Равновесие в технологических процессах и выход продукта

Решение. Синтез метанола из синтез-газа (смесь СО и Нг) по физико-химическим основам процесса и технологическому оформлению аналогичен синтезу аммиака. Так же как и азотоводородную смесь синтез-газ получают конверсией генераторного или природного газа. Условия реакции синтеза метанола, как и синтеза аммиака, требуют высокой энергии активации, она идет с уменьшением объема, обратима, экзотермична и процесс ведут при высоких давлениях и температурах в присутствии активного катализатора. Выход конечного продукта невелик не только вследствие приближения к равновесию, но и благодаря побочным реакциям. Процесс ведут по непрерывной циклической схеме. [c.56]

Приведенные выше примеры равновесия различных гетерогенных химических процессов показывают методы определения максимального равновесного выхода продукта. Однако на практике равновесный состав системы является лишь пределом, к которому надлежит стремиться. Фактическое количество продукта в реальных технологических процессах по целому ряду причин меньше теоретического. Здесь играют роль потери реагентов и продукта, побочные процессы, иногда невозможность создать и поддерживать в производственных условиях оптимальный режим— оптимальные температуру, давление, концентрации реагентов. Основная причина недосягаемости равновесного выхода в большинстве случаев та, что скорость технологического процесса, являющаяся результирующей многих слагаемых, прогрессивно убывает по мере приближения к равновесию. Поэтому фактический выход продукта, учитывающий скорость технологического процесса, всегда меньше единицы (или меньше 100%). [c.131]

Константа равновесия имеет большое теоретическое и практическое значение. Так, ее знание позволяет судить о практической возможности рассматриваемой реакции, а также о глубине ее протекания, т. е. о степени превращения вещества. Если Ка 1, то рассматриваемый процесс протекает со значительным выходом продуктов реакции. Если Ка < 1. то выход продуктов реакции мал и такая реакция считается нетехнологичной, т. е. нерентабельной для технологического применения. [c.138]

Закономерности, влияющие на равновесие технологического процесса, позволяют определить максимальную (теоретическую) степень превращения исходного сырья в готовый продукт или выход продукта. Однако технологический процесс характеризуется не толь ко максимально возможным выходом готового продукта, но и скоростью процесса Именно скорость технологического процесса определяет производительность аппаратов и их количество в технологической схеме. [c.51]

Методы химической технологии. Каков ход исследования при решении задачи создания нового химического производства Опираясь на законы физики, химии и конкретные данные о соответствующих реакциях, исследователь изучает их в лаборатории. Целью исследования на первом этапе является глубокое изучение свойств веществ, участвующих в реакциях, и самих реакций — равновесия и кинетики. С особым вниманием исследователь относится к изучению течения реакций при условиях, близких к намеченным для производства. Сначала проводятся опыты в обычной лабораторной аппаратуре, а затем, с целью приближения к промышленным условиям, в модельной аппаратуре. Модели — это аппараты, уменьшенные и упрощенные по сравнению с промышленными. Опыты на модельных аппаратах позволяют подойти к проектированию. Сначала проектируется и строится полупромышленная установка. На основе опыта ее работы уточняются условия ведения реакций, конструкции аппаратов, определяются показатели процесса (выход продукта, расход энергии, стойкость конструкционных материалов и другие). Если процесс сложен, то строится сначала опытная промышленная установка, снабженная всем необходимым для проведения испытаний, а затем уже сооружаются промышленные установки. Таков путь создания технологических процессов и их совершенствования. [c.10]

Выход реакции обычно значительно ниже теоретического (найденного стехиометрическим расчетом) по следующим причинам 1) обычно перед достижением состояния равновесия реакция получения целевого продукта прерывается (разность скоростей прямой и обратной реакций очень мала) 2) главной реакции часто сопутствуют побочные, приводящие к увеличению расхода исходных веществ 3) в технологическом процессе существуют различные потери, не учтенные в теоретическом расчете. Если влияние этих факторов известно (по работе какой-нибудь промышленной установки), то теоретический расчет можно скорректировать, умножив результат вычислений на определенный в практических условиях коэффициент (меньше единицы). [c.102]

Основные показатели эффективности функционирования элементов ХТС выражают в виде коэффициентов полезного действия (к. п. д.) элементов или величин, характеризующих фактический выход химического продукта из элемента ХТС, которые для технологических процессов собственно химического превращения представляют собой степени превращения химических компонентов, а для технологических процессов межфаз-ной массопередачи — степени межфазного перехода (степени разделения) или коэффициенты извлечения. К. п. д. элементов показывают степень приближения технологического процесса к равновесию. Расчеты к. п. д. требуют знания равновесных соотношений, хотя эти величины определяются в основном кинетикой процесса фактическое число компонентов, вступивших в химическую реакцию, или количество поглощаемого компонента зависит соответственно от скорости химического превращения или от скорости массопередачи. [c.15]

Основные показатели эффективности функционирования элементов ХТС выражают в виде коэффициентов полезного действия (к.п.д.) элементов или величин, характеризующих фактический выход химического продукта из элемента ХТС. К.п.д. элементов характеризуют степень приближения технологического процесса к равновесию. [c.182]

Важными технологическими показателями промышленных процессов служат равновесный выход продукта, определяемый равновесием при данных условиях, и фактический выход продукта (к. п. д.), определяемый как равновесием, так и скоростью процесса. [c.153]

Технологические и принципиальные схемы могут реализовываться в производстве в двух вариантах как схемы с открытой цепью и циклические схемы. Схемы с открытой цепью представляют ряд аппаратов, через которые все реагирующие вещества проходят лишь однократно (проточная схема). Они используются в производствах, в основе которых лежат необратимые или обратимые, но идущие с высоким выходом продукта, процессы, в которых по условиям равновесия может быть достигнута высокая степень превращения сырья без выделения [c.144]

Скорость технологического процесса по целевому продукту есть результирующая скоростей прямой, обратной и побочных реакций, а также диффузии исходных веществ в зону реакции и продуктов из этой зоны. Рассмотренные закономерности равновесия позволяют определить лишь максимально возможный (теоретический) выход продукта. Однако теоретический выход в производственных процессах, ограниченных временем, обычно не дос- [c.47]

Важными технологическими показателями промышленных процессов служат равновесный выход продукта, определяемый равновесием при данных условиях, и фактический выход продукта, определяемый равновесием и скоростью процесса. Изыскание путей и способов увеличения равновесного и фактического выхода продукта химических процессов является важнейшей задачей химической технологии. Определение максимального равновесного выхода продукта гетерогенных процессов и возможностей его повышения основано на анализе равновесия в данной гетерогенной системе. На гетерогенные равновесия влияют температура, давление, концентрации реагентов и продуктов реакции. [c.151]

Определение максимального равновесного выхода продукта и возможностей его увеличения основано на анализе равновесия в гетерогенных химико-технологических процессах. [c.124]

Рассмотрим на нескольких примерах технологических гетерогенных процессов приемы увеличения равновесного выхода продукта. Эти приемы определяются количественной характеристикой равновесия рассматриваемых систем, основанной на законе распределения или правиле фаз. [c.125]

При распаде аммиака на водород и азот поглощается то же количество теплоты. В соответствии с принципом Ле Шателье понижение температуры этой равновесной системы приведет к сдвигу равновесия вправо, т. е. увеличению концентрации аммиака и его выхода. Однако в промышленных условиях синтез аммиака из азота и водорода проводят при довольно высоких температурах. Это вызвано тем, что при низких температурах скорость установления равновесия мала, хотя низкие температуры приводят к большим выходам целевого продукта. Время процесса становится столь большим, что экономически выгоднее проводить технологический процесс с меньшими выходами, но за более короткий срок. [c.126]

Важными технологическими показателями промышленных процессов служат равновесный выход продукта, определяемый равновесием при да кных условиях и фактический выход продукта, определяемый как равновесием, так и скоростью процесса. Изыскание путей и способов увеличения равновесного и фактического выхода продукта хилшческих процессов является важнейшей задачей химической технологии. [c.157]

Повышение температуры влияет на равновесие и скорость хи-мико Технологических процессов, происходящих как в кинетической, так и Б диффузионной области. Поэтому регулирование температурного режима процесса является наиболее универсальным средством увеличения скорости процесса, повышения выхода продукта. [c.192]

Выход продуктов, достигаемый при равновесии, называется равновесным. Он является максимальным для данных условий (температуры, давления, концентрации исходных веществ). Сколько бы времени ни вели процесс после наступления равновесия, получить выход больше, чем равновесный, невозможно. Повысить его можно, если сместить равновесие реакции вправо, а это можно сделать, лишь изменив внешние условия проведения процесса. Поэтому важно знать, как влияют различные технологические показатели (температура, давление, концентрация реагирующих веществ) на равновесие химических реакций. [c.43]

Химическая термодинамика дает информацию о состоянии си-, стемы только в условиях равновесия. Между тем для решения многих задач химической науки и технологии необходимо знать закономерности, определяющие протекание процесса в пространстве и времени. Они выявляются при его экспериментальном исследовании, которому всегда предшествует обобщение литературных данных о получении данного продукта или о подлежащем изучению процессе. При технологической направленности исследования на основании этого выбирают метод синтеза, основанный на сопоставлении себестоимости и доступности сырья, выхода и селективности по целевому продукту и т. д. [c.46]

Ответ на первый вопрос дает учение о химическом равновесии— статике процесса, ответ на второй вопрос — учение о скоростях химических процессов, называемое химической кинетикой. Изучение равновесия и кинетики процесса имеет исключительное значение для химической технологии. Наряду с такими общими закономерностями, как закон сохранения массы и закон сохранения энергии, оно позволяет выбрать наилучший технологический режим, т. е. наиболее выгодное сочетание основных величин (параметров режима), влияющих на выход, качество продукта и скорость его получения. Для большинства процессов основными параметрами режима являются температура, давление, применение катализатора, концентрация взаимодействующих веществ. [c.38]

Некоторые технологические процессы неорганического и органического синтеза, процессы разделения газовых смесей в жидкой фазе и другие эффективно и рентабельно проводятся только в условиях высокого давления, применение которого сдвигает химическое равновесие в сторону максимального выхода конечного продукта или резко повышает скорости химических реакций. Кроме того, ведение процесса при высоких давлениях во многих случаях делает возможным переход от периодически осуществляемых процессов, к процессам непрерывным, легко поддающимся механизации и автоматизации. [c.247]

Наиболее точно технологический процесс характеризует так называемый выход от теоретического, или фактический выход Хф. Фактическим выходом называется отношение фактически полученного продукта Сф к количеству его, которое получалось бы в состоянии равновесия Ср. Выход выражают в долях единицы или процентах [c.53]

Несмотря на благоприятное влияние на скорость химических превращений, повышение температуры в практических условиях ограничено целым рядом технологических и экономических факторов. К ним относятся достижение равновесия в обратимых экзотермических процессах протекание побочных реакций термическая неустойчивость реагентов и продуктов реакции недостаточная термическая устойчивость конструкционных материалов, из которых выполнена реакционная аппаратура затраты энергии на создание высоких температур. Так, в производстве серной кислоты контактным методом, при синтезе аммиака, конверсии окиси углерода и т. п. повышение температуры сверх оптимальной значительно снижает выход продукта. [c.100]

Существует область технологических процессов, в которой до сего времени цроведены сравнительно немногочисленные исследавания. Это область высокотемпературных (выше 1250 °С) реакций в газовой фазе. Вследствие исключительных экспериментальных трудностей исследователи до последнего времени не могли широко проводить работы в этой области температур, выдерживая точно известные условия эксперимента. Однако в этой области могут быть открыты весьма интересные и потенциально важные реакции. Например, для получения максимальных выходов целевых продуктов эндотермические реакции, равновесию которых в сильной степени благоприятствует повышение температуры, целесообразно осуществлять при максимальных практически достижимых температурах. [c.301]

Равновесие в технологических процессах и выход продукта [c.45]

Для определения возможного выхода продукта реакции, наряду со стехиометрическим уравнением, большей частью обращаются к закопал химического равновесия, так как в значительной части технологических процессов протекают обратимые реакции. [c.60]

Прикладная плазмохимия охватывает широкий круг процессов,, представляющих значительный интерес для различных областей народного хозяйства химической, металлургической, электронной, радиотехнической, электротехнической промышленности и-др. Кроме того, в последние годы сферы применения плазмохимических процессов постоянно расширяются, в частности, в технологии модифицирования поверхностей твердых тел, в химическом и физико-химическом анализах. Многие плазмохимические-процессы уже используют в промышленности, другие проходят опытные и опытно-промышленные испытания. Анализ результатов термодинамических и кинетических расчетов и экспериментальных исследований плазмохимических процессов свидетельствует о том, что процессы в низкотемпературной плазме особенно перспективны для промышленной реализации в тех. случаях, когда высокие выходы продуктов получаются в существенно неравновесных условиях в неравновесной плазме образуются уникальные соединения образуются чистые и высокочистые, например полупроводниковые, материалы равновесие смещено в сторону высоких температур скорости реакций резко возрастают с повышением температуры, что обусловливает резкую миниатюризацию техники используется широкодоступное, малоценное, неустойчивое по составу сырье сокращается число стадий в технологической линии. Практически невозмож- [c.327]

При пиролизе пропана, бута а я газового бензина под общим давлением 0,5 атм максимальный выход ацетилена — 35% вес.— достигнут при 980—1040° С. На основании собственных исследований и литературных данных авторы приходят к выводу, что выход ацетилена при пиролизе лимитируется условиями процесса, независимо от технологической схемы. Соотношение выходов ацетилена и этилена меняется только в зависимости от условий, влияющих на кажущееся равновесие реакции дегидрирования этилена в ацетилен. Поскольку основными продуктами высокотемпературного пиролиза являются этилен и ацетилен, то достижению высоких выходов ацетилена способствуют высокие температуры при временах контакта достаточных для того, чтобы свести до минимума побочные реакции. Вероятно, этого достигнуть невозможно, если подвод тепла к газовому потоку осуществляется от стенки реактора или от какой-либо другой поверхности. Наиболее перспективными для повышения выхода ацетилена процессами пиролиза являются процессы, в которых тепло подводится при смешении исходного сырья с предварительно сильно нагретым газом-теплоносителем. [c.54]

Технологические схемы процесса различаются в зависимости от того, каким методом достигается повышение выхода водорода. В большинстве случаев реакцию проводят при многократном избытке воды в виде пара для смещения равновесия в сторону образования производных. Однако это необходимо только в случае целевого получения водорода. Если задача процесса — только нейтрализация газовых выбросов от окиси углерода, водяной пар берут с небольшим избытком в смеси с расчетным количеством кислорода воздуха. Для отвода теплоты можно использовать ступенчатое распределение катализатора отдельными слоями с установкой между ними теплообменников. Значительно проще после полного окисления продуктов процесса непосредственно в горячую смесь ввести воду (например, посредством распылителей). Вода поглощает теплоту, охлаждая газ, и далее выступает в роли теплоносителя. [c.221]

Данное уравнение принадлежит к одному из самых важных в физической химии, ибо оно дает ответ на вопрос о том, как меняется химическое равновесие с температурой. Из уравнения изохоры вытекало, что в случае экзотермических реакций повышение температуры уменьшает выходы образующихся веществ, а в случае эндотермических процессов выходы продуктов реакции увеличиваются с повышением температуры. Этот вывод имел принципиальное значение для правильного и экономически выгодного проведения различных технологических процессов. [c.334]

Особенность совмещенных процессов состоит в том, что, помимо фазового равновесия, необходимо рассматривать и химическое равновесие. А это значит, что необходимо исследовать кинетику возможных химических реакций в условиях, создаваемых при ректификации. Следует заметить, что при медленных химических реакциях и при низких тепловых эффектах процесс практически не отличается от обычной ректификации. Имеющееся отличие будет сказываться лишь при большом времени пребывания реагентов и проявляться в накоплении продуктов побочных реакций в продуктах разделения. При наличии же больших тепловых эффектов и скоростей реакций могут быть совершенно неожиданные результаты. Так, при экзотермической реакции с большим тепловым эффектом возможно полное испарение потока жидкости в зоне реакции и, наоборот, при эндотермической — захолаживание жидкости и конденсация парового потока. Поэтому при попытке совмещения ректификации и реакции важнейшей задачей является обеспечение условий нормального функционирования процесса, т. е. его устойчивости и управляемости. Отсюда следует, что хеморектификация протекает в более жестких границах изменения основных технологических параметров. Выход за допустимые границы (например, по теплоотводу) может привести к взрыву в случае сильно экзотермической реакции и останову процесса массообмена между потоками пара и жидкости в случае эндотермической реакции. Интересным моментом является то, что возникает проблема рационального использования выделяемого тепла внутри схемы, например, на образование парового потока с целью снижения энергетических затрат на ведение процесса. [c.365]

Основные показатели эффективности функционирования ХТП или элементов ХТС выражают в виде коэффициентов полезного действия (к. п. д.) элементов или величин, характеризующих фактический выход химического продукта из элемента ХТС. Коэффициенты полезного действия элементов характеризуют степень приближения технологического процесса к равновесию. Значения к. п. д. можно использовать в качестве элементов матриц цреобразования [/ ], необходимых при разработке моделей ХТС. [c.379]

Зная зависимость равновесия обратимых реакций от различных факторов, влияющих на технологический процесс, можно определить условия, при которых обратимая реакция будет в большей степени направлена в сторону образования продукта реакции. А это в свою очередь позволит установить максимально позможный выход продукта реакции при данных условиях. Помимо законов равновесия, не менее важно знать кинетику процесса с какой скоростью протекают взаимодействия исходных веществ и каким законам они подчиняются. [c.33]

Пользуясь уравнением константы равновесия, можно смещать равновесие в желаемую сторону — в сторону наибольшего выхода получаемого продукта, т. е. по существу управлять течением химического процесса, что важно в технологических целях. Так как константа равновесия есть величина постоянная, то увеличение концентрации одного из исходных веществ приводит к смещению равновесия слева направо увеличение концентрации одного из конечных веществ приводит к смещению равновесия в сторону обратной реакции, т. е. справа налево. Это частный случай применения правила Лешателье, который был рассмотрен ранее (гл. VH). [c.162]

Наибольший эффект может быть достигнут в случае, если имеется кшЕлекс методов расчета, позволящий рассчитывать химико-технологические цроцессы до полного термодинамического равновесия. Расчетным путем необходимо определять как равновесные выход, состав и качество промежуточных и конечных продуктов, так и оптимальную тех-нологичес10 ю схему процессов. [c.80]

Некоторые показатели технологического режима, например концентрация хлорида в исходном рассоле, выход по току, мало изменяются в процессе работы электролизеров и потому практически не влияют на изменение материального и теплового балансов. Другие технологические показатели, наоборот, значительно изменяются в течение тура работы электролизера, К таким показателям относятся прежде всего напряжение на электролизере и степень превращения хлорида в гидроокись. С изменением напряжения на электролизере изменяются температура электролиза и связанное с нею количество испаряющейся воды, а также концентрации Na l и NaOH в католите. Испа.рен ие влаги и унос ее газообразными продуктами электролиза автоматически приводят к установлению нового теплового равновесия электролизера в других температурных условиях. [c.101]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология