- •1 Гетерогенные некаталитические химические
- •1.1 Основные понятия химической кинетики
- •1.2 Гомогенные и гетерогенные системы
- •1.3. Гетерогенные процессы
- •1.3.1 Механизм гетерогенных процессов
- •1.3.2 Равновесие гетерогенных процессов
- •1.3.3 Гетерогенный процесс в системе жидкость — твердое (ж - т)
- •1.3.4 Реакторы для процессов в системе ж-т
- •2 Расчет кривых ликвидуса по исходным данным для системы « »
- •2.1 Расчет кривых ликвидуса по уравнению Шредера-Ле-Шателье
- •2.2 Расчет кривых ликвидуса по уравнению Эпстейна-Хоуленда.
- •2.3 Расчет кривых ликвидуса по методу с.А. Суворова.
- •3 Изучение фазового превращения в системе
- •Оценка термодинамической вероятности образования
- •Р исунок 3.1- График зависимости от т
- •3.2 Описание диаграммы состояния двухкомпонентной системы СаО – МоО3
1.2 Гомогенные и гетерогенные системы
При рассмотрении вопроса о скорости реакции необходимо различать реакции, протекающие в гомогенной системе (гомогенные реакции), и реакции, протекающие в гетерогенной системе (гетерогенные реакции).
Гомогенной называется система, состоящая из одной фазы, гетерогенной-система, состоящая из нескольких фаз. Фазой называется часть системы, отделенная от других ее частей поверхностью раздела, при переходе через которую свойства изменяются скачком.
Гетерофазным называться процесс, в котором входные вещества, стабильные промежуточные вещества и продукты реакции образуют более чем одну фазу.
Понятия гомо- и гетерофазности совершенно независимы от понятия гомо- и гетерогенности. Так, нейтрализация кислоты щелочью валяется гомогенным гомофазным процессом, рассмотренное выше гидрирование этилена - гомофазным гетерогенным процессом. Окисление углеводорода в жидкой фазе газообразным кислородом представляет собой гомогенный гетерофазный процесс.
1.3. Гетерогенные процессы
1.3.1 Механизм гетерогенных процессов
Гетерогенный процесс– это совокупность взаимосвязанных физико-химических явлений и химических реакций. Для количественной характеристики сложного технологического процесса допустимо расчленение его на отдельные стадии и анализ каждой из них. Такой анализ позволяет, например, установить, в какой области — диффузионной или кинетической — идет процесс, и при расчете пренебречь той стадией, которая оказывает малое влияние, если только скорости диффузии и химических реакций не соизмеримы.
Многие гетерогенные процессы не связаны с химическими реакциями и основаны только на физико-химических явлениях. К таким процессам можно, например, отнести испарение без изменения состава, конденсацию, перегонку, растворение и экстрагирование, не сопровождающиеся химическими реакциями, кристаллизацию без гидратации и т.п. Химические гетерогенные процессы включают как одну из стадий химические реакции, которые идут в одной из фаз после перемещения туда реагентов или на поверхности раздела фаз.
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.
1.3.2 Равновесие гетерогенных процессов
Равновесие гетерогенных процессов определяется константой равновесия химических реакций, законом распределения компонентов между фазами и правилом фаз. Равновесие между исходными реагентами и продуктами химической реакции, происходящей в одной из фаз, определяется константой равновесия. Равновесные концентрации компонентов в соприкасающихся фазах определяются законом распределения вещества, который устанавливает постоянное соотношение между равновесными концентрациями вещества в двух фазах системы при определенной температуре. Постоянство соотношения не нарушается при изменении начальной концентрации компонента или общего давления в системе. На законе Распределения основаны такие промышленные процессы, как абсорбция газов жидкостями, десорбция газов, экстрагирование и т. п.
Равновесие фаз определяется правилом фаз. На основании правила фаз производят расчеты фазовых равновесий в различных гетерогенных системах и определяют количественный эффект изменения температуры, давления, концентрации реагентов.
Правило фаз позволяет вычислять степени свободы, которое можно изменять независимо друг от друга без изменения числа фаз в двух- и многофазных системах:
С = к + п - ф
Где с — число степеней свободы или вариантность системы; к — число независимых химических компонентов в системе; п — число внешних параметров, влияющих на равновесие фаз; ф — число фаз. Как правило, из внешних условий на равновесие влияют температура t и давление Р; следовательно, п = 2. Если рассматривают взаимодействующую систему при постоянном давлении, то п = 1.