10 - расм. Газ қайтар реакциялар учун маҳсулот чиқишининг босимга боғлиқлиги (,t,CA , CB const ):
1-N 0 ; 2-N 0
Мувозанат ҳолатида бўлмаган газ реакциялари учун босим яхши таъсир кўрсатади, бу маҳсулотнинг ҳақиқий концентрациялари pA ва pВ ҳисобига содир бўлади. Лекин мувозанат ҳолатига келганда маҳсулотнинг чиқиши максимумга етиб камая бошлайди. (10-расм). Бу KN камайиши ва дастлабки компонентлар мувозанат концентрацияларининг ошиши билан боғлиқ. Реакция хусусият, таркиби n га қараб оптимал босим 10 – 100 МПа оралиғида бўлади. Ишлаб чиқаришда ҳажмнинг ошиши билан борадиган газли реакцияларда юқори босимнинг қўлланилиши асосан олинадиган фойда билан боғлиқ. Масалан, метаннинг сувли буғи билан конверсияси ёки аммиак оксидланиши тежамкорлик билан юқори босим остида ошириш олиб борилади. Юқори босимда газларнинг сиқилиши камаяди, натижада босимни оширавериш фойдасиз бўлиб қолади. Шунинг учун газ фазали жараёнлар 10 ва ундан ортиқ МПа босимда олиб борилади. Полимерланиш жараёни ва бошқа суюқ фазалардаги синтезлар учун 1000 МПа самарали хисобланади. Этилен полимеризацияси 200 МПа гача олиб борилади, бунда полимерланиш натижасида газ фазадан суюқ, кейин эса қаттиқ фазага ўтиш содир бўлади. Газларнинг сиқилиши компрессорларда амалга оширилади. Қаттиқ фазали жараёнларда фақат ўта юқори босим самарадорли ҳисобланади, бунда электрон қобиқчаларнинг қайта қурилиши, кристалларнинг деформацияси, фазалар мувозанатининг сурилиши рўй беради. Шу усулдан фойдаланиб, углероддан 10 минг МПа ва ҳарорат 2400°С остида сунъий олмослар ҳосил қилинади.
В. Сорбцион ва десорбцион жараёнларнинг ҳаракатлантирувчи кучини ошириш учун жараён ҳароратлари бошқарилади. Абсорбция, адсорбция ва конденсация жараёнларининг ҳаракатлантирувчи кучи қуйидагича ифодаланади: ∆С қ С – С*. Суюқ фаза ҳароратси пасайтирилиб, газ компонентларининг парциал босими камайтирилади, яъни С* ва шу билан бирга жараённинг ҳаракатлантирувчи кучи ∆С ва умумий тезлик оширилади. Десорбция ва буклатиш жараёнининг харакатлантирувчи кучи ∆С қ С *– С кўринишида ифодаланади. Бу жараёнларда иситиш аппаратлари ёки иссиқ газли аппаратлар ёрдамида суюқликнинг ҳароратси кўтарилади. Натижада мувозанат сурилади ва тезлик ошади. Ҳароратнинг бошқарилиши ва босимнинг ошиши бир вақтда ҳаракатлантирувчи кучнинг ошишига олиб келади.
Г. Реакцион зонадан реакция махсулотларини чиқариш. 2- ни камайиши ҳисобига қайтар реакциянинг умумий тезлигини оширади. қ F1-F2 гетероген жараённинг ҳаракатлантирувчи кучи ошади, CқC-C*. Агар реакция газ фазада берса, маҳсулотни суюқ (ёки қаттик) фазага ўтказиш С* нинг нолгача камайишини билдиради. Газли аралашмадан маҳсулотни конденсьция, адсорбция ва абсорбциялаб ажратиб олиш мумкин. Ишлаб чиқаришда бунинг учун аввалам бор газ аралашмасини реакцион аппаратдан чиқарилади (конденсация,абсорбция) ва яна қайта жараёнига киритилади. Шунда циклик, айланма жараён содир бўлади. Масалан: аммиак, спирт ва бошқа синтезлар. Бундай холатларда газ фазасида босқичли реакция кетади. Хар бир босқичда махсулот концентрацияси С* максимал холатга келади сўнгра адсорбция жараёнида ноль қийматгача пасаяди. Бунда цикл бир неча маротаба қайтарилиши мумкин.
Суюқ аралашмалардан реакция маҳсулотини ажратишда унинг хоссаларига ахамият берилади, крисстал холатида бўлса – чўктириш, қаттиқ аралашмаларда эса –десорбция ёки адсорбциядан фойдаланилади.
Жараённинг тезлик константасини (k) таъсирлашувчи моддаларнинг ҳароратсини ошириш, катализаторларни қўллаш, моддаларнинг аралашиш даражасини ошириш билан амалга оширилади.
А. Ҳароратнинг ошиши диффузия коэффициентларининг камайиб, реакция тезлик константаларининг кучли ошишига олиб келади. Кўпчилик жараёнлар учун таъсирлашувчи моддалар ҳароратсининг тезлик константасига таъсири Аррениус формуласи билан аниқланади:
E k k0eRT (2.71)
бу формула ҳисоблаш учун логарифмланади.
k2 E 1 1
2,3lg k1 RT1 T2 (2.72)
бу ерда: k0, k1, k2 – мос абсолют ҳароратдаги реакция тезлик константалари; e-натурал логарифм асоси. Е-таъсир этувчи моддаларнинг активланиш энергияси, Дж/моль. R- моляр газ доимийси 8,3 Дж/(моль*К) га тенг. (2, 72) тенгламадан фойдаланиб Е, k1 ва Т1 маълум бўлганда Т2 учун k2 ни ҳисоблаб топиш, кейин эса реакция тезлигини ҳарорат коэффициентини топишимиз мумкин.
kT10/kT (2.73)
Вант-Гофф қоидасига асосан ҳарорат коэффициенти 2-4га тенг, яъни ҳароратни хар 10°С га кўтарсак реакция тезлиги 2-4 баравар ошади. Лекин бу қонун активланиш энергияси 60000-120000 (Дж/моль), ўртача ҳароратлар (10400°С) бўлган соҳаларда қўлланади. 11-расмда кўрсатилишича Е тушиши билан камаяди,ҳарорат эса ошади. Юқори ҳароратлар сохасида бирга яқинлашади.
Do'stlaringiz bilan baham: |