1.4. Противоток веществ.

Использование противотока позволяет не только интенсифицировать процессы массо- и теплопередачи, но и увеличить глубину превращения исходных веществ (сырья).

1.5. «Подавление» побочных реакций.

Основным приемом воздействия на нежелательные процессы является регулирование соотношения скоростей основной и побочной реакций. С этой целью чаще всего используют селективный катализатор.

Например, для реакций окисления аммиака:

4NНз + 502 = 4NO + 6Н2О + 946 кДж,

4NНз + 402 = 2N2O + 6Н2О + 1156 кДж,

4NНз + 302 = 2N2 + 6Н2О + 1328 кДж

термодинамически наиболее вероятной является реакция. Использование в процессе селективного платинового катализатора позволяет резко повысить скорость основной реакции что приводит к увеличению степени превращения аммиака до оксида азота (2) до 90%.

1.6. Комбинирование производств.

Современные методы комбинирования производств включают следующие виды: постадийное комбинирование; комбинирование на базе использования побочных продуктов и отходов; комплексное использование сырья; энерготехнологическое комбинирование.

Примером такого комбинирования является производства аммиака и мочевины .

Синтез аммиака осуществляют на базе природного газа путем его многоступенчатой конверсии:

4.2 Принцип наибольшей интенсивности процесса

В обобщенном виде скорость любого процесса может быть представлена как отношение:

Скорость = К(движущая сила/ сопротивление)

где К - коэффициент пропорциональности (коэффициент интенсивности).

Движущая сила представляет собой разность потенциалов, характерных для данного процесса, и выражает степень удаленности системы от состояния равновесия. Для массообмена в пределах одной фазы движущей силой будет разность концентраций вещества, которая выравнивается, в процессе. В случае теплообменных процессов- разность температур. Разность давлений может служить движущей силой для производства механической работы двигателя или турбины. Сопротивление в уравнении также является характеристической величиной для данного процесса. Это могут быть пленки, через которые происходит диффузия; слой образовавшегося продукта. Для химической реакции с сопротивлением связана величина энергии активации.

Способы интенсификации определяются лимитирующей стадией. При этом необходимо увеличивать движущую силу процесса и уменьшать сопротивление.

Для увеличения движущей силы процесса используются следующие приемы:

1. Увеличение концентрации реагирующих веществ. При этом возрастает скорость и химических, и диффузионных стадий.

2. Повышение давления в процессах с участием газовой фазы.

3. Вывод продуктов из сферы реакции.

4. Применение противотока веществ.

5. Проведение процесса вдали от состояния равновесия, Т.е. с большими объемными скоростями (малым временем контактирования).

Для увеличения движущей силы процесса необходимо также уменьшать равновесную концентрацию компонентов. С этой целью используют все существующие способы смещения равновесия:

а) понижение температуры в экзотермических процессах, а эндотермических - ее повышение;

б) увеличение давления в процессах, протекающих с уменьшением числа молей, и, наоборот, его понижение при возрастании числа молей по мере протекания реакции;

В) вывод продуктов из сферы реакции.