы очистки воды для производственных процессов. Очистка сточных вод. Замкнутые водооборотные циклы.
- •62. Очистка газообразных промышленных выбросов.
- •63. Обработка твердых отходов
- •64. Виды энергии, применяемые в химической промышленности. Использование тепла отходящих газов: регенераторы, рекуператоры, котлы-утилизаторы.
- •65. Методы обогащения твёрдых, жидких материалов и газов.
25. Процессы протекающие во внешнедиффузионной области.
При протекании процессов во внешнедиффузионной области лимитирующей стадией является массопередача реагентов из потока к наружной поверхности раздела фаз. В этом случае наблюдаемая скорость процесса равна скорости переноса реагентов из потока к наружной поверхности или отвода продуктов от наружной поверхности в поток.
Диффузия газа или жидкости в пористом теле и химич. взаимодействие в состояние осуществлять реакцию между значительно большими массами реагентов, чем это возможно в рассматриваемых условиях. В таком случае говорят о наличии внешнедиффузионного торможения, препятствующего максимальному использованию возможностей химической реакции. Увеличение разности между потенциально возможной скоростью реакции и фактически наблюдаемой скоростью процесса свидетельствует о повышении диффузионного торможения. Перенос в-ва осуществляющийся за счет молекулярной диффузии, связанной с тепловым движением молекул, и путем конвекции, характеризуемой движением масс газа или жидкости за счет механического воздействия. Конвекция и молекулярный перенос – два независимых параллельно действующих фактора. Молекулярный перенос является определяющим в тонком пограничном слое, в котором конвективный перенос практически отсутствует. В тоже время усиление конвекции, например путем перемешивания, уменьшает толщину пограничной пленки и тем самым облегчает доступ реагентов к поверхности раздела фаз. Вклад молекулярной диффузии в большинстве практических случаев невелики не превышает 10%. Скорость молекул диффузии можно оценить по формуле:
, где Dm- коэффициент молекулярной диффузии; δ- толщина пограничного слоя; Sвнеш - свободная внешняя поверхность раздела фаз; ∆С- разность концентраций реагента в потоке и на поверхности.
Коэффициент молекулярной диффузии зависит от природы и физических свойств компонентов смеси и от Т: Dm=а*Т, где а- постоянный коэффициент.
Скорость конвективного переноса оценивается по формуле: , где β-коэффициент массопередачи, рассчитываемый по эмперическим уравнениям. При совместном вкладе молекулярной и конвективной диффузии для оценки скорости переноса в-ва к поверхности раздела фаз используют значения эффективных коэффициентов диффузии (Дэ), которые рассчитываются также по эмперическим критериальным уравнениям. Основные признаки протекания процесса во внешней До: а) слабая зависимость влияния Т на скорость процесса, обусловленные низким значением Еакт; б)наличие градиента температур между потоком и внешней поверхностью твердого в-ва при проведении реакций с тепловым эффектом. При этом для газофазных экзо- и эндотермических процессов с большим тепловым эффектом эта разность может достигать десятков градусов; в) наблюдаемый порядок реакции не превышает 1, независимо от истинного порядка реакции. Сильное влияние линейной скорости потока или интенсивности перемешивания на наблюдаемую скорость процесса при постоянстве времени константа фаз. Последний фактор используют для определения внешнедиффузионных областей протекания процесса. Для этого изменяют интенсивность перемешивания или скорость потока и измеряют скорость процесса или степень превращения исходного в-ва.
Основным фактором интенсификации процесса, проходящего во внешней диффузионной области или кинетической области является повышение турбулизации в зоне раздела фаз. Это достигается повышением интенсивности перемешивания или увеличением линейной скорости движения жидкой или газовой фаз. Менее существенно повышение температуры, которая сказывается лишь на молекулярной составляющей диффузии. Следует учитывать, что с ростом температуры процесс еще более углубляется во внешнедиффузионную область, так как скорость химической реакции растет быстрее скорости молекул диффузии. Таким образом, несмотря на некоторое увеличение наблюдаемой скорости процесса с ростом температуры, внешнедиффузионные торможения растут и этот способ интенсификации не является функциональным. Скорость процесса растет прямо пропорционально внешней поверхности раздела фаз. При проведении гетерогенного процесса с системами Г-Т или Ж-Т внешнюю поверхность увеличивают в основном за счет измельчения твердой фазы. Однако с уменьшением размера частиц твердой фазы могут уменьшаться значения коэффициента массопередачи и в каждом конкретном случае существует оптимальный размер частиц. В системах Г-Ж поверхность раздела фаз развивают путем организации движения жидкости в виде тонких пленок, распыления жидкой фазы на мелкие капли, диспергирования газа в объеме жидкости методом барботирования, диспергирования жидкости и газа с использованием кинетической энергии газовых струй или за счет механического перемешивания реагирующих фаз. Следует отметить, что в последнем случае с увеличением
Поверхности одновременно растет и коэффициент массопередачи и это прием интенсификации является наиболее рациональным. При протекании процесса внешедиффузионной области движущей силой в уравнении скорости процесса является разность концентраций реагентов в потоке (Сi,o) и на внешней поверхности (Сi,s).
∆С= Сi,o- Сi,s
При этом увеличение Сi,o способствует увеличению наблюдаемой скорости процесса.