|
K = KQe~^ G-33)
Hisoblashda bu formula logorifmlanadi va qayta o‘zgartiriladi.
„ K7 E 1 1 ’ gKt~R(Tl~T2 (134)
Bu formulada, K,, K.2 — tegishli absolut harorat Tj, T2 larda reaksiyaning tezlik konstantasi; e — natural logarifmning asosi; E
reaksiyaga kirishayotgan moddalaming aktivlanish energiyasi,
j/mol; R — gaz doimiysi 8,3 j/ molgrad. (1.34) tenglamadan foydalanib agar E, Kj va Tj laming qiymatlari ma’lum bo‘lsa, K2 ni har qanday haroratda ham aniqlash mumkin va so‘ngra reaksiya tezligining harorat koeffitsienti /? ni hisoblab chiqarish mumkin.
KT +10
(1.35)
Vant-Goff qoidasiga binoan odatda harorat koeffitsienti 2 — 4 ga teng, ya’ni harorat ham 10°C ga ko‘tarilganda reaksiya tezligi 2—4 marta ortadi. Ammo bu qoida taxminiy bo‘lib, o‘rtacha harorat hududda (10—400°C) aktivlanish energiyasi 60000 — 120000 j/mol bo‘lganda qoilash mumkin bo'lgan qoidadir.
Diffiizion sohada haroratning ta’siri kinetik sohaga nisbatan kichik. Gazlar uchun
у
Dg=B•— (1.36)
a p
Bunda, Dg — gazlarning diffuziyalanish koeffitsienti; В — diffuziyalanuvchi moddaning molekular massasiga bog‘liq bo‘lgan koeffitsienti; P — gazning umumiy bosimi; a odatda 1,5—2,0 chegarasida o‘zgaradi. Suyuqliklar uchun esa
D-B'— (1.37)
V
Bunda, B' — diffuziyalanuvchi moddaning molekular massasiga bog‘liq bo‘lgan koeffitsienti (suyuqliklarda), ц — erituvchi qovushqoqligining dinamik koeffitsienti.
Suyuqliklarda qovushqoqlik yuqori bo‘lganligi uchun diffuziyalanish gazlarda nisbatan ancha sekin boradi. Eritmalarda diffuziyalanish koeffitsienti gazlarga nisbatan 104 — 105 marta kichik va 10 4 — 10 5sm2/s ga teng (gazlarning diffuziyalanish koeffitsienti
1—1 cm2/s. gateng).
(1.33), (1.36) tenglamalardan malumki, haroratning ortishi bilan to‘g‘ri jarayonning tezligi to‘xtovsiz ortib borishi kerak. Ammo ishlab chiqarish amaliyotida haroratning ortishi bilan jarayonning jadallashuvini chegaralovchi, ya’ni unga to‘sqinlik qiluvchi sabablar ko‘p.
Birinchidan, qaytar ekzotermik jarayonlar uchun muvozanat sharoiti tufayli haroratni oshirish chegaralanadi (ya’ni ma’lum 0°C gacha bo‘lishi mumkin, yanada oshirish teskari reaksiyani tezlatib yuborishi mumkin), (21- rasm). Yuqori haroratda muvozanat konstantasi kamayadi va unga mos holda mahsulot unumi Xp ham kamayadi va harorat ma’lum daraja ko‘tarilganda jarayonning kinetikasi uning termodinamikasiga qarshi bo‘ladi. 1C, ning o‘sishi K, dan ortiq bo‘ladi. Jarayonning ayni sharoiti uchun maqbul harorat tonm muhim rol o'ynaydi. Yani maqbul haroratdagina eng yuqori tezlikka
Masalan, S02ning oksidlanish egri chizig‘i metanol va yuqori spirtlar sintezi, ammiak sintezi va boshqalar xuddi shunday xarakter kasb etadi. Metanol va yuqori spirtlar sintezini olib qaraylik.Unda haroratning ortishi qo'shimcha reaksiyalar tezligini sekin oshiradi, shuning uchun ham mahsulot unumi yanada kamayadi.
Endotermik jarayonlar uchun (masalan, metanni suv bug‘i bilan konversiyasida) yuqori harorat qaytar ekzotermikka nisbatan ijobiy ta’sir etadi, chunki haroratning ortishi bilan К va Kx ning muvozanati ortadi. Ammo haroratni cheksiz oshira borish ham maqsadga muvofiq emas, chunki X so‘nib (pasayib) boruvchi egri chiziq bo‘yicha ortadi (22- rasm). Ko‘pchilik ishlab chiqarishlarda haroratni oshirish reaksiyaga kirishayotgan modda- laming reaksiya zonasidan chiqib ketishiga olib keladi. Masalan, suyuqlik reaksiyani aralashma- lardan desorbsiyalanib ketishi yoki qattiq reagentlar yuzasi kamayishi sababli (donador shakldagi qattiq aglomeratlar, reagentlar suyuqlanib bir-biriga yopishib qolishi tufayli) ularning ta’sir yuzasi kamayadi.
Ko‘pgina jarayonlarda qayta ishlanadigan moddalaming yoki apparatlaming issiqqa chidamliligi u qadar katta bo‘lmaydi, ma’lum darajada bo‘ladi. Shunday qilib haroratni to‘g‘rilash jarayonning tezlik konstantasini К ko'paytirish va harakatlantiruvchi kuchini oshirish uchun zarar. Jarayonning maqbul harorati reagentlar tabiatiga va konsentratsiyasiga dastlabki moddalaming reaksiya mahsulotiga aylanish darajasiga bosimga, reaksiyaga kirishayotgan fazalarning o‘zaro tasirda bo‘luvchi sirtiga ularning aralashtirish jadalligiga va nihoyat ko'pchilik jarayonlar uchun qo‘llaniladigan katalizatoming aktivligiga bog‘liq bo'ladi.
Katalizatomi qo‘llash juda foydali bo‘lib u jarayonning harakatlantiruvchi kuchini ДС o‘zgartmay reaksiyaning tezlik konstantasini keskin oshiradi. Ammo katalizatorlami issiqlikka chidamliligi yuqori bo‘lmasligi va kontakt zaharlari bilan zaharlanib o‘z ta’sir kuchini yo'qotishi, ulami qo‘llash doirasini chegaralab kuyadi. Ular diffuzion jarayonlarni tezlashtirmaydi, shuning uchun ham faqat kinetik hudud uchungina samaradorlidir.
Aralashtirishni birinchi navbatda sekin molekular diffuziyani tez beruvchi girdobsimon difTuziyaga aylantirish maqsadida diffuzion sohada boruvchi geterogen jarayonlarni tezlashtirish uchun qo‘llash maqsadga muvofiqdir. Ammo shuni unutmaslik kerakki, to‘xtovsiz
ta’sir etuvchi oqimli apparatlarda, aralashtirishni kuchaytirish reaksiyaga kirishayotgan moddalaming o‘rtacha konsentratsiyasini, ya’ni jarayonning harakatlantiruvchi kuchini kamaytiradi.
Geterogen sistemalarda, fazalaming o‘zaro ta’sir yuzasini ko‘- paytirish ham, texnologik jarayonlar tezligini oshirishning keng tarqalgan usulidir. Reterogen sistemalarning turiga qarab (g—s, g—q, s—q, s—s, q—q) fazalarning o‘zaro ta’sir yuzasini har xil usullar bilan ko'paytirish mumkin va bu usullar asosan apparat tipi va kontruksiyasini aniqlaydi.
Har qanday sistemalarda ham buning uchun birinchi navbatda
qattiq va suyuq (g—q, s—q sistemalarda), ya’ni og‘ir fazalarning yuzasi ko‘paytiriladi. Qattiq fazaning sirtini xomashyoni maydalab yoki qattiq jism bo‘laklarning g'ovakligini oshirish yo'li bilan ko'paytirish mumkin. G‘ovaklikni oshirganda ichki yuza kengaytiriladi, qaysiki, u tashqi yuzadan yuzlab marta katta bo‘lishi mumkin.
Suyuq fazaning yuzasini kengaytirish uchun g-s, s-s sistemalarda nasadkalar qo‘llaniladi va suyuqlik bilan sug‘orilganda yuza ancha kengayadi. Bundan tashqari gaz oqimi yordamida suyuqlik sachratiladi.
Fazalar kontakti yuzasini kengaytirish reaktor tipi va konstruksiyasi bilan aniqlanadi.
Do'stlaringiz bilan baham: |
