ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основы кинетики нефтехимических реакций. Определение реакционного объема из "Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности Издание 2" Химическая реакция сопровождается выделением или поглощением тепла. [c.538] Тепловой эффект химической реакции при постоянном объеме, численно равный изменению внутренней энергии системы, принято называть теплотой реакции. [c.539] Тепловой эффект реакции зависит от агрегатного состояния исходных и конечных продуктов реакции и температуры. Если в результате химической реакции изменяется агрегатное состояние, то в тепловой эффект реакции входит теплота фазового перехода (теплоты испарения или конденсации, плавления или затвердевания). [c.539] В справочной литературе тепловой эффект реакции обычно относят к стандартным условиям. Тепловой эффект химической реакции рассчитывают на единицу образующихся продуктов реакции, а иногда эту величину относят к единице количества исходного или превращенного сырья. [c.539] Тепловой эффект химической реакции может быть либо найден экспериментально, либо вычислен в соответствии с законом Гесса. [c.539] Закон Гесса, являющийся следствием первого начала термодинамики, формулируется следующим образом. Тепловой эффект химической реакции простых веществ зависит от исходного и конечного состояний системы и не зависит от пути, по которому протекает реакция. [c.539] Величина теплового эффекта реакции для химических процессов, используемых в нефтяной промышленности, колеблется в широких пределах, например, для эндотермического процесса пиролиза бензина она составляет от 1400 до 2000 кДж/кг, считая на превращенное сырье, а для экзотермического выжига кокса с катализатора крекинга — от 28 ООО до 32 ООО кДж/кг. [c.539] Как уже отмечено ранее, некоторые процессы представляют собой сочетание химических реакций, имеющих разные знаки теплового эффекта, и поэтому конечный тепловой эффект зависит от глубины процесса. В качестве примера на рис. XX111-1 приведены данные по величине теплового эффекта Q реакции каталитического крекинга в зависимости от глубины превращения л для фракции дизельного топлива. Из графика следует, что теплота реакции первоначально увеличивается с увеличением глубины превращения, а затем уменьшается максимальное значение соответствует глубине превращения 55 %. [c.540] ОСНОВЫ КИНЕТИКИ НЕФТЕХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ. [c.540] Важной характеристикой химического процесса является степень превращения (конверсии) исходного сырья, под которой понимают относительное количество исходного сырья, прореагировавшего в данной реакции, измеренное в долях единицы или в процентах. Так, если степень превращения равна х, то количество непрореагировавшего сырья составит 1 — х, или 100 — х. [c.540] Для осуществления любой химической реакции с заданной степенью превращения необходимо, чтобы в течение определенного времени участвующие в реакции вещества находились в реакторе при определенных температуре и давлении. Чем выше скорость химической реакции, тем меньше время, необходимое для ее осуществления и тем меньше будет объем реактора. [c.540] Под скоростью реакции подразумевают количество вновь образующихся продуктов в единицу времени. [c.540] Для реакций других типов константы скорости реакций или время реагирования определяются другими, более сложными уравнениями или кинетическими кривыми. [c.541] Использование этого простого уравнения, во многих случаях затруднительно. Для многих нефтехимических реакций не представляется возможным определить продолжительность реакции, и, кроме того, существенные затруднения представляет определение объема реагирующих веществ V. Многие реакции протекают со значительным изменением объема вследствие образования продуктов реакции, объем которых существенно отличается от объема исходных продуктов, поэтому для определения объема реагирующих веществ необходимо располагать зависимостью количества образующихся веществ от длительности реакции. [c.541] Многие реакции протекают при высоких температурах и давлениях, поэтому определение объема газообразных и парообразных продуктов реакции осложняется, так как в этих условиях наблюдаются значительные отклонения от законов идеальных газов. [c.541] Учитывая отмеченное, при расчете объема реакционных аппаратов используют экспериментально найденную величину объемной или массовой скорости. Объемная скорость гц, есть производительность единицы реакционного объема, измеряемая для жидкого сырья как объем холодного сырья, подаваемого в 1 ч на единицу объема реакционной зоны. Эта величина измеряется в м /(м -ч) или ч 1. При газообразном сырье объемная скорость измеряется в кубометрах исходного газа при нормальных условиях и измеряется в тех же величинах. [c.541] Массовая скорость ng равна массе сырья, поступающего в 1 ч на единицу массы катализатора или теплоносителя, находящегося в зоне реакции. Единица измерения этой величины кг/(кг-ч) или ч . [c.541] Отметим, что величина обратная объемной (1/%) или массовой скорости (1/ ) пропорциональна длительности реакции и называется фиктивным временем реакции Тф. Так, если при неизменных прочих условиях объемная или массовая скорость увеличена в два раза, то продолжительность реакции уменьшается также в два раза, хотя абсолютное значение длительности реакции в обоих случаях остается неизвестным. [c.541] Как отмечалось ранее, для сложных химических процессов, отличающихся образованием ряда продуктов реакции, зависимость степени превращения и выходов продуктов реакции для данного сырья л , катализатора и температуры процесса от длительности реагирования представляют в виде кинетических кривых. [c.542] Вернуться к основной статье