Управление скоростью химико-технологических процессов

В общем случае скорость любого химико-технологического процесса можно представить как сумму скоростей стадий из которых этот процесс состоит. Наиболее важным считается идентификация стадии, обладающей наименьшей скоростью, поскольку именно эта стадия определяет общую продолжительность всего процесса.

В самом простейшем случае любой химико-технологический процесс можно разделить на три этапа:

1)Подвод реагентов к поверхности раздела фаз или в объем другой фазы.

2)Непосредственное химическое воздействие.

3)Отвод продуктов от поверхности раздела фаз или из объема другой фазы.

Если наименьшую величину имеет скорость первой реакции или третьей стадии (этапа),то процесс протекает в диффузионной области, и управляющими являются макрокинетические параметры: линейная скорость подачи реагентов, степень перемешивания реагентов, размер гранулы катализатора и т.д.

Если наименьшую величину имеет скорость второго этапа, то процесс протекает в кинетической области, и управляющими являются микрокинетические параметры: температура, давление, концентрация компонентов реакции смеси. Стадия процесса, обладающая меньшей скоростью, называется лимитирующей.

При рассмотрении состояния равновесия, мы выяснили, как влияют микрокинетические параметры на скорость необратимой реакции. Установили, что температура влияет согласно уравнению Аррениуса, давление по степенному закону в соответствии с суммарной молекулярностью реагентов, установили, что с увеличением степени превращения ключевого компонента скорость уменьшается до 0 при полном превращении ключевого компонента.

Для анализа влияния микрокинетических параметров на скорость обратимой реакции

аА + bB cC + dD

подставим скорость

Анализировать разность неудобно, поэтому трансформируем уравнение:

)

)

Выражение в скобках – движущая сила процесса. Движущая сила- степень удаления реагирующей системы от состояния равновесия. Движущая сила может изменяться от некоторой начальной величины до 0 при равновесии.