Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость реакций в общем случае описывается уравнением:
, | (3.6) |
где Δ С – движущая сила процесса, которая определяется различно, в зависимости от порядка реакции и обратимости ее, а также от степени перемешивания.
Из уравнения (3.6) следует, что для повышения скорости процесса необходимо увеличивать концентрацию исходных веществ и температуру.
Так как на практике в большинстве случаев гомогенные реакции являются сложными, то в зависимости от значения констант скоростей этих реакций концентрация продуктов реакции будет изменяться во времени различно (см. рис. 2.5 и 2.6). При этом, чем выше порядок реакции, тем больше влияние оказывает концентрация реагента на скорость соответствующей реакции.
Например, при наличии двух параллельных реакций первого и второго порядка увеличение СА,0 в два раза изменяет соотношение скоростей этих реакций в 4 раза.
Повышение температуры в соответствии с уравнением (3.6) вызывает ускорение гомогенных процессов. При повышении температуры ускоряются и диффузионные процессы. Однако повышение температуры ограничивается условиями равновесия, возникновением побочных продуктов и другими причинами. Для всех процессов стремятся установить наиболее рациональную температуру, при которой затраты на нагревание окупятся ускорением процессов или максимальным равновесным выходом целевого продукта.
|
|
Повышение давления ускоряет газовые реакции аналогично повышению концентрации реагентов, и это влияние увеличивается с возрастанием порядка.
Всегда благоприятно применение давления для процессов, протекающих с уменьшением газового объема, так как, согласно принципу Ле Шателье, повышение давления вызывает увеличение равновесной степени конверсии. Давление мало влияет на скорость процессов в жидкой фазе.
Перемешивание имеет наибольшее значение для жидкостных процессов, поскольку скорости диффузии в жидкостях в десятки сотни тысяч раз меньше, чем в газах.
Перемешивание растворов позволяет сильно увеличить общую скорость процесса за счет снятия диффузионных торможений.
Перемешивание жидкости осуществляется обычно в аппаратах емкостного типа с механическими или пневматическими мешалками и применяется для начального смешения реагентов и, во-вторых, для выравнивания концентраций и температур в зоне реакции. В случае газовых реакций начальное смешение осуществляется при помощи разнообразных форсунок или сопл, через которые подводятся газы, с таким расчетом, что бы они смешались в общем турбулентном потоке.
Слайд 3.15до. Далее Слайд 3.16 от.