5.Интенсивность реактора.

– объем реакционного пространства

Интенсивность реактора по сравнению с производительностью реактора - является информационно емкой характеристикой оборудования, так как учитывает не только экстенсивный фактор (количество продукта в единицу времени), но и интенсивный фактор (количество вещества n_R, образующегося в единицу времени в единице объема) – это аналог скорости реакции или процесса в целом.

Выбор технологического режима. (ТР)

Технологический режим – это такая совокупность технологических параметров (Т,Р,С…), которая обеспечивает оптимальные условия эксплуатации технологического оборудования (реакционное оборудование).

1.а Выбор технологического режима на основании данных о химическом равновесии.

Химическое равновесие – раздел химической термодинамики.

Использование законов химического равновесия позволяют ответить на следующие основные вопросы, стоящие перед разработчиком реакционной аппаратуры:

1. Возможность самопроизвольного протекания процесса слева направо.

2. Каков возможный состав реакционной смеси в момент равновесия.

3. Определение или оценка тепловых эффектов ; физических превращений: пар .

Рассмотрим 1 пункт оценка самопроизвольного протекания процесса – используют величину свободной энергии Гиббса: (кДж/кмоль)

- тепловой эффект

- изменение энтропии

< 0 реакция протекает слева направо, самопроизвольные реакции.

> 0 реакция не может протекать самопроизвольно слева направо.

= 0 состояние химического равновесия

Для реакции:

В случае наступления момента химического равновесия скорость прямой и обратной реакции равны.

Тогда скорость прямой и обратной реакции:

Проведем тождественное преобразование:

Из закона действующих масс:

Константа равновесия характеризует состав реакционной смеси в момент равновесия:

Константа равновесия определяется частным от деления произведения концентрации продуктов реакции (в соответствующих степенях) численно равных соответствующим значениям стехиометрических коэффициентов на произведение концентрации исходных реагентов в момент равновесия и возведенных в соответствующие степени.

Выражение константы равновесия через парциальные давления . Для перехода от (для газовых реакций) используют закон Дальтона:

∑P_i=P

P – общее давление;

m – мольная доля.

Для реакции синтеза аммиака (1.1):

Связь константы равновесия с температурой.

Какой состав реакционной смеси следует ожидать на выходе из реакции.

К_р связана с величиной ΔG по уравнению изотермы Вант-Гоффа.

Пример 4.2

Определить константу равновесия при температуре 700 К реакции синтеза аммиака (1.1), протекающей в колонне синтеза (2.2), если

Уравнение изобар Ван-Гоффа:

С ростом температуры константа равновесия резко падает, так как химическое равновесие смещается влево; без катализатора такая реакция не осуществима в практических условиях.