Geterogen sistemalar uchun fazalar qoidasi. Holat diagrammalari va ularning amaliy qo'llanilishi Reja

Aim.uz

Geterogen sistemalar uchun fazalar qoidasi. Holat diagrammalari va ularning amaliy qo'llanilishi
Reja:
1. Fazalar qoidasidagi erkinlik darajasi
2. Genri, Raul va Konovalov taqsimlanish qonunlari
3. Eruvchanlik diagrammasi.
Tayanch iboralar: komponent soni, fazalar soni, parametr soni, erish harorati, qaynash harorati, xolat diagrammalari.

Kimyoviy o‘zgarishlar tezligiga ta’sir etuvchi faktorlar, ko‘pincha ikki guruhga bo‘linadi: molekulyar darajadagi o‘zaro ta’sirlashuv tezligini aniqlovchi toza kinetic (makrokinetik), va reaksiya zonasidagi reagentlar o‘tkazish tezligini aniqlovchi makrokinetik, aralashtirgich borligi yoki yo‘qligiga, reaktorning geometrik kattaliklariga bog‘liq guruh.

Gazlarda sorbsiyalanishning xarakatlantiruvchi kuchi xaroratning pasayishi bilan ortadi chunki bunda muvozanat konsentrayiya C kamayadi. Desorbsiya va buglanish jarayonlari uchun:
∆C=C*-C
Demak C* ni ortishiga olib keluvchi xaroratni oshirish foydalidir.
Reaksiya zonasidan maxsulotni kondentratyiyalash gaz muxitidan sorbsiyalash yoki suyuklikdan kristall shaklida chuktirib olish yuli bilan chikarib olish va shu kabilar muvozanat konsentratssiyasini S* kamayishiga va jarayonning xarakatlantiruvchi kuchini ortishiga olib keladi tenglamalarga karang. Amaliyotda jarayonning tezlik konstantasiga tay’sir etishini xisobga olga,xarakatlantiruvchi kuchni oshiratigan barcha faktorlarni kompleks intilinadi.
Jarayonning tezlik konstantasini oshirishga uzaro reaksiyaga kirishayotgan moddalarning xaroratsini oshirish aralashtirishnikuchaytirish kattalizator kullash orkali erishish mumkin.Umuman olganda jarayonning tezlik konstantasi tugri K1 va teskari K2 reaksiyalar konstantalari va kushimcha Kk reaksiyalar xamda dastlabki moddalarning diffuziyalanish koeffitsienti D1· D11 va reaksiya maxsulotlari D1· D12... ga boglik bo‘ladi.
K=f (K1·K2, Kk...D1D2... D11· D12)
Xaroratni oshirish reaksiyaning tezlik konstantasini va biroz diffuziya koeffitsientini oshiradi. Natijada xar kanday jarayonning umumiy tezligi xaroratning ortishi bilan malum kiymatgacha ortadi bunda teskari va kushimcha reaksiya tezliklarining ortishi tugri reaksiya tezligiga nisbattan kuchayadi yani K2 va Kk tezlik konstantalari ortadi
Kinetik xududda boruvchi kupchilik jarayonlar uchun reaksiyaning tezlik konstantasiga xaroratning tasiri Arrenius tenglamasidan foydalanib topiladi.
X isoblashda bu formula logorifmlanadi va kayta uzgartiriladi.

Bu formulada – K1· K2 tegishli obsolyut xarorat T1 T2 /0 larda reaksiyaning tezlik konstantasi l – natural logarifmning asosi e – reaksiyaga kirishayotgan moddalarning aktivlanish energiyasi j/ mol R-gaz doimiysi 8.3 j/ mol grad). tenglamadan foydalanib agar e K1 va T1 larning kiymatlari malum bulsa K2 ni xar kanday xaroratda xam aniklash mumkin va so‘ngra reaksiya tezligining xarorat koeffitsienti β ni xisoblab chikarish mumkin.

Vant- Goff koidasiga binoan odatda xarorat koeffitsienti 2-4 ga teng yani xarorat xam IOβC ga kutarilganda reaksiya tezligi 2-4 marta ortadi.
Ammo bu koida taxminiy bo‘lib urtacha xarorat xududda 400S0 aktivlanish energiyasi 60.000- 120.000 j/mol bulsa kullash mumkin bulgan koidalar.
Diffuzion xududda xaroratning tasiri kinetik xududga nisbattan kichik. Gazlar uchun

Bunda D2 -gazlarning diffuziyalanish koeffitsienti R –gazning umumiy bosimi L odatda 1.5-2.0 chegarasiga uzgaradi.Suyukliklar uchun esa

Bunda B1- diffuziyalanuvchi moddaning molekulyar massasiga boglik bulgan (suyukliklarda) µ- erituvchi kovushkokligining dinamik koeffitsienti.
Suyukliklarda kovushkoklik yukori bulganligi uchun diffuziyalanish gazlarda nisbattan ancha sekin boradi.Eritmalarda diffuziyalanish gazlarga nisbattan ancha sekin boradi.Eritmalarda diffuziyalanish koeffitsienti gazlarga nisbattan 104 – 105 marta kichik va 10-4 –10-5sm²/s ga teng (gazlarning diffuziyalanish koeffitsienti
Ammo ishlab chikarish amaliyotida raturaning ortishibilan jarayonning intensivlvshuvini chegaralovchi yani unga tuskinlik kiluvchi sabablar kup.
Birinchidan kaytar akzotermik jarayonlar uchun muvozanat sharoiti tufayli xaroratni oshirish chegaralanadi (yani malum ⁰C gacha bulishi mumkin yanyada oshirish teskari reaksiyani tezlatib yuborishi mumkin ).YUkori xaroratda muvozanat konstantasi kamayadi va unga mos xolda maxsulot unumi Xr xam kamayadi va xarorat malum daraja kutarilganda jarayonning knetikasi uning termodinamikasiga karshi bo‘ladi.K2 ni usishi K1 dan ortik bo‘ladi.Jarayonning ayni sharoiti uchun optimal xarorat tonm muxim rol uynaydi.YAni optimal xaroratgina eng yukori tezlikka maksimal maxsulot unumiga X max erishiladi . Masalan CO₂ ning oksidlanish egri chizigi metanol va yukori spirtlar sintezi ammiak sintezi va boshkalar xuddi shunday xarakter xasb etadi.Metanol va yukori spirtlar sintezini olib karaylik.Unda xaroratning ortishi kushimcha reaksiyalar tezligini sekin oshiradi shuning uchun xam maxsulot unumi kamayadi.
Endotermik jarayonlar uchun (masalan‚ metanni suv bugi bilan konversiyasida) yukori xarorat kaytar ekzotermikka nisbattan ijobiy tasir etadi.chunki xaroratning ortishi bilan K va Kx muvoz. ortadi.Ammo xaroratni cheksiz oshirib borish xam maksadga muvofik emas chunki X sunib (pasayib) boruvchi egri chizik buyicha ortadi .Kupchilik ishlab chikarishlarda xaroratni oshirish reaksiyaga kirishayotgan moddalarning reatsiya zonasidan chikib ketishga olib keladiyu. Masalan‚suyuk reaksion aralashmalardan desorbsiyalanib ketishi yoki kattik reagenlar yuzasi namoyishi sababli (donador shakldagi kattik aglyumeratlar reagenlar suyuklanib bir-birisiga yopishib kolishi tufayli) ularning tasir yuzasi kamayadi.Kupgina jarayonlarda kayta ishlanadigan moddalarning yoki aparatlarining issikga chidamliligi u kadar katta bulmaydi malum daraja bo‘ladi.SHunday kilib xaroratni tugrilash jarayonining tezlik konstantasini K kupaytirish va xarakatlantiruvchi kuchini oshirish uchun zarar. Jarayonning optimal xaroratsi reagenlar tabiatiga va konsentrayiyasiga dastlabki moddalarning reaksiya maxsulotiga aylanish darajasiga bosimga reaksiyaga kirishayotgan fazalarning uzaro tasirotda buluvchi sirtiga ularning aralashtirish intenoivligiga va nixoyat kupchilik jarayonlar uchun kulluniladigan kattalizatorning aktivligiga boglik bo‘ladi.
Kattalizatorni kullash juda foydali bo‘lib u jarayonning xarakatlantiruvchi kuchini ∆S uzgarmay reaksiyaning tezlik konstantasini keskin oshiradi. Ammo kattalizatorni issiklikka chidamliligi yukori bulmasligi va kontakt zaxarlari bilan zaxarlanib uz tasir kuchini yukotishi ularni kullash doirasini chegaralab kuyadi.Ular diffuzion jarayonlarni tezlashtirmaydi shuninguchun xam fakat kinetik xudud uchungina samaradorlidir.
Aralashtirishni , birinchi navbatda sekin molekulyar diffuziyani tez beruvchi girdobsimon diffuziyaga aylantirish maksadida diffuzion xududda boruvchi getegoren jarayonlarni tezlashtirish uchun kullash maksadga muvofikdir.
Ammo shuni unutmaslik kerakki tuxtovsiz tasir etuvchi okimli aparatlarda aralashtirishni kuchaytirish reaksiyaga kirishayotgan moddalarning urtacha konsentratsiyasini yani jarayonning xarakatlantiruvchi kuchini kamaytiradi.
Getegoren sistemalarda fazalarning uzaro tasir yuzasidan kupaytirish xam texnologik jarayonlar tezligini oshirishning keng tarkalgan usulidir.Reterogen sistemalarning turiga karab (ch-s‚ch-k‚s-k‚s-s‚k-k) fazalarning uzaro tasir yuzasini xar xil usullar bilan kupaytirish mumkin va bu usullar asosan aparat tipi va kontruksiyasini aniklaydi.
Xar kanday sistemalarda xam buning uchun birinchi navbatda- kattik va suyuk (ch-k‚s-k sistemalarda) yani ogir fazalarning yuzasi kupaytiriladi.kattik fazalarning sirtini xom ashyoni maydalab yoki kattik jism bulaklarining govaklarinioshirish yuli bilan kupaytirish mumkin.Govakliknioshirganda ichki yuza kengaytiriladi kaysikim u tashki yuzadan yuzlab marta katta bulishi mumkin.
Suyuk fazaning yuzasini kengaytirish uchun g-s ‚ s-s sistemalarda nasadkalar kullaniladi va suyuklik bilan sugorilganda yuza ancha kengayadi.
Bundan tashkari gaz okimi yordamida suyuklik sachratiladi.
Fazalar kontakti yuzasini kengaytirish reaktor tipi va konstruksiyasi bilan aniklanadi.