Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Интерпретация зависимости превращения реагента от Т при протекании эндотермической и экзотермической обратимой каталитической реакции.

Читайте также:
  1. Lt;variant>коэффициент финансовой зависимости
  2. Аллергические реакции.
  3. Анализ и интерпретация результатов
  4. Англо-арабская договоренность по вопросу о независимости арабов
  5. Больных нужно обучать коррегировать дозу индивидуально в зависимости от течения болезни.
  6. В зависимости от величины риска.
  7. В зависимости от места в процессе кругооборота оборотные средства делятся на: D) оборотные производственные фонды и фонды обращения
  8. В зависимости от наличия обеспечения.
  9. В зависимости от наличия основной тенденции изучаемого процесса ряды динамики подразделяются на стационарные и нестационарные.
  10. В зависимости от объема производства

Стадии гетерог катализа:1) дифф-я исх в-в из ядра потока к пов-ти Kt, 2) адсорбция исх в-в на пов-ти Kt, 3) диф-я исх в-в в порах зерна Kt,4) хим р-я. 5) перегрупп-вка атомов поверх-ого соед-я с образованием продуктов р-ции, 6) дифф-я прод-в р-ции с внутренней пов-ти катализ-ра к его внешн пов-ти, 7) диф-я продуктов р-ции в ядро потока. 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O, -904.

Общепр-ым Kt –ом явл-ся Pt.Процесс конт-ого окисл NH3-я начин со стадии активированной адсорбции на пов-и Kt с образов-м промеж соедин O – Kt – O, после чего происх активир-ая адсорбция NH3, требующая меньшей энергии актив. В процессе обр-ся переходный комплекс О – К – О - NH3. Согласно адсорбционно-химической теории кат-за, процесс окисл-я предст-ся след-им образом. Кислород и NH3 диффундируют из газ-й смеси к пов-и Kt. При стех-ом соотнош-и О2: NH3=5:4 скорость процесса опред-я дифф-й кислорода и NH3 к пов-и Kt. Вследствие выс-й темп-ы конт-я ковалентная связь м-у атомами этих газов осл-на, в рез-е чего обр-я пероксидный комплекс Kt – кислород. В последующей стадии актив-ой адс NH3 обр-я новый Kt-кислород- NH3.Далее происх перерасп-е элект-ых связей, и атом азота и водорода соед-я с кисл-ом: 4N3-H31+ + 5O20 = 4N2+O2- + 6H21O2-.Адсорбированный кисл-д не входит в каталит-ю решетку Pt, незнач-ое его количество нах-ся в растворенном сост-ии,часть адсорбированного кисл-да образует с Pt-ой непр-е связи. В рез-те возн-ет комплекс Kt-кисл-д. Молекулы NH3 также подверг-ся актив-й адс, причем выс-ое химическое сродство водорода к кисл-у ориентирует NH3 к пов-ти Kt-а атомами водорода.Проис-т перераспр-е элек-ых связей, причем с кисл-ом комплекса реаг-ет как водород с обр-еv воды,так и азот NH3-а с образ-ем оксида азота.Поск-у эти соед-я обладают меньшей адс-ой способ-ю, чем исх-е ингрид-ы, то они уносятся к пов-и Kt потоком воздуха. Для р-ии катал-ого окисл-я NH3 хар-ы зависимость скор-и от линейной скорости газа, незнач-я продолж-ть процесса (10-4 – 10-5) и неб-ая энергия активации(до 2,5 кДж/моль),что свойственно дифф-ым процессам. Время окисл-я t и степень конверсии аммиака до NO a связаны след ур-м: lgt = -0,107a+7,02*10-6 *a3. Наиболее важным условием ст-и контактир-я NH3 в NO явл актив-ть Kt-а (Pt – Rh – J), завис от его состава, от характ-ки сеток и от условий их экспл-ции.

Задача1: Время окисл-я аммиака на платиноидном катал-ре при 900 гр сост-ло 8,34*10-5 с. lgt = -0,107a+7,02*10-6 *a3. Рас-те вел-ну a. Реш-е: Величину a рассч-и методом подбора. lgt = -4,08Þ -4,08= -0,107a+7,02*10-6 a3. После подбора пол-м a = 96%, т.е. -4,08= -4,08. Задача 2: В контак апп-те прот-т р-ция: 2NH3+2,5 O2= 2NО +3Н2О, DН= -453,5 кДж при эт прореаг-о 40 кг аммиака. Какой V воз-ха пост-л при эт в конт апп-т, если его избыток сос-л 30%, ск-ко тепла выд-ось. Реш-е: 1) Объем прореаг-го аммиака: 40*22,08/17 = 51,95 м3.2) Объем О2, подан. в конт. ап-т: 51,95*2,5*1,3/2 = 84,42 м3. 3) Объем воз-ха сост-т: 84,42*100/21 = 401,9 м3. 4) Кол-во выдел-гося тепла: на 2*0,02208 м3 NH3 ------ 453,5 кДж, а на 51,95м3 NH3 ---- х кДжÞ х = 533499,2 кДж.

 

 

Гомогенное окисление оксида азота(2).Равновесие реакций.Уравнение для расчета констант равновесия.Кинетика реакций.Влияние температуры и давления на скорость окисления оксида азота. Роль процесса гомогенного окисления в абс. колонне.

НГ, выход-ие из узла конверсии NH3 сод-ат NO в кол-ве 9,5-11% об. С водой NO не регир., поэт. для получ-я HNO3, NO необх-о перевести в хими-ки активные формы оксидов. Превр-е NO протекает по р-ям: 2NO+O2®2NO2;-114 (1), 2NO2®N2O4;-56,9 (2),NO+NO2®N2O3,-40,1 (3).

Главн роль играет р-я окис-я NO до NO2 р-ия(1). Завис-ть конст-ты равн-я р-и (1) от темпер-ры выраж-ся ур-ем Боденштейна: lg K обр=lgPNO2* PO2/ PNO22= = - 5749/Т+1,75lgТ-0,0005Т+1,8306. К прямой р-и =1/ К обрат. р-и, Па-1. С увел. т-ры К ум-ся в соответ-и с принципом Ле-Шат. Р-я (1) протекает с низ ск-тью и имеет важн особен-ть - ее ск-ть ув с уменьш. т-ры. Объясн-е находят в 2-ух стадийности процесса: 4NO+3O2®N5O5,<0, быстр р-я. с увел. т-ры, равнов-е смещ-ся влево; 2NO+2N2O5®6NO2,<0,медл р-я,опред-ет суммар-ю ск-ть пр-са.

Итоговая р-ция:2NO+O2®2NO2. Ск-ть р-и окисл-я опис-ся ур-ем 3-го порядка: -d PNO/dt=k*PNO2*PO2 (4). По ур-ю (4) интегрированием можно получ-ть ур-е, кот исп-ся в техноло-х расчетах: t*k*a2* P2=[a/{(g-1)*(1-a)}]+[1/(g-1)2]*ln[g(1-a)/[g-a], где a-ст-нь окис-я NO, доли ед; t -время окис-я,с; k – конста-та ск-ти р-и, 1/%об2*с; a-половина нач. кон-ии NO, %об; Р-общее давление газа,атм; g=b/a, отн-е конц-и O2 в газе к половинной конц-и NO. Конста-та ск-ти р-и уменьш с ув-ем т-ры. Особенно мала ск-ть р-и (1) при низк. парц-х Р-ях NO. Необх-ть глубокой перераб-ки NOх в кислоту до остаточ конц-и в газе 0,09-0,11% об. и вынуждает сооружать высок абс колонну (45-50 м) с больш межтарельч-ми расстояниями ~1м. В соответ-и с р-ей (2) в газе, содер-ем оксиды азота (IV) устан-ся равновесие между формой NO2 и ее димером N2O4. Если NO2 имеет желтокоричн. окраску, то N2O4 - бесцв. Хим св-ва их одинак. В соот-и с тепл эф-ом р-и равновесная конц-я N2O4 увелич. c пониж. t. Конст. равнов-я опред-ся из выр-я: lg K = lgPNO22/ PN2O4= - 2866/Т+lgТ+6,251.Ск-ть прямой и обрат-й р-и (2) велика и опред-ся кинетич ур-ем: d PN2O4/dt=k* PNO22. С учетом влияния т-ры на кинетику и равн-ие р-й (1) и (2) содер-е N2O4 особ-о велико в конечных НГ-х при пониж-х те-рах. Равн-е (2) играет важн роль и в жидкой фазе. Роль (3) невелика содер-е N2O3 в обычн НГ при 25С не превыш 2-3% от всех оксидов азота.

 

43 Зависимость х=f(T) и х=f(Р) для реакции окисления оксида азота(II).

Реакция окисления NO в NO2: 2 NO+О2 «2 NO2, Н= -114. Согласно принц-ам Ле-Шателье равнов-е обратимой экзот-ой р-ии смещ-ся в сторону образ-я NO2 при ­ Р (реакция идет с ¯ V) и ¯ Т. Пусть происх-т измен-е тем-ры и при каждом ее изменении меняется степень превращения.

 

Хар-р влиян-я Р на изменение Х для реакции, идущей с уменьш-м объема выглядит след обр-м:

Задача: Расчет ст-и окисл-я NO в NO2. Объемн расход нитрозного газа через полый аппарат-окислитель (V=30 м3) сост-ет 55000 нм3/ч. Объемн-я доля NO в газе на входе в аппарат равна 2,6 %, а кислорода – 4,0 %. Абс-е давл-е сост-ет 7ат., а темп-ра – 80 С. Рассч-ть ст-нь окисл-я NO в рез-те прохожд-я нитрозного газа через окислитель и объем образов-гося NO2.

Расчет: 1) 2 NO+О2«2 NO2, Н= -114; Уравн-е д/расчета ст-и окисл-я NO: t* k* а2* Р 2 = (1). Вычисляем время пребывания газа в окисл-ом объеме, t (с). Д/этого необх-мо рассчитать расход газа с учетом реал-го давл-я и темп-ры.

Испол-м ур-е Клапейрона: Þ

= 1*55000*(273+80)/(273*7)= 10159,6 (м3/ч) = 10159,6/ 3600=2,822 (м3/с); t=30 /2,822 =10,68 (с). 2)Конст-ту ск-ти при 80 гр опред-ем из справ данных: k=(0,00292+0,00195)/2=0,002435(1/%об2*с); 3) а=2,6/2=1,3 % об; 4) g=4/1,3=3,07

 

Интерпретация зависимости превращения реагента от Т при протекании эндотермической и экзотермической обратимой каталитической реакции.

В соот-и с принц Ле-Шат-е, если на систему, наход-ся в равнов-ии воздейств-ть извне путем измения какого-либо условия определяющего полож-е равновесия, то в этой системе усилится такой процесс, течение которого ослабляет влияние произведенного воздействия. При этом полож-е равнов-я сместится в соотв-м направл-и. Если протек-т обрат экзотер-я реакц-я, то за счет выделяющегося тепла повышается температура реакционной смеси, равновесие сдвиг-ся влево и равнов-я конц-я целевого прод-та уменьшается. Для того, чтобы этого не произошло, необход-о отводить тепло. Для обратим эндотерм-й реакц-, протек-й с поглащ-м тепла необходимо наоборот подводить тепло.

Для обрат экзот-й реакции завис-ть Х=f(T) при некот времени t вначале возрастает, достиг-т макс-го значения, а затем снижается, поскольку процесс ограничен равнов-й степ превр-я. Кривая, соедин-я макс-мы, отражает зав-ть Х=f(T) и является ЛОТ. Она показ-т, что сущ-т температур-я послед-ть, обеспеч-щая макс-ю ск-ть процесса.

Для оратим-й эндотермич реакц-и вопрос о влиянии температуры решается однозначно. Отсутствие экстремум-в говорит об отсутствии оптимал тем-р, а за критерий оптимизации приним-т экономические факторы.




Дата добавления: 2014-12-18; просмотров: 43 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Основные стадии процесса окисления аммиака до оксида азота(2), как гетерогенно-каталитического ХТП.| Дать полную характеристику абсорбционной колонне , как реактору получения НАК. Материал абсорбционноц колонны.

lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.008 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав