Лекция №2

Степень превращения – отношение количества вещества, вступившего в реакцию к начальному количеству вещества.

В том случае, если исходные реагенты находятся в стехиометрическом соотношении, степени превращения по реагентам совпадают.

В подавляющем большинстве случаев реагенты подаются в нестехиометрическом соотношении, поэтому практическую ценность имеет степень превращения вещества, находящегося в недостатке.

Выход продукта – отношение производительности по продукту к максимально возможной производительности по рассматриваемому веществу.

В принципе, выход по продукту численно совпадает со степенью превращения ключевого компонента. Степень превращения обозначается Х, а выход продукта – f с подстрочным индексом, указывающим на вещество, по которому взят это показатель.

, Х_SO2, f_SO3.

Расходный коэффициент – это количество исходного реагента, которое необходимо для производства единицы количества продукта.

Различают теоретический расходный коэффициент, который рассчитывается на основании стехиометрического уравнения и практический расходный коэффициент, который учитывает чистоту сырья и степень превращения сырья.

Теоретический расходный коэффициент рассчитывается:

по SO₂

Для технических расчетов принимаем, что газы SO₂ и SO₃ идеальны, то 1 кмоль занимает объем 44.8 м³.

Таким образом, отношение заменяют отношением молярных масс.

0.8=64/80 (отношение молярных масс)

Селективность – величина, которая используется в том случае, если в реакторе могут протекать одновременно 2 и более реакции.

Интегральная селективность – это отношение производительности по ключевому компоненту в целевой реакции к суммарной производительности по ключевому компоненту по всем реакциям, протекающим в реакционном объеме.

Величина интегральной селективности может меняться от 0 до 1. Если интегральная селективность равна единице, то все побочные реакции заблокированы. Если она равна нулю, то не протекает целевая реакция.

I. 4NH₃+5O₂=4NO+6H₂O

II. 4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O

Система в упрощенном виде для процесса окисления NH₃ в производстве азотной кислоты. Очевидно, что I реакция является целевой, поскольку получается оксид азота, который в дальнейшем превращается в диоксид и адсорбируется с образованием азотной кислоты. II реакция – побочная, так как с трудом полученный аммиак расходуется на производство азота, который используется при синтезе аммиака.

Здесь селективность – это производительность по NH₃ I реакции, отнесенная к производительности по NH₃ в I реакции и производительности по NH₃ во II реакции:

Селективность

В производстве азотной кислоты считается приемлемым, если селективность получается в порядке 0.94.

Такая селективность достигается двумя путями:

1. Использование селективных катализаторов.

В настоящее время в реакторах окисления SO₂ используют два катализатора.

1 секция – стандартные традиционные катализаторы в виде платиновых сеток.

2. секция - блочные катализаторы ИК42, активный компонент-железо.

2. Увеличив концентрацию О₂ мы увеличим производительность по первой реакции, но уменьшим концентрацию NH₃. Поэтому надо искать оптимальную концентрацию О₂.

Дифференциальная селективность – отношение скорости целевой реакции к сумме скоростей всех реакций, протекающих в реакционном объеме. Меняется в интервале от 0 до 1 и обозначается ’.

Производительность – изменение количества вещества в единицу времени. Производительность по веществу – разность между конечным и начальным количеством вещества.