10-вариант Химиялық реакциялардың тепе-теңдігі. Тепе-теңдікке әсер ететін факторлар
жүктеу/скачать 1,19 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Концентрация.
- Инертті газдың əсері
|
10-вариант Химиялық реакциялардың тепе-теңдігі. Тепе-теңдікке әсер ететін факторлар. Энергия жылу немесе жұмыс түрінде енгізілгенде не болмаса шығарылғанда термодинамикалық жүйе күйінің өзгеруін термодинамикалық үдеріс деп атайды. Көптеген өнеркəсіптік химиялық реакциялар қайтымды. Үдерістің жүру барысында тура реакцияның жылдамдығы кемиді, кері реакцияның жылдамдығы артады. Бұл реакцияның жылдамдықтары теңескенде химиялық тепе-теңдік орнайды. Әрекеттесуші заттардың концентрациясы, температурасы және қысымы өзгергенде химиялық тепе-теңдіктің ығысу бағыты Ле-Шателье принципімен анықталады. Ле-Шателье принципі бойынша тепе-теңдіккке әсер етуші факторлар: Концентрация. Егер реакция экзотермиялық болса, яғни жылу бөле жүрсе, әрекеттесуші заттардың концентрациясы артқан кезде, тепе-теңдік оңға ығысады. Ал керісінше, концентрациясы төмендесе тепе-теңдік солға ығысады. Көптеген жағдайларда үдерістің тепе-теңдігін реакциялық зонадан өнімді шығару (өнім концентрациясын төмендету) арқылы оңға ығыстыруға болады. Сондай-ақ жүйеге ылғал тартқыш заттарды (концентрлі Н2 SO4 жəне т.б.) енгізу арқылы этерификация реакциясының тепе-теңдігін оңға ығыстыруға болады: CH3OH + CH3COOH CH3COOCH3 + H2O . Инертті газдың əсері. Тұрақты қысымда жүйеге инертті газды енгізгенде жүйенің жалпы қысымы кемиді. Егер реакция моль сандарының Δn0 артуымен жүрсе, онда инертті газ тепе-теңдікті реакция өнімінің түзілу жағына бағыттайды. Кейбір технологиялық үдерістерде өнімнің шығымын арттыру үшін жүйені үнемі жаңа газдармен үстемелейді. Мысалы, 100 МПа қысымда алынған азотты-сутекті-аммиакты қоспада 10% инертті газ болғанда жүйенің жалпы қысымын 25 МПа-ға дейін төмендетеді. Инертті газдың тепе-теңдік жүйеге əсері туралы қорытынды Дальтон заңына негізделіп жасалған: pj = Njp , яғни сұйылту эффектісі (NJ кемуі) жүйедегі жалпы қысымның (р) төмендеу эффектісіне сəйкес келеді. Температураның əсері. Тепе-теңдіктің ығысу бағытына температураның əсері реакцияның жылу эффектісінің белгісімен анықталынады. Яғни, экзотермиялық (солдан оңға қарай жылудың бөлінуі +Q арқылы жүретін) немесе эндотермиялық (солдан оңға қарай жылудың сіңірілуі - Q арқылы жүретін) реакциялар екенін білу керек. Осыдан температураны арттырғанда тепе-теңдік эндотермиялықреакция жағына, ал температураны төмендеткенде тепе-теңдік экзотермиялық реакция жағына ығысады. Химиялық технологияда қайтымды үдерістер кеңінен таралған. Мұндай үдерістерді жүргізу жағдайын таңдағанда тепе-теңдіктің реакция өнімінің түзілу жағына ығысу талаптарын негізге алу керек. Бұл кезде тепе-теңдіктік шығымды арттыру үшін: – экзотермиялық реакция үшін температураны төмендету; – эндотермиялық реакция үшін температуарны жоғарылату; Гетерогенді катализ. Гетерогенді процестердің диффузды кезеңдері. Гетерогендік катализ кезінде катализатор бетінде аралық қосылыстар пайда болады, олар өз алдына фаза түзбейді және химиялық анализ жолымен оны анықтауға болмайды. Бүндай катализде беттік қосылыстардың байланыс энергиясы көлемдік молекулалардікіне Караганда аз, осыган байланысты бүлардың бекемділігі төмен. Беттік қосылыстарда эр түрлі жағдайда байланысқан молекулалық, атомдык және иондық қосылыстар болуы мүмкін. Мысалы, тізбекті реакцияларда катализ гетерогенді - гомогенді сипат алады, яғни алдымен катализатор бетінде радикалдар пайда болады (бүл гетерогендік іс), сосын ол газ немесе сұйық ішінде тізбекті реакцияның жүруін қоздырады (бүл гомогендік іс). Гетерогенді системалар екі немесе одан көбірек фазалардан тұрады: газ-сұйық (Г-С), газ-қатты (Г-Қ), сұйық-қатты (С-Қ). Көптеген өндірісітік процесттер көпфазалы гетерогенді системалардан тұрады: г-с-к, г-к-к, с-к-к. Гетерогенді процестер гомогендіге қарағанда өндірісте кең тараған. Көптеген гетерогенді процестер химиялық реакциялармен байланысты емес, олар физика-химиялық құбылыстарға негізделген. Гетерогенді процестің жылдамдығы төмендегі формуламен өрнектеледі: U=dG/dτ = kF · DC гетерогенді процестің жылдамдығының теңдеуі химиялық кинетиканың теңдеуімен қоса массаберілістің кинетикасын көрсетуі керек; гетерогенді процесте әрбір фаза қозғалыстың нақты бір режимінде тұрады, сондықтан бұлар да кинетикалық теңдеудің бір түрін көрсетеді. Диффузиялық облыста жүретін гетерогендік процестердің кинетикасында мынадай ерекшеліктер бар: а) активтіліктің шартты энергиясының мөлшері біршама аз болады; э) температура процесс жылдамдығына біршама аз эсер етеді, мүнда диффузиялық коэффициент сүйықтар мен газдар үшін 1,1-1,5 аралығында ғана өзгереді (егер температура реагенттердің фазалық жағдайын өзгертпесе); б) системаның турбуленттігінің процесс жылдамдығына әсері күшті болады. Диффузиялық облыста жүретін процестердің жылдамдық коэффициент^ ұлғайтуға әрекеттесуші фазалардың турбуленттігін жоғарылату арқылы қол жеткізеді, мүндай жағдайда диффузиялық кедергі кемиді және фазааралық бет айдын үздіксіз жаңарып түрады. Алайда турбуленттікті көбейту тек кинетикалык облысқа өткенге дейін ғана тиімді, одан әрі турбуленттікті көтеру қозғаушы күштің азаюы салдарынан процестің қарқындылығын төмендетеді. Мұнайды қайта өңдеу: крекинг, реформинг және платформинг. Крекинг (ағыл. crackіng – бөлшектену, ыдырау) – жанармай алу үшін мұнайды немесе оның жеке фракцияларын өңдеу. Крекинг – мұнай өңдейтін зaттардағы негізгі термиялық процесс.470 – 540С температурада және 4 – 6 МПа қысымда көмірсутектер ыдырап, изомерлену реакциясы жүреді. Бензинмен қатар ауыр қалдықтар (кокс) және көп мөлшерде газ түзіледі.Реакцияның бағыты мен жылдамдығы, алынған өнімнің құрамы бастапқы алынған заттың химиялық құрамына, температураға, жылу әсерінің ұзақтығына, қысымға, қолданылған катализаторға байланысты. Крекингтің бірнеше түрі бар. Термиялық крекинг ашық түсті мұнай өнімдерін алу үшін жоғары температура (470 – 500ӘС) мен қысымда (5 – 6 МПа) өтеді. Мұнда 25 – 40% бензин алынады, оның октан саны төмен '(56 – 60). Күкіртті, шайырлы, жоғары парафинді мұнайда термиялық крекинг өнімнің сапасы төмен болады. Октан саны аз, ал керосин және дизель жанар майында күкірт көп, ауыр қалдықтар 30 – 40% болады. Сондықтан осы кезде көбіне катализдік К. қолданылады. Бұл әдісте түрлі катализаторлар қолданылады, процесс 0,4 МПа-ға дейінгі қысымда, 450 – 520С темпратурада жүргізіледі. Мұнайды, әсіресе, керосин мен газойль фракцияларын катализдік крекинг арқылы өңдейді. Осындай әдіспен октан саны 80 – 90 болатын бензин алуға болады. Каталитикалық риформинг (хошиістендіру) үлкен көлемді күшейтілген қысымның үлкен көлемді сутектің қатысуымен 5000С температура кезінде атқарылады; бұл жағдай сутектің бөлінуі арқылы және катализаторда қорытқы көмірдің жинақталуы арқылы өтетін хош иісті көмірсутектердің жинақталуындағы кері айналымды реакциялардың өтуін қиындатады. Катализатордың қызметін алюминийдің оксидіне жалатылған платина атқарады; ол бірнеше айлар бойы өзінің активтігін сақтайды, кейін регенерация жолымен қайта алынады. Катализатордың құрамында сондай-ақ хлор бар, ал өнімге активтігін сақтау үшін аз мөлшерде дихлорэтан СlCH2 CH2Cl енгізіледі. Автомобильге арналған жанар-жағармайға қойылатын талаптардың ұлғаюына байланысты жанармайдың тікелей өндіруіндегі оның сапасын (риформинг) арттыру барысы елеулі маңыздылыққа ие болды. Сонымен қатар бұл процесс таза ароматикалық (хош иісті) көмірсутектерді (органикалық синтезге керек өнім) алуға қажетті мүмкіндік туғызады және гидрлеуді өткізуге қажетті сутектің қайнар көзі болады. Оның негізінде Кеңес одағының ғалымдары ашып зерттеген реакциялар жатыр. Олар: нафтенді дегидрлеу (Н.Д. Зелинский) және дегидроциклизациялау (Б.А. Казаский, А. Платэ, Б.Л. Молдовский). Мұнай өнімдері – көмірсутектер мен олардың туындыларының қоспасы; мұнай мен мұнай газдарынан алынатын жеке химиялық қосылыстар. Мұнай өнімдері отын, майлар, битумдар, ауыр көмірсутектер және әр түрлі мұнай өнімдері сияқты негізгі топтарға бөлінеді. Отын негізіндегі мұнай өнімдеріне көмірсутекті газдар мен бензин, лигроин, керосин, дизель отыны, мазут, т.б. жатады. Мұнай өз бойынан электр тогын өткізбейді. Сондықтан ол электроникада изолятор (айырушы) ретінде қолданылады. Осы кезеңде мұнай құрамынан екі мыңнан астам халық шаруашылығына керекті заттар алынып отыр: бензин, керосин, лигроин, парафин, көптеген иіссу түрлері, кремдер, парфюмериялық жұмсақ майлар, дәрі-дәрмектер, пластмасса, машина дөңгелектері тағы басқа. Ол қуатты әрі арзан отын — бір тонна мұнай үш тонна көмірдің, 1,3 тонна антрациттың, 3,3 тонна шымтезектің қызуына тең. Қазір "Қара алтын" деп бағаланатын мұнайдың өзіндік мол тарихы бар. 1539 жылы ол тұңғыш рет Америка құрлығынан Еуропаға тасылатын тауарлардың тізіміне кіріпті. Сол жылы Венесуэладан Испанияға жөнелтілген мұнай тасымалының алғашқы легі бірнеше темір құтыға ғана құйылған жүк екен. Ол кезде дәрігерлер оны тек артрит ауруын емдеуге ғана пайдаланатын болған. Платформинг -құрамында платина бар катализаторлардың қатысуымен сутегі қысымында жүргізілетіну мұнай өнімдерін каталитикалық тазарту. Ол мотор бензиндері мен хош иісті көмірсутектердің жоғары октанды компоненттерін алу үшін қолданылады. ... Платформамен нафтендердің 80% хош иісті заттарға айналады Егер реакция жылдамдығының температуралық коэффициенті 2-ге тең болса, ал температураны 40-дан 60 -қа көтергенде реакция жылдамдығы неше есе өсетінін есептеңіз.есе жүктеу/скачать 1,19 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|