ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние давления па скорость газофазных процессов из "Основы химической технологии" В отличие от необратимых реакций влияние гемпературы на скорость обратимых реакций имеет более сложный характер, так как скорость прямой и скорость обратной реакций характеризуются разными энергиями активации, а значит и разной чувствительностью к изменению Т. Для обратимой экзотермической реакции Е2 Е, для эндотермической — энергия активации прямой реакции (El) выше, чем обратной (Е2). Для простых обратимых реак-к-. [c.55] В случае экзотермической реакции влияние температуры на кинетический фактор (константа скорости) и термодинамический фактор (константа равновесия) противоречиво с ростом Т увеличивается к и уменьщается Кс (рис. 4.3). Это приводит к экстремальной зависимости изменения скорости процесса от температуры. Если в уравнение (4.16) подставить соответствующие значения йоь ь Са, о, то можно построить график зависимости и от Т для определенного значения Ха (рис. 4.4, а). Если таким же образом построить графики для других значений Ха Х, Х2, Хг, Х4), то можно показать, что с увеличением степени превращения скорость реакции снижается, а температуры, соответствующие максимальным скоростям, Гопт, ь 7 опт, 2,. .. (оптимэльные температуры) уменьшаются (рис. 4.4, б). [c.56] При проведении процессов с обратимой эндотермической реакцией влияние температуры на константу скорости и движущую силу процесса однозначно с ростом Т увеличивается и к, и Кс, входящая в состав движущей силы в уравнении (4.16). С помощью уравнения (4.16) несложно получить графическую зависимость скорости реакции от температуры для разных степеней превращения (рис. 4.6). А зависимость Хд и пропорциональной ей средней скорости процесса и = Сд.оХд/т от Т при постоянстве заданного времени контакта изображена на рис. 4.7. [c.57] Общая закономерность влияния температуры на скорость обратимых реакций заключается в гом, что при малых степенях превращения и низких температурах преобладает фактор повыщения константы скорости прямой реакции, а при высоких температурах сказываются термодинамические ограничения, затормаживающие рост эндотермических процессов и уменьщающие значения степеней превращения в экзотермических процессах. [c.58] Если энергия активации побочной реакции выще, чем основной, т. е. Д5 О, то для повыщения избирательности необходимо уменьшать температуру. Однако, если при этом сохраняется постоянным время реакции т, неизбежно уменьшается скорость образования продукта В, степень превращения исходного вещества А и, как правило, понижается выход целевого продукта (рис. 4.8, а). [c.58] Таким образом, задача технолога в этой ситуации найти рациональную степень снижения температуры, обеспечивающую повыщение избирательности при допустимом снижении производительности н выхода продукта. [c.59] Более просто рещается задача повыщения избирательности при 1 Ео (рис. 4.8,6). В этом случае увеличение температуры повышает избирательность, степень превращения Ха и, как следствие, выход Фв и производительность. [c.59] Как И при рассмотрении параллельных реакций, несложно сделать вывод, что при ДЯ О для повыщения избирательности целесообразно уменьшать температуру, а при О — ее увеличивать. В последнем случае растет также выход целевого продукта, его количество, получаемое в единицу времени, степень превращения исходного вещества. [c.59] Таким образом, с увеличением давления Робщ скорость гомогенного процесса растет пропорционально давлению в степени, равной порядку реакции. Чём выше порядок реакции, тем сильнее влияние давления на скорость (рис. 4.9). [c.60] Для обратимых реакций влияние давления на движу-ш,ую силу процесса имеет более сложный характер, так как с увеличением Р растут не только концентрации реагирующих веществ, но изменяются параметры равновесного состояния, входящие в состав выражения движущей силы. Это могут быть равновесные концентрации или равновесная степень превращения. [c.60] Для пояснения сказанного примем, что движущая сила процесса пропорциональна разности фактической и равновесной концентраций реагента А для реакции аА- - ЬВ 0, т. е. [c.60] Если реакция протекает с уменьшением объема реагирующей смеси (а + й), то с увеличением Робщ раст т Сд и снии ается Са. Движущая сила однозначно связана с изменением Ровщ, и скорость реакции возрастает с увеличением давления, при котором протекает реакция. По сравнению с необратимыми реакциями того же порядка влияние роста давления на увеличение скорости обратимых реакций, протекающих с уменьшением объема, как правило, более существенно. [c.60] Для реакции, протекающей с увеличением объема а + Ь с1), зависимость скорости реакции от давления имеет максимум (рис. 4.10). Оптимальное давление, при котором скорость реакции максимальна, зависит от степени приближения реагирующей смеси к равновесию. С увеличением степени превращения оптимальное давление уменьшается. [c.60] При проведении параллельных или последовательных реакций влияние давления эквивалентно изменению концентраций реагирующих веществ. Например, повышение давления во всех случаях увеличивает скорость образования целевых и побочных продуктов. Если порядок основной реакции выше, чем побочной, то увеличивается и выход целевого продукта, и избирательность. [c.61] Для г9Могенных процессов с жидкой фазой влияние давления сказывается на изменении константы скорости реакции. Но это проявляется лишь при высоких давлениях. Например, полимеризацию этилена осуществляют при давлении свыше 100 МПа. [c.61] Вернуться к основной статье