Скорость технологических процессов. Основные формулы скорости процессов. Способы увеличения скорости, увеличения движущей силы процесса и увеличения константы скорости.
Скорость технологического процесса есть величина, результирующая скоростей прямой, обратной и побочных реакций, а также диффузией исходных веществ в зону реакции и продуктов из зоны.
Скорость производственного процесса определяет производительность соответствующих аппаратов, их размеры и их количество, практически скорость процесса рассчитывается на основе практического выхода продукта за время или через константу скорости процесса.
Основные формулы скорости процесса:
1. Для гомогенных реакций согласно закону действующих масс
u = k × DC (1)
2. Для гетерогенных процессов, при котором вещества переходят из одной фазы в другую уравнение массопередачи записывается в виде
u = k × FDC (2)
где DC – движущая сила процесса
F – поверхность соприкосновения взаимодействующих фаз, определяемая гидродинамическими
условиями процесса.
Константа скорости процесса является сложной величиной, зависящей не только от химических свойств реагирующих веществ, но и от их физических свойств, конструкции аппарата, скоростей потоков реагирующих масс или степени перемешивания в гомогенной среде. При обследовании существующих производств, при исследовании новых процессов определяют опытные значения константы скорости при различных условиях.
|
|
|
Способы увеличения скорости процесса:
Одной из основных задач является использование всех путей для увеличения скорости технологического процесса. Анализ путей производится с помощью уравнений (1) и (2), согласно которых для увеличения скорости процесса следует найти способы увеличения определяющих величин DС, К и F.
Затем выбирают наиболее рациональное из этих способов, т.е. требующее наименьших производственных затрат для достижения максимальной скорости процесса.
Увеличение движущей силы процесса может достигаться путём:
а) Увеличения концентрации взаимодействующих компонентов в исходных материалах
б) Отвода продуктов реакции из реакционной зоны
в) Смещения равновесия изменением температуры и давления
а) Способы увеличения концентрации полезных компонентов в сырье определяется агрегатным состоянием материала. Процесс увеличения концентраций полезного компонента в твёрдом материале называется обогащением, а применительно к газовым и жидким смесям называется концентрированием.
|
|
|
Вышеупомянутые способы применяются не только для увеличения концентрации, но и для улучшения качества продукции, путем выделения из неё примесей.
б) Отвод продуктов реакции из реакционной зоны приводит к увеличению суммарной скорости реакции. За счёт увеличения скорости обратной реакции и за счёт снижения или полного устранения величины Ср
DC = СД - СР
где СД – действительная концентрация компонентов в передающей фазе в данный момент времени
СР – концентрация этого же компонента в той же фазе при равновесии
Из газовой смеси продукт реакции может отводиться путём конденсации, избирательной абсорбции или адсорбционных методов. Из жидкой смеси продукт реакции отводится в зависимости от его свойств путём осаждения кристаллов, десорбции в виде паров или адсорбции на твёрдом поглотителе, из которого выделяется затем продукт при нагревании.
в) Изменение давления в процессах с участием газовой фазы равносильно увеличению концентрации газового компонента, так как приводит к увеличению числа сталкиваний взаимодействующих молекул. Давление применяется тогда, когда прямое увеличение концентрации невозможно или нерационально.
|
|
|
Регулирование температуры как средство увеличения движущей силы применяется главным образом в сорбционных процессах и десорбционных процессах.
Увеличение константы скорости процесса может достигаться путём:
а) увеличения температуры взаимодействующей системы
б) применения катализаторов
в) усиления перемешивания реагирующих масс (турбулизация систем)
Влияние температуры реагирующих масс на константу скорости реакции для большинства процессов, идущих в кинетической области описывается формулой Аррениуса
Данная формула для применения в расчетах логарифмируется и приводится к виду
где К1; К2 – константы скорости при температуре Т1; Т2
Е – энергия активации
R – газовая постоянная
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 1847; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!