ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Зависимость скорости процессов от давления из "Общая химическая технология Том 1" Кроме повышения концентраций газообразных реагентов, давление может оказать и другое влияние на течение многих процессов. Повышение давления сверх атмосферного и понижение давления ниже атмосферного (вакуум) вызывает изменение температуры протекающих процессов, особенно при наличии газообразных реагентов. Изменения температуры, в свою очередь, резко влияют на давление газов и паров, в гораздо меньшей степени — на объем и реакционную способность жидкостей и практически не оказывают влияния на твердые тела . В результате повышения концентрации газов и уменьшения их объема реакции газообразных веществ и их переход в жидкое состояние (конденсация) под давлением ускоряются. [c.68] В некоторых процессах повышенное давление применяется для торможения процессов разложения исходных веществ и процессов выделения газообразных продуктов реакции. [c.68] Разрежение (вакуум) применяется в процессах, сопровождающихся выделением газообразных продуктов, в тех случаях, когда последние необходимо удалить, например при выпаривании растворов, при дестилляции и ректификации жидкостей, в процессах термического разложения, возгонки и т. п. При этом процесс ускоряется вследствие удаления продукта из сферы реакции. Вакуум обычно снижает температуру упомянутых процессов. Поэтому в химической промышленности вакуум нашел значительное применение. [c.68] Применяемые в химической технике разрежения достигают в некоторых случаях тысячных долей атмосферы (так называемый глубокий вакуум). [c.68] Следует отметить, что с повышением давления увеличивается коэффициент теплопередачи, т. е. повышается степень использования тепла. За последние годы быстро развивается газификация топлива под давлением. Применение давления позволяет вести процесс при более низкой температуре, значительно интенсифицировать его благодаря достижению гораздо лучшего контакта воздуха и пара с углем и повысить содержание метана в получаемом газе. [c.68] В ряде производств сжатию подвергаются не непосредственно сами реагенты, а воздух или другие газы — посредники, оказывающие давление на жидкость этот прием применяется большей частью для транспортировки жидкостей по трубам под давлением, в редких случаях — при хранении жидкостей и твердых тел, обладающих большим давлением диссоциации. [c.68] Огромное значение высоких давлений для химической промышленности видно из того, что без их применения не были бы реализованы столь важные процессы, как синтез аммиака, метилового спирта, полиэтилена, гидрирование углей и многочисленные другие процессы, в которых применяются давления от десятков до сотен атмосфер. [c.68] За последнее время изучается применение сверхвысоких давлений — от тысячи до десятков тысяч атмосфер. Возможно, что при сверхвысоких давлениях удастся осуществить без катализаторов такие реакции, которые при умеренных давлениях требуют применения катализаторов, тщательной очистки газов и т. д. [c.68] В основе расчета давления, необходимого для осуществления соответствующих процессов, лежат известные газовые законы (Бойля— Мариотта—Гей-Люссака, Менделеева—Клапейрона, Авогадро—Жерара, Дальтона и Генри), применимые для идеальных газов и небольших давлений. [c.69] В технологии сжижения и разделения газов и паров (например воздуха, коксовых газов и др.) большое значение имеет применение закона Томсона—Джоуля об эквивалентности энергии расширения сжатых газов понижению температуры. [c.69] За последние годы установлено, что ряд старых, широко распространенных взглядов на поведение газов при давлениях до нескольких сот атмосфер неприменим к более высоким давлениям . [c.69] Считалось, что при повышенных давлениях резко изменяется лишь объем газов, объемы же жидкостей и твердых тел изменяются нишхзжно, и потому на практике этими изменениями пренебрегали это оказалось заблуждением. При весьма высоких давлениях уменьшаются объемы и жидких и твердых фаз. Сформулированный около 150 лет тому назад закон Генри, установивший прямую пропорциональность между растворимостью газа и его давлением (на основе исследований, проведенных при низких давлениях), распространяли без достаточных оснований на газы при любых высоких давлениях. В 1935 г. была установлена зависимость растворимости газа в жидкости от давления — количественная для разбавленных растворов и качественная для концентрированных растворов. [c.69] Применяя принцип Ле-Шателье — Брауна и учитывая изменения объемов при переходе жидкости в газ, И. Р. КричевскиД установил, что растворимость газов в жидкости с ростом давления сначала падает, а потом, пройдя через минимум, начинает возрастать, сначала быстрее роста давления, а потом медленнее и, наконец, перестает зависеть от него . [c.69] Согласно закону Дальтона, также сформулированному около 150 лет тому назад, растворимость в жидкости каждого компонента газовой смеси пропорциональна его парциальному давлению. Опыты показали, что при высоких давлениях закон Дальтона для явлений растворения газов недействителен. [c.69] Установлена ограниченная взаимная растворимость газов при высоких давлениях. Так, газовая смесь из аммиака и азота при 148° и давлении 10 000 кг/сл 2 расслаивается на две газовые фазы, из которых одна содержит около 70% аммиака, а другая—24% аммиака. Явление расслоения газов наблюдалось и в тройных смесях водород — азот — аммиак . [c.69] На эти недавно открытые явления следует обратить внимание исследователей в области химической технологии ввиду возможного практического использования этих явлений для разделения газовых смесей, для поглощения газов и в других процессах при высоких давлениях. Эти явления следует принимать во внимание при расчетах соответствующей аппаратуры. [c.69] Несмотря на затраты энергии на сжатие газов и удорожание аппаратуры вследствие необходимости увеличения ее прочности и химической стойкости, применение высоких давлений в химической промышленности быстро расширяется, так как увеличение выходов, ускорение процессов и уменьшение размеров аппаратуры и зданий в большинстве случаев компенсирует указанное удорожание, делая производство более экономичным. [c.69] Изучение течения химических реакций под давлением было начато впервые в нашей стране (работы Н. Н. Бекетова и др.). Широкое развитие эти работы получили в СССР, где был разработан и исследован ряд технологических процессов при высоких и сверхвысоких давлениях. [c.69] Современная химическая технология широко применяет высокие давления, комбинируя их во многих случаях с применением катализаторов и высоких температур. [c.70] Вернуться к основной статье