WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 17 |

«В. В. Бочкарев ТЕОРИЯ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ОРГАНИЧЕСКОГО СИНТЕЗА Гетерофазные и гетерогенно–каталитические реакции Учебное пособие Издательство ТПУ Томск 2005 Created ...»

-- [ Страница 1 ] --

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Томский политехнический университет»

В. В. Бочкарев

ТЕОРИЯ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

ОРГАНИЧЕСКОГО СИНТЕЗА

Гетерофазные и гетерогенно–каталитические реакции Учебное пособие Издательство ТПУ Томск 2005 Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com) УДК 665.64/65:541(075.8) Б 86 Бочкарев В. В.

Б 86 Теория химико-технологических процессов органического синтеза.

Гетерофазные и гетерогенно–каталитические реакции. Учеб. пособие./ Том. политехн. ун-т. – Томск, 2005. – 118 с.

В учебном пособии рассмотрены теоретические основы наиболее распространенных технологических процессов органического синтеза – гетерофазных и гетерогенно–каталитических реакций.

Пособие подготовлено на кафедре технологии основного органического синтеза Томского политехнического университета и предназначено прежде всего для студентов специальности «Химическая технология органических веществ». Оно может быть полезно инженерно-техническим работникам химической, металлургической и других отраслей промышленности.

УДК 665.64/65:541(075.8) Рекомендовано к печати Редакционно-издательским советом Томского политехнического университета.

Рецензенты:

В. Л. Кузнецов – к.х.н., зам. начальника производства полипропилена ООО «Томскнефтехим»;

В. И. Берзин – к.х.н., директор ЗАО «Пластполимер–Томск».

Томский политехнический университет, Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com)

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ГЕТЕРОФАЗНЫЕ РЕАКЦИИ

1.1. РАВНОВЕСИЕ В ГЕТЕРОФАЗНЫХ СИСТЕМАХ

1.1.1. Равновесие при физической абсорбции газов

1.1.2. Равновесие при абсорбции с обратимой химической реакцией....... 1.1.3. Равновесие в гетерофазных системах жидкость - жидкость......... 1.2. КИНЕТИКА ГЕТЕРОФАЗНЫХ ПРОЦЕССОВ

1.2.1. Кинетика физической абсорбции

1.2.2. Кинетика гетерофазных реакций

1.2.3. Катализ межфазного переноса

1.2.4. Селективность сложных гетерофазных реакций

ЗАДАНИЯ К ГЛАВЕ 1

2. ГЕТЕРОГЕННЫЙ КАТАЛИЗ

2.1. ГЕТЕРОГЕННЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ

2.2. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ГЕТЕРОГЕННОГО КАТАЛИЗА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ..

2.3. АДСОРБЦИОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ ПРИ КАТАЛИЗЕ

2.4. МЕХАНИЗМ ГЕТЕРОГЕННО-КАТАЛИТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

2.4.1. Кислотно-основной гетерогенный катализ

2.4.2. Гетерогенный катализ на переходных металлах и их соединениях. 2.4.3. Полупроводниковая теория гетерогенного катализа на переходных металлах и их соединениях

2.4.4. Механизм промежуточного взаимодействия и поверхностное комплексообразование

2.4.5. Особенности процессов в жидкой фазе

3. ОСНОВЫ КИНЕТИКИ ГЕТЕРОГЕННО-КАТАЛИТИЧЕСКИХ

РЕАКЦИЙ

3.1. КИНЕТИЧЕСКАЯ ОБЛАСТЬ ГЕТЕРОГЕННОГО КАТАЛИЗА

3.1.1. Кинетика реакций на однородной поверхности

3.1.2. Кинетика реакций на неоднородной поверхности

3.2. СОРБЦИОННАЯ И ПЕРЕХОДНАЯ С НЕЙ ОБЛАСТИ

3.3. ВНЕШНЕДИФФУЗИОННАЯ И ПЕРЕХОДНЫЕ С НЕЙ ОБЛАСТИ

3.4. ВНУТРИДИФФУЗИОННАЯ И ПЕРЕХОДНЫЕ С НЕЙ ОБЛАСТИ

3.5. СЕЛЕКТИВНОСТЬ ПРИ ГЕТЕРОГЕННО-КАТАЛИТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЯХ........ ЗАДАНИЯ К ГЛАВЕ 3

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com)

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее учебное пособие составлено по материалам лекционных и практических занятий по курсу «Теория химикотехнологических процессов органического синтеза», читаемому в Томском политехническом университете для студентов специальности «Химическая технология органических веществ». При составлении данного пособия учитывалось, что студенты химико-технологического факультета прослушали курсы «Процессы и аппараты химической технологии», «Физическая химия», «Органическая химия», «Общая химическая технология».

Многообразие процессов органического синтеза является серьезным препятствием для написания исчерпывающего учебного пособия по теоретическим основам этих процессов. Выпущенные у нас в России отличные книги Лебедева Н. Н., Манакова М. Н., Швеца В. Ф. «Теория химических процессов основного органического и нефтехимического синтеза» (1984 г.), Данквертса П. В. «Газожидкостные реакции» (1973 г.) и Иоффе И. И., Письмена Л. М. «Инженерная химия гетерогенного катализа» (1972 г.) к настоящему времени перешли в разряд библиографических редкостей. Таким образом, очевидна необходимость издания современного учебного пособия по теоретическим основам основных технологических процессов органического синтеза.

В настоящем учебном пособии рассматриваются теоретические основы проведения гетерофазных и гетерогенно–каталитических процессов органического синтеза. Все главы, кроме теоретического материала, содержат примеры, которые позволяют продемонстрировать, как теоретические положения можно использовать на практике, и прежде всего для управления технологическими процессами. В конце глав приведены практические задания, позволяющие закрепить пройденный материал. Пособие может быть полезным также инженерно-техническим работникам предприятий химической промышленности.





Авторы с признательностью примут все пожелания и замечания читателей настоящего учебного пособия.

Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com)

ВВЕДЕНИЕ

В технологии органического синтеза встречаются практически все реакции органических, а часто и неорганических веществ: окисление и дегидрирование, гидрирование и нитрование, сульфирование и этерификация и др. Выбор реактора и условий проведения процессов в значительной степени зависит от типа протекающих в нем реакций. Химические реакции можно классифицировать по следующим основным 3) по агрегатному (фазовому) состоянию реагентов;

По числу стадий химические реакции можно разделить на простые и сложные. Простые реакции обычно подразделяют на практически необратимые (односторонние) и обратимые (двусторонние). Последние, в свою очередь, можно разделить на реакции, которые могут проводиться как в закрытых, так и в частично открытых системах (например, за счет удаления одного из целевых продуктов из зоны реакции). Кроме того, простые реакции могут быть мономолекулярными и бимолекулярными, а также элементарными и неэлементарными.

Обратимые и необратимые реакции. При проведении практически необратимой реакции главной задачей является обеспечение ее протекания с высокой скоростью. Ускорить необратимую реакцию можно, например, за счет увеличения начальных концентраций реагирующих веществ, повышения температуры.

При осуществлении простых обратимых реакций побочные реакции практически не протекают. Процесс протекает до установления динамического равновесия, когда скорость прямой реакции станет равной скорости обратной, и характеризуется равновесным выходом продуктов. При реализации обратимых реакций, как правило, на первом месте стоит задача сдвига равновесия в нужную сторону или организация ее проведения в частично открытой системе.

Сложные реакции. В органическом синтезе наряду с простыми реакциями широко встречаются сложные реакции (последовательные, параллельные и последовательно-параллельные). Под сложными реакциями понимают совокупность двух и более химических реакций, протекающих в реакционной системе и приводящих к образованию двух и более конечных и/или промежуточных продуктов.

Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com) Широкое распространение имеют последовательно-параллельные реакции. Для такого типа реакций на каждой последовательной стадии в реакции участвует общий реагент, который параллельно взаимодействует с исходным веществом и/или промежуточным продуктом. К таким реакциям относятся многие процессы хлорирования, окисления, сульфирования, нитрования, гидрирования, алкилирования.

Экзотермические реакции протекают с выделением тепла. Следовательно, в реакторах, в которых проводятся такого рода реакции, необходимо предусматривать отвод тепла. Наиболее характерным примером экзотермических реакций являются все реакции окисления.

Эндотермические реакции протекают с поглощением тепла. Поэтому при осуществлении этого рода реакций в реакторах предусматривается подвод тепла. К эндотермическим относятся реакции дегидрирования, крекинга и др.

Так как реагенты могут находиться при определенных условиях в газообразном, жидком или твердом состоянии, то в зависимости от их фазового состояния и сочетания фаз реакции могут протекать в одной фазе, на границе фаз или в нескольких фазах.

Гомофазными называются реакции, которые протекают в пределах одной фазы, так как все компоненты (в том числе и катализатор) находятся только в этой фазе. В свою очередь, эти реакции делятся на газофазные, если все компоненты (реагенты и продукты) газообразные, и жидкофазные, когда все реагенты и продукты являются жидкими.

Гетерофазными называются такие реакции, которые протекают в системе, состоящей из нескольких фаз, т. е. когда компоненты (реагенты и продукты) находятся в двух или более фазах. В этом случае имеют место системы газ – жидкость, жидкость – жидкость, т. е. две несмешивающиеся фазы.

Реакции подразделяются на кинетически-контролируемые и диффузионно-контролируемые, в зависимости от того, какой стадией определяется их общая скорость (химическим взаимодействием или диффузией реагентов и продуктов реакций). Все это относится, главным образом, к гетерогенным процессам, в которых реакции могут протекать как на поверхности раздела сред (фаз), так и в одной из сред (фаз). При этом реакция может протекать и в кинетической, и в диффузионной области. Если скорость процесса лимитируется скоростью диффузии, например газа в жидкость, то процесс протекает во внутренней диффузионной области. Если же скорость процесса лимитируется скоростью диффузии в дисперсной фазе, например для системы жидкость - жидкость, то процесс протекает во внешней диффузионной области.

Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com) По кинетическому признаку, определяющему зависимость скорости реакции от концентрации или парциального давления реагента, реакции делятся на реакции нулевого порядка, первого порядка, более высокого порядка и дробного порядка. Для реакций нулевого порядка скорость постоянна и не зависит от концентрации или парциального давления реагента, для реакций первого порядка эта зависимость прямолинейна, а для реакций более высокого порядка характеризуется экспоненциальной кривой.

В зависимости от того, участвует или не участвует катализатор в химическом превращении веществ, все реакции подразделяются на каталитические и некаталитические. Если катализатор и реагенты находятся в одной фазе (например, в жидкой), то говорят о гомогеннокаталитической реакции. Если катализатор и реагенты находятся в разных фазах и реакция протекает только на поверхности катализатора, то эту реакцию принято называть гетерогенно-каталитической реакцией.

Процессы, протекающие в реакторе, определяются фазовым состоянием исходных реагентов и продуктов реакций (фазовая характеристика), видом катализатора (твердый или жидкий), теплотой реакций и, соответственно, тепловым режимом (энергетические и термодинамические характеристики), динамикой процессов, характером движения реагентов и продуктов реакций, а также гидродинамикой системы. Кроме того, следствием энергетической и термодинамической характеристик является режим теплообмена.



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 17 |
 


Похожие работы:

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Брянский государственный технический университет В.И.Федоренко, В.П.Дунаев СПЕЦИАЛЬНЫЕ КРАНЫ Часть 1. Мостообразные специальные краны Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия Международный издательский проект Проектирование, производство и эксплуатация подъемно-транспортной техники БРЯНСК ИЗДАТЕЛЬСТВО БГТУ 2008 УДК 621.87 ББК 34.4 Федоренко, В.И. Специальные краны: учеб. пособие. В 2 ч. Ч.1. Мостобразные...»

«МНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет) Кафедра Системы автоматизированного проектирования Геоинформационные системы Методические указания к лабораторным занятиям для студентов специальностей: 230104 - Системы автоматизированного проектирования 130301, 130301.65 Геологическая съёмка, поиски и разведка МПИ Владикавказ 2010 1...»

«Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ А. О. Дьяков Э. Г. Новаковская А. В. Новичихин А. С. Халонин ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА СПЕКТРАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА Учебное пособие Санкт-Петербург Издательство СПбГТУ 1999 112 Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ А. О. Дьяков Э. Г. Новаковская А. В. Новичихин А....»

«ОСНОВЫ КРИСТАЛЛОГРАФИИ И МИНЕРАЛОГИИ Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО Уральский государственный технический университет – УПИ Основы кристаллографии и минералогии Методические указания к практическим занятиям и контрольные вопросы для студентов всех форм обучения направления 651130 – Металлургия специальности 110200 – Металлургия цветных металлов Екатеринбург 2006 УДК 548/549 Составитель Г. А. Рубан Научный редактор доц., канд. физ-мат. наук С. П. Колесников Основы кристаллографии и...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых А.А. БОРОВИЦКИЙ, С.В. УГОРОВА В.И. ТАРАСЕНКО СОВРЕМЕННАЯ ПРОМЫШЛЕННАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ Учебное пособие Владимир 2011 1 УДК 697.921.47 ББК 38.762 С56 Рецензенты: Доктор технических наук, профессор, научный консультант ООО Конструкторские проектные работы А. Г....»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра Порошковая металлургия, сварка и технология материалов УДК 621.941.2 ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Методические указания, программа и практические задачи по курсу Технология конструкционных материалов для студентов машиностроительных специальностей Составил: доцент, к.т.н. Демченко Е.Б. Минск 2010 2 ПРОГРАММА КУРСА ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ВВЕДЕНИЕ Технология...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФГБОУ ВПО СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра автоматизированной обработки информации Методические указания к лабораторным работам дисциплины: Программирование на языке Ассемблер для направления подготовки: 230102.65 – Автоматизированные системы обработки информации и управления квалификация (степень) выпускника: инженер Составители: к.т.н. Мирошников А.С. к.т.н. Соколова Е.А. Владикавказ,...»

«ИНФОРМАТИКА Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования Свердловской области Нижнетагильский горно-металлургический колледж имени Е.А. и М.Е. Черепановых Васильева М.О. Пай А.В. РАБОТА В ТЕКСТОВОМ РЕДАКТОРЕ MS WORD 2007/2010 Учебно-методическое пособие для студентов учреждений среднего профессионального образования Нижний Тагил 2012 РАБОТА В ТЕКСТОВОМ РЕДАКТОРЕ MS WORD 2007/2010 ИНФОРМАТИКА ОГЛАВЛЕНИЕ ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА ЧАСТЬ I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ...»

«Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО Уральский государственный технический университет УПИ А.К. Штольц, А.И. Медведев, Л.В. Курбатов РЕНТГЕНОВСКИЙ ФАЗОВЫЙ АНАЛИЗ Учебное электронное текстовое издание Подготовлено кафедрами теоретической физики и прикладной математики и электрофизики Научный редактор: доц. канд. физ-мат. наук Л.В. Курбатов Методические указания к лабораторным работам по курсам Физика твердого тела, Материаловедение и Физические методы исследования материалов для...»

«Министерство образования и науки Республики Казахстан ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Д. Серикбаева Ю.Д. Гусаренко МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ для студентов специальностей 5В090300, 050903 Землеустройство, 5В090700, 050907 Кадастр, 5В071100, 050711 Геодезия и картография всех форм обучения Усть-Каменогорск 2012 2 УДК 378.146 (075.8) Методические указания по дипломному Гусаренко Ю.Д. проектированию для студентов специальностей 050903 –...»








 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.