Задача химической технологии как науки Открытие общих закономерностей для каждого класса процесса
 Скачать 7.94 Mb.
|
|
Закономерности управления гетерогенными процессами. Гетерогенная система состоит минимум из двух фаз. Реакция протекает на поверхности раздела фаз. В любом гетерогенном процессе всегда много стадий. Кроме чисто химических стадий имеются массообменные и диффузионные, ответственные за перенос вещества. Массообмен идет за счет молекулярной и конвективной диффузии. Общая скорость многостадийных последовательных процессов определяется самой медленной стадией (лимитирующей). АППАРАТ 5  Диффузия О2 через пограничный слой к Fe2O3. Диффузия О2 через Fe2O3 к поверхности Fe2S. Химическая реакция Обратная диффузия SO2 через Fe2O3 к внешней поверхности. Обратная диффузия SO2 через пограничный слой в ядро основного потока. В зависимости от того, какая стадия самая медленная различают два случая: Скорость диффузионных стадий меньше скорости химической реакции. Процесс идет в диффузионной области. Скорость химической реакции меньше скорости диффузионных стадий. Процесс идет в кинетической области. Характерные признаки кинетической и диффузионной областей ГРАФИК 23  Изменяя параметры можно перевести процесс из одной стадии в другую. Из кинетической в диффузионную ГРАФИК 24  Из диффузионной в кинетическую (к графику: почему скорость перестает расти в кинетической области, потому что в данной области гидродинамика не влияет, как в диффузионной). ГРАФИК 25  Увеличивая концентрацию катализатора и гидродинамику пока процесс не перейдет в другую область. В обоих случаях при увеличении параметров роста скорости не происходит, поскольку процесс переходит в другую область, где данный параметр не влияет. В промышленности работают в кинетической области, поскольку здесь достигается максимальная скорость и удобство в управлении. По ходу реакции легче изменить С,t,p, чем поверхность контакта фаз Закономерности управления в кинетической области так же, как в гомогенных реакциях. Диффузионная область Скорость описывается уравнением Фика:  ,К- коэффициент массопередачи Дельта С – движущая сила f- удельная поверхность Интенсифицировать гетерогенный процесс, значит увеличить скорость массопередачи. Эта цель достигается за счет увеличения f, движущий силы и Км, Способы увеличения поверхности контакта фаз Диспергируют (измельчают) одну фазу в другой Газ- жид: распыление жидкой фазы мелкими каплями в V или в потоке газа. Скруббер: АППАРАТ 6  Недостаток скруббера – время пребывания. |