- •Одеський національний політехнічний університет
- •7.110204 " Технологія фармацевтичних препаратів"
- •I. Загальні питання хімічної технології 1.1. Предмет і завдання хімічної технології
- •2. Хімічні процеси
- •2.1 Хіміко-технологічний процес - основні поняття.
- •2.2 Класифікація хіміко-технологічних процесів
- •2.3 Основні показники хімічного процесу
- •Продуктивність у кг/годину в тоннах у добу або в кубічних метрах м3·сут –1.
- •3. Фiзико-хiмiчнi основи хімічної технології
- •3. 2. Швидкiсть хiміко-технологiчних процесiв
Продуктивність у кг/годину в тоннах у добу або в кубічних метрах м3·сут –1.
Максимально можлива продуктивність називається потужністю.
Для порівняння роботи апаратів і установок різного пристрою й розмірів, у яких протікають ті самі хімічні процеси, використають поняття інтенсивність.
Інтенсивність- це продуктивність, віднесена до якоїсь величині що характеризує розміри апарата – до його об'єму або перетину. Вона може бути виражена рівняннями: І=П/V, І=П/S = G/τS.
Витрата сировини води, енергії й різних реагентів, віднесеної до одиниці цільового продукту, називають видатковим коефіцієнтом ß = Q/ R
де Q- витрата сировини, і ін.
Видаткові коефіцієнти виражають у тоннах на тонну ( т×т –1), кубічних метрах на т., м3·т –1, квт. г. т –1 і т.п.
Глибина протікання реакції, від якої залежить ступінь використання сировини й інші показники хіміко-технологічного процесу, характеризується ступенем перетворення й виходом продукту , а для складних реакцій, крім того селективністю.
Виходом продукту називається відношення кількості фактично отриманого продукту Gф до максимальної кількості продукту Gм , що могло б вийти з даної вихідної речовини.
X= Gф/ Gм
Для хімічних реакцій максимальна кількість продукту визначається по рівнянню реакції по основній вихідній речовині.
Ступінь перетворення – це відношення кількості реагенту, що вступив у реакцію, до його вихідної кількості.
Наприклад
для простої необоротної реакції типу
A
R
ступінь
перетворення виражається рівнянням:
(4)
де ХА – ступінь перетворення реагенту А
NА,0 – кількість вихідного реагенту на початку процесу
NА - наприкінці процесу
Ступінь перетворення виражають у частках або в %, в останньому випадку:
(5)
З рівняння (4) виходить; що
NА = NА,0 ( 1- ХА ) ( 6 ).
Якщо протікає реакція
те
,
,
Використовуючи ступінь перетворення, можна визначити кількість продуктів R, і S, що утворилися в результаті такої реакції, не ускладненої наявністю побічних взаємодій. Кількість продуктів NR і NS і реагентів, що вступили в реакцію, зв'язано між собою співвідношенням:
де:
нормовані коефіцієнти, що враховують
стехіометрію реакції і рівні відношенню
стехіометричного коефіцієнта продукту
до стехіометричного коефіцієнта
реагенту.
Якщо реакція протікає без зміни об'єму, то
(7)
Де СА,О и СА – концентрації вихідного реагенту А в початку й наприкінці процесу.
З рівняння (7), знаходимо
СА = СА,0 ( 1 – ХА ) ( 8)
У тих випадках, коли об'єм реакційної суміші змінюється під час процесу, у функціональну залежність C= f ( XA ) уводять відносну зміну об'єму системи виражає рівнянням:
де εА - відносна зміна об'єму системи
VXA=0, VXA=1- об'єм реакційної суміші при ХА=0 і ХА =1
В окремому випадку - при лінійній зміні об'єму реакційної суміші в часі - залежність V - від ступеня перетворення можна записати:
V = V0 ( 1 + ε ХА ) ( 10)
З урахуванням рівнянь ( 6) і ( 10) поточна концентрація вихідного реагенту може бути виражена у вигляді:
але
тому
чи
(11)
Значення
відносини
для реакції
визначають
по рівнянню
де β – частка стехіометричної суміші вихідних реагентів у реакційній суміші.
Вихід продукту характеризує отриманий результат, як частку від гранично можливого. Доцільно оцінити й реальну ситуацію, тобто дати кількісну оцінку ефективності цільової реакції в порівнянні з побічними взаємодіями.
Критерієм для такої оцінки є селективність відношення кількості(маси) вихідного реагенту який витрачено на цільову реакцію до загальної кількості вихідного реагенту,що проарегував з утворенням цільових та побічних продуктів.
(12)
φ- селективність
нормований
коефіцієнт, що враховує стехіометрію
реакції
