Д-- 3. Оптимальные условия проведения химических реакций

Знание законов химического равновесия позволяет решать, не прибегая к опыту, многие важнейшие задачи производственной практики и научно-исследовательской работы. Главными из них являются определение условий проведения химической реакции и возможности ее протекания в том или другом направлении, нахождение предела ее протекания, выбор оптимального режима, повышение выхода продукта реакции. [c.13]

ОПТИМАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ [c.102]

В основе расположения материала по синтезу органических соединений лежит механизм реакции, или тип превращения. Исключение составляет раздел Синтезы с применением ароматических диазосоединений . Принятое в пособии расположение материала должно быть использовано для более глубокого понимания студентом требований к условиям проведения реакций, протекающих по различным механизмам, причин выбора того или иного растворителя, катализатора, температурного режима, появления в процессе синтеза наряду с целевыми продуктами побочных. Это должно способствовать формированию у студента научного подхода к прогнозированию оптимальных условий проведения химического эксперимента. [c.5]

Функции (У. 12) позволяют решать и ряд более сложных задач, в частности, задачу нахождения оптимальных условий проведения химических реакций. [c.179]

Решение задач, связанных с отысканием оптимальных условий проведения химических реакций, несомненно играет важнейшую роль в общей организации химического производства, так как зачастую позволяет при этом же аппаратурном оформлении и тех же затратах сырья получить большой выход полезной продукции или повысить ее качество. Кроме того, химические процессы решающим образом влияют на > экономику производства, поэтому существенное значение приобретает экономически обоснованный выбор эксплуатационных параметров химических реакторов. В данном разделе изучены оптимальные условия для ряда простейших реакций, проводимых в различных аппаратах, с учетом разных экономических оценок эффективности процессов. При этом рассмотренные ниже примеры могут явиться иллюстрацией возможностей использования методов исследований функций классического анализа для решения частных задач оптимизации химических реакторов. [c.108]

Она является функцией тока чем выше плотность тока, тем больше значение поляризации. Если потенциал становится более отрицательным, поляризацию называют катодной, если более положительным — анодной. Возникновение поляризации обусловлено замедлением электродного процесса. Можно считать установленным тот факт, что в основе зависимостей ф —/ и Дф —/ лежат кинетические закономерности, характерные для данной электродной реакции. Методы изучения особенностей поляризационных кривых потенциал — плотность тока называют вольтамперометрией. Любой электродный процесс представляет собой сложную гетерогенную реакцию, состоящую из ряда последовательных стадий. Скорость многостадийной реакции определяется скоростью наиболее медленной стадии. Это представление справедливо и для электрохимической реакции. Возникновение электродной поляризации связано поэтому непосредственно с той стадией, которая определяет скорость всего процесса. Если изменить ход процесса, т. е. увеличить его скорость, то и налагаемое напряжение может уменьшиться и стать меньше обратимого потенциала. Уменьшение электродного потенциала по сравнению с обратимым и процесс, обусловливающий его, называют деполяризацией. Значение поляризационных и деполяризационных явлений при практическом использовании неравновесных электрохимических систем велико. Потенциалы поляризованных электродов определяют напряжение электрохимической цепи, а следовательно, и напряжение на клеммах химического источника тока, т. е. определяют энергетические затраты. Поэтому особенно важен выбор оптимальных условий проведения электрохимического процесса. [c.203]

Современное производство синтетических каучуков, охватывающее десятки типов и сотни марок эластомеров, относится к одной из наиболее сложных отраслей промышленности органической технологии. Сложность эта характерна и для химических процессов, позволяющих получать макромолекулы с заданным строением и свойствами, а также для технологических процессов, призванных обеспечить оптимальные условия проведения химических реакций полимеризации и поликонденсации, сохранение структуры и свойств полученных эластомеров в ходе их обработки вплоть до получения товарного продукта. [c.3]

Значение поляризационных явлений при практическом использовании неравновесных электрохимических систем очень велико. Потенциалы поляризованных электродов определяют напряжение на электролизере и на клеммах химического источника тока, а следовательно, и энергетические характеристики электрохимических систем. При выборе оптимальных условий проведения электрохимических реакций необходимо учитывать природу и величину перенапряжения, поскольку они определяют многие характеристики процесса, например структуру катодных металлических осадков, переход в продукт [c.499]

Задача выбора оптимальных условий проведения фотометрической реакции облегчается, если уже известны некоторые физико-химические характеристики исходных компонентов и продукта реакции Куст комплекса, /Сд сс реагента). [c.41]

Предложена новая индикаторная реакция для определения Ш(У1) в химических реактивах, используемых в оптическом стекловарении, основанная на каталитическом действии Ш в реакции окисления о-фенилендиамина пероксидом водорода, протекающей в слабокислой и нейтральной средах (pH 4,5—6,0). Найдены оптимальные условия проведения реакции. Предел обнаружения У 5-10 мкг/мл. Избирательность предложенной реакции выше, чем у известных методов, что позволило разработать методики анализа некоторых веществ без выделения W. Табл. 2, рис. 3, библиогр. 6 назв. [c.239]

По вопросу о сепарации в кипящем слое материалов, различающихся по плотности и размеру частиц, к началу работы имелись лишь немногочисленные литературные данные. На основании их не представлялось возможным создать конструкцию реактора, в котором одновременно с химической реакцией протекала бы и сепарация. В результате систематических исследований в этом направлении была разработана конструктивная схема аппарата, которая позволяет достигнуть оптимального сочетания условий проведения химической реакции с условиями сепарации, так как последние регулируются независимо от условий работы реакционной зоны. Для этой основной схемы, так же как и для ряда других, исследованы различные характеристики, в частности влияние скорости в колонне, расхода песка и ряда конструктивных факторов. Это позволило сконструировать более крупные модели диаметром 150 и 300 мм. [c.324]

Постановка задачи оптимального управления процессами в кипящем слое чаще всего сводится к выбору наивыгоднейшего сочетания условий проведения химических реакций, полностью обусловленных характером перерабатываемого сырья и технологического процесса и условиями переноса массы и тепла, связанных в основном с гидродинамическим режимом, который зависит от физических характеристик перерабатываемой твердой и газовой фаз и от выбранных вертикальных скоростей псевдоожижаю-щего агента и нагрузки по твердой фазе. [c.23]

В настоящее время происходит интенсивное накопление экспериментальных данных о термодинамических свойствах различных веществ и термодинамических параметрах химических реакций. Это приводит к качественно новым возможностям — на основе справочных данных расчетным путем определять положение равновесия, тепловые эффекты и другие термодинамические параметры для большого числа реакций, не прибегая к непосредственному экспериментальному определению этих величин, которое обычно бывает гораздо более трудоемким, более длительным и даже не всегда доступным. Особенно важно, что такие расчеты позволяют дать сравнительную оценку и найти оптимальные условия проведения реакции. [c.6]

Противоток (схема 2) применяют для реализации оптимальных условий массо- и теплообмена (проведение химических реакций, поглощение газов, растворение твердых тел, охлаждение продуктов реакции, нагревание исходных веществ и т. д.). [c.166]

На настоящем этапе исследований в микроволновой химии важно определить оптимальные условия проведения микроволновых синтезов для пол) ения максимального выхода целевых продуктов и провести корректные кинетические расчеты параметров уравнения Аррениуса при проведении реакций с применением микроволнового и термического нагрева в сопоставимых условиях с тем, чтобы определить истинное влияние МВИ на скорость химических реакций. [c.191]

Эти особенности жидкофазного окисления в ряде случаев обеспечивают более эффективное использование сырья и энергетических ресурсов по сравнению с парофазным, что является решением одной из основных проблем экономики химической промышленности. При разработке технологии процесса окисления чрезвычайно важной задачей является выбор оптимальных условий проведения реакции, так как от этого зависит не только выход продуктов, но и размер капитальных затрат при создании промышленного производства. Рациональный путь нахождения таких оптимальных условий во многом связан с выявлением кинетических закономерностей и механизма окислительных превращений. [c.7]

По своему химическому поведению аминогруппа в компонентах нуклеиновых кислот наиболее близка, по-видимому, к аминогруппе ароматических аминов, содержащих сильные электроноакцепторные заместители, например к аминогруппе п-нитроанилина. Дополнительное осложнение состоит здесь, однако, в том, что даже простейшие производные данного ряда (нуклеозиды) содержат также и другие функциональные группы, способные вступать в реакцию с электрофильными реагентами. Это атомы азота пиридинового типа в гетероциклическом ядре, гидроксильные группы остатка моносахарида. При переходе от нуклеозида к нуклеотиду проведение реакции осложняется еще больше за счет появления в молекуле функциональной группы с сильными нуклеофильными свойствами — остатка фосфорной кислоты — создается возможность новых побочных реакций. При реакциях с олиго- и полинуклеотидами вследствие таких побочных реакций могут возникать три-замещенные производные фосфорной кислоты, в которых крайне облегчена атака нуклеофильных агентов на атом фосфора, что может приводить к расщеплению полимерной цепи. Поэтому подбор оптимальных условий проведения реакции по экзоциклическим заместителям ядер на полинуклеотиде является обычно достаточно трудной задачей. [c.402]

Традиционный классический метод изучения сложных химических процессов и определения оптимальных условий проведения реакций состоит в том, что исследуется влияние одного параметра при постоянстве остальных. Например, при выявлении оптимальных условий фотометрического определения обычно изучают влияние концентрации реагентов, pH раствора, времени развития окраски и других факторов на оптическую плотность раствора в некотором спектральном интервале. Изучение влияния каждого фактора при постоянстве остальных требует больших затрат времени и средств, а порядок изучения факторов определяется, в основном, личным опытом и интуицией исследователя. Современные статистические методы планирования эксперимента позволяют отыскивать оптимальные условия проведения реакции при значительном сокращении числа опытов. [c.366]

Создание наиболее благоприятных (оптимальных) условий для проведения химических реакций [c.334]

Влияние температуры на скорость химической реакции необходимо рассматривать для нахождения оптимальных условий проведения химико-технологического процесса. Рассмотрим два различных случая 1) процесс необратимый и 2) процесс обратимый. [c.109]

Рассматривая все многообразие реакторных устройств, применяемых в настоящее время в химической промышленности, можно сделать следующий вывод. Во всех реакторах происходят определенные физические процессы (гидродинамические, тепловые и диффузионные), с помощью которых создаются оптимальные условия проведения собственно химического превращения вещества (химической реакции). Для осуществления этих процессов в структуре реакторов есть типовые конструктивные элементы, широко применяемые в аппаратах для проведения собственно физических процессов (мешалки, контактные устройства, теплообменники и т. д.). Поэтому все химические реакторы можно рассматривать как комплексные аппараты, состоящие из известных конструктивных элементов, большинство из которых отдельно используется для проведения технологических операций, не сопровождающихся химическим превращением перерабатываемых веществ. Число таких конструктивных сочетаний, а значит, и типов реакторов очень велико, что объясняется многообразием и сложностью протекающих в них процессов химического превращения веществ [12—14]. [c.475]

Основой содержания курсового и дипломного проектирования по технологии неорганических веществ является выполнение расчетов по составлению материальных и тепловых балансов, расчетов по определению размеров аппаратуры и ее конструированию. В основе этих расчетов лежат уравнения химических реакций, термодинамические подсчеты возможных выходов или скорость протекания самих реакций. Особенно важной частью дипломного проекта является определение на основе физико-химических расчетов скорости протекания процесса, размеров аппаратов или производительности проектируемых аппаратов и установок. Выбор оптимальных условий проведения реакции, обеспечивающих наилучшие техно-эконо-мические показатели, требует глубоких знаний физической химии, химической технологии, процессов и аппаратов и других сопряженных отраслей науки и правильного использования их при проектных исследованиях. [c.4]

В настоящее время происходит интенсивное накопление экспе- риментальных данных о термодинамических свойствах различных веществ и термодинамических параметрах х мических реакций. Это приводит к качественно новым возможностям — на основе справочных дан ых расчетным путем определять положение рав- новесия, тепловые эффекты и другие термодинамические параметры для большого числа реакций, не прибегая к непосредственному экспериментальному определению этих величин, которое обычно бывает гораздо более трудоемким, более длительным и даже не всегда доступным. Особенно важно, что такие расчеты позволяют дать сравнительную оценку и найти оптимальные условия проведения реакции. , Эти возможности уже в настоящее время распространяются на сотни тысяч разных реакций и продолжают быстро расти как в направлении охвата все большего числа веществ и реакций, так и в направлении увеличения диапазона температур, доступного для такого расчета. Одновременно повышается точность и надежность результатов расчета. Вместе с тем быстрое расширение круга химических соединений, находящих применение в тех или других отраслях новой техники, привело к тому,что экспериментальное определение термодинамических параметров различных веществ и реакций не успевает удовлетворять все возрастающую потребность в новых данных. [c.7]

Наиболее целесообразно проведение химических реакций, в том числе и цепных, при турбулентном режиме течения жидкости в трубчатке. При этом обеспечиваются оптимальные условия для теплопередачи, имеющие большое значение для реакции с значительным тепловым эффектом. Кроме того, при турбулентном режиме течения жидкости в трубчатке явления диффузии не имеют существенного значения и их можно не учитывать при расчете аппаратов непрерывного действия. [c.43]

Без химической термодинамики немыслимо правильное и высокоэффективное осуществление процессов в химической технологии — в производстве неорганических веществ, в промышленности органического синтеза, в нефтехимии и углехи-мии, в металлургии и во многих других отраслях промышленности — словом, везде, где приходится сталкиваться с веществами и их взаимодействием. Важнейшее значение имеет выбор оптимальных условий проведения химических реакций (давление, температура, соотношение компонентов) для достижения максимальной производительности аппаратуры при минимальных энергетических затратах. Ограничимся лишь одним, отнюдь не самым важным, примером без термодинамических исследований твердофазных реакций немыслимо теоретическое обоснование процессов производства цемента, керамики, стекла, а также коррозии огнеупоров. Только, располагая значениями термодинамических свойств индивидуальных веществ и растворов, можно найти максимальный выход продуктов реакции в зависимости от состава исходной смеси, температуры, давления, что необходимо для выбора путей промышленного осуществления процессов и для проектирования производственных установок. Термодинамические параметры являются необходимым фундаментом при создании материалов с заданной совокупностью свойств, в частности, материалов для новой техники, которые должны эксплуатироваться в самых различных условиях — при высоких температурах, глубоком вакууме, действии радиации — тугоплавкие соединения, полупроводники, сверхчистые материалы и т. д. (см. например, 31). [c.7]

Одиако собствеиным поглощением в растворах в видимой части спек1ра обладает лишь ограниченное число веществ. Поэтому в спектрофотометрии используют различные химические реакции образования соединений, которые поглощают излучение. Чаще всего используются реакции комплексообразования. Определяя оптимальные условия проведения фотометрических реакций, химик-аналитик прежде всего вынужден изучить процессы комплексообразования. С этой целью может быть использован тот же метод спектрофотометрии. Таким образом, любое спектрофотометрическое определение состоит в основном из двух этапов а) проведения химических реакций для получения систем, удобных для фотометрирования (фотометрическая реакция) б) измерения поглощения приготовленного раствора. [c.460]

Предварительный анализ химической концепции нового метода — это первый этап оформления технологического процесса. Если такой анализ не выявляет никаких принципиальных недостатков концепции, предпринимаются исследования в лабораторном и чет-вертьпромышленном масштабе. Цель их — исследование химических процессов, т. е. статики, кинетики и механизма процесса, определение достигаемых выходов, приблизительное установление оптимальных условий проведения основной реакции, испытание наносимых на оборудование покрытий и т. д. [c.343]

ААетод математического моделирования позволяет установить условия проведения химического процесса в промышленном реакторе на основе оптимальных условий, полученных для него в лабораторных опытах, с использованием кинетических и гидродинамических закономерностей для этой реакции. Оказывается, что условия проведения химической реакции, которые в масштабе лабораторных опытов были оптимальными, перестают быть таковыми при увеличении размера реактора. Это объясняется тем, что при изменении масштаба аппарата меняются условия массо- и теплопередачи. Поэтому реакцию в промышленном реакторе нужно проводить при другой температуре, при другом составе реакционной смеси и т. п. Обычно после лабораторных опытов проводят крупнолабораторные опыты и полупромышленные испытания, в которых дополнительно уточняют требуемые условия проведения процесса. Это удлиняет срок использования результатов лабораторных исследований в промышленности до 4—5 лет. [c.437]

Микрокинетические исследования позволяют определить маршруты реакций и выбрать наиболее достоверный и.з них, а также рассчитать порядок и константы скоростей реакций. Эти исследования проводят в лаборатории таким образом, чтобы изучить кинетику химической реакции в чистом виде , без влияния условий перемешивания реагентов, тепловых и диффузионных эффектов и дифференциальных, проточно-интегральных или циркуляционных реакторах. При постановке лабораторных микрокинетических исследований опыты осуществляют с использованием современных научных методов экспериментирования — направленного многофакторного эксперимента, при котором одновременно изменяют несколько наиболее существенных параметров и целенаправленно обеспечивают выход процесса в оптимальны11 режим . При проведении микрокинетических исследований обязательно применяют ЭВМ, на которой быстро просматривают все возможные решения кинетических уравнений и выбирают наиболее достоверный маршрут химической реакции при разных температурных условиях. Использование научного метода направленного многофакторного эксперимента ЭВМ резко сокращает число необходимых опытов и позволяет определить оптимальные условия течения химической реакции. В связи с этим обязательной составной частью оборудования химической лаборатории должна быть ЭВ1 [ (на рис. УН-18 аналоговая машина). - [c.483]

Проведен анализ литературных и патентных источников по окислению D-глюкозы и этиленгликоля. Разработаны методики гетерогенно-каталитического окисления D-глюкозы и этиленгликоля молекулярным кислородом, приготовления новых катализаторов и их модификации разработаны методы анализа реакционной массы. Изучена каталитическая активность синтезированных катализаторов (Pd-Bi/Сибунит) в реакции селективного окисления D-глюкозы. Определены оптимальные условия проведения процессов окисления D-глюкозы и этиленгликоля при варьировании следующих параметров интенсивности перемешивания, температуры, количества субстрата, катализатора и подщелачивающего реагента, скорости подачи кислорода. Показано, что скорость и селективность процесса существенно зависят от pH среды и температуры. Получены результаты по определению характеристик катализатора, реакционной смеси субстрата и продукта физико-химическими методами ИК-, РФЭ-спектроскопией, рентгенофлюоресцентным анализом, электронной микроскопией дериватографическим анализом. Данные РФЭ-спектроскопии показали что в биметаллическом катализаторе Pd-Bi/Сибунит (в окислении D-глюкозы) - содержится как Pd (0) так и Pd (2+), а висмут в состоянии Bi(3+). Данные дериватографического анализа показали, что катализатор Pd-Bi/Сибунит устойчив при температурах до 400 С, что удовлетворяет условиям эксперимента. Методом ИК-спектроскопии, по анализу смещения характеристических полос субстрата до и после координации с катализатором, установлено, что имеет место существенное взаимодействие катализатора с субстратом. В каталитическом окислении этиленгликоля оптимизирован реакционный узел и условия процесса окисления этиленгликоля в стационарном слое катализатора. [c.67]

Второй раздел химической кибернетики, занимающийся разысканием оптимальных условий проведения химического процесса, пшроко использует как классические методы вариационного исчисления, так и новейшие достижения современной математики — динамическое программирование и принцип максимума. В качестве простейшего примера можно указать уже упоминавшийся выше случай параллельных реакций с разными энер ГИЯМИ активации. При осуществлении подобного процесса в каталитическом реакторе идеального вытеснения выгодно повышать температуру катализатора вдоль слоя по мере выгорания исходного вещества. Оптимальное распределение температуры в слое для реакции получения окиси этилена рассчитано в работе Слинь- [c.470]

Из физико-химических характеристик 1реакций дегидрирования бутана и бутиленов был сделан вывод, что оптимальные условия проведения этих реакций неодинаковы. Этим объясняется, что первоначально в промышленности был осуществлен двухстадийный процесс, обеспечивающий сравнительно высокий выход бутадиена— до 65%. Однако сейчас все шире распространяется одностадийный процесс. [c.230]

Хотя первые попытки использования реакции нуклеофильного замещения для синтеза новых производных целлюлозы были сделаны свыше 30 лет тому назад (например, при синтезе амино- и хлордезоксицеллюлозы ), систематическое изучение возможности применения этого интересного и перспективного метода направленного изменения химического состава, а следовательно, и свойств производных целлюлозы начато только в последние годы. Ряд закономерностей, определяющих оптимальные условия проведения этих реакций, не выяснен и до настоящего времени. [c.21]

Первые попытки использования реакции нуклеофильного замещения ОН-групп для синтеза новых производных целлюлозы были сделаны более 50 лет тому назад (например, при синтезе амино- и хлордезоксицеллюлозы [30]). Однако систематическое изучение возможности применения этого интересного и перспективного метода направленного изменения химического состава, а следовательно, и свойств производных целлюлозы начато только в последние годы. Ряд закономерностей, определяющих оптимальные условия проведения этих реакций, не выяснен и до настоящего времени. Наибольший научный и практический интерес, по нашему мнению, представляет исследование зависимости скорости и направления реакции от природы растворителя, строения замещаемой группы и нуклеофильного реагента. [c.23]

Во всех специальных дисциплинах специальности Химическая технология органических веществ большое внимание уделяется вопросам реализации принципов создания безотходных ресурсо-и энергосберегающих технологий. В частности, в курсе Теоретические основы реакционных процессов наибольшее внимание уделяется реализации следующих принципов созданию малостадийных и в пределе одностадийных химических процессов разработке процессов, имеющих высокую избирательность (селективность) применению методов, позволяющих одновременно получать несколько целевых продуктов совмещению нескольких реакций, направленных на получение одного и того же продукта разработке процессов с малым энергопотреблением. Реализация этих принципов базируется на глубоком изучении термодинамики реакционных процессов, подборе соответствующих каталитических систем и выборе оптимальных условий проведения реакций на основе выявления кинетических закономерностей. [c.531]

Как справедливо отмечает Л. П. Адамович ДЗ], затраты на правильно проведенное теоретическое обоснование вполне компенсируются получением наилучшего Йарианта аналитической прописи, а экспериментально найденные аналитические характеристики, которые ранее не были известны, кроме того, имеют и самостоятельное научное значение. Правда, при разработке методик и установлении оптимальных условий проведения анализа необходимо совершенно четко представлять к не переоценивать как возможности, так и ограничения теоретического прогнозирования. Так, следует учитывать, что количественная информация, полученная на основе расчета, справедлива только в условиях достигнутого равновесия. Теоретические расчеты позволяют высказывать прогнозы лишь с точки зрения термодинамики рассматриваемых равновесий и не учитывают влияния кинетических факторов, которые иногда вопреки термодинамическим прогнозам могут настолько затормозить химическое равнбвесне, что результаты получаются противоположными ожидаемым. Это в первую очередь относится к так называемым инертным (хелатированным) комплексам [30], реакции с которыми протекают, как правило, очень медленно. [c.8]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология