24. Оптимальный температурный режим для различных схем химических реакций. Обратимые экзотермические реакции.

Проанализируем условия обеспечения оптимального температурного режима обратимых реакций на примере обратимой реакции первого порядка А → R. Скорость такой реакции

(3)

или [см. уравнение (8.20)]

(4)

С одной стороны, как и скорость необратимой реакции [см. выражение (2)], она зависит от константы скорости k₁ и глу­бины химического превращения х_A, а с другой — определяется сте­пенью приближения реакционной системы к состоянию хими­ческого равновесия и значением предельно достижимой степени превращения в равновесных условиях x_A,e. Характер изменения скорости с ростом температуры будет разным для эндо- и экзотер­мических реакций.

Иначе обстоит дело с обратимыми экзотермическими реакци­ями. Так как скорость реакции— функция нескольких перемен­ных (по меньшей мере, двух— Т и x_A),то для анализа этой функ­ции удобно использовать ее сечение при постоянстве всех переменных, кроме одной.

25. Оптимальный температурный режим для различных схем химических реакций. Обратимые эндотермические реакции.

Повышение температуры проведения обратимой эндотерми­ческой реакции приводит одновременно к росту k₁ и увеличению равновесной степени превращения х_A,e. Следовательно, при фик­сированной степени превращения x_A скорость обратимой эндотер­мической реакции с ростом температуры монотонно увеличивает­ся. Поэтому подход к разработке оптимального температурного режима этих реакций будет таким же, как и для необратимых эн­дотермических процессов.

27. Оптимальный температурный режим для различных схем химических реакций. Необратимые экзотермические реакции.

Для необратимых экзотермических реакций рост степени пре­вращения сопровождается выделением теплоты, и, следовательно, в адиабатическом режиме это приведет к возрастанию температу­ры реакционной смеси. Уменьшение скорости реакции вследствие увеличения степени превращения будет частично компенсироваться ростом константы скорости реакции с возрастанием температуры. Проводя такую реакцию в проточном адиабатическом реакторе, можно обеспечить высокую скорость химической реакции и вы­сокую производительность реактора в автотермическом режиме без использования посторонних источников теплоты. При этом теп­лота реакционной смеси, выходящей из реактора, служит для нагрева исходных реагентов на входе в реактор.

30. Топохимические процессы. Кинетика процессов взаимодействия газа (ж) с частицами сферической формы, протекающих в внешнедиффузионной области.

Топохимические процессы -это химические процессы с участием газа и твердой фазы сопровождающиеся исчезновением или образованием другой твердой фазы.

Механизм топохимического процесса состоит из 5 стадий:

1.Диффузия газообразного реагента А из основного потока через газовую ламинарную пленку к поверхности золы

2.Диффузия газообразного реагента через слой золы к поверхности ядра

3.Химическая реакция

4.Диффузия газообразного реагента через слой золы к поверхности ядра

5.Диффузия газообразных реагентов через ГЛП в основной поток

В зависимости от лимитирующей стадий топохимический процесс протекает в 3 областях: внешнедиффузионная область(1 и 5), внутридиффузионная область(3,4),кинетическая(3).

А_Г+bB_ТВ=cS_ТВ+гR_Г

Профиль изменения концентраций газообразного реагента А_г будет иметь вид: