Кимёвий технология асосий жараён ва курилмалари

9 – боб. КИМЁВИЙ ЖАРАЁНЛАР
■


9.1. Умумий тушунчалар

Кимёвий айланишларни ўтказиш учун мўлжалланган қурилмалар реакторлар деб аталади. Кимёвий технологиянинг жараён ва қурилмалари орасида кимёвий реакторлар ва уларда кечадиган жараёнлар алоµида ўрин тутади. Ушбу жараёнлар кимё саноатининг асосидир.

Кимёвий айлантиришлар қуйидаги хослиги билан характерланади:
а) гидродинамик, иссиқлик ва масса алмашиниш µодисалари, µамда кимёвий кинетика қонунлари кимёвий жараёнлар кечиш қонуниятларини белгилайди;
б) кимёвий-технология жараёнларининг кечишига катта таъсир этувчи омиллар кимёвий жараёнлар учун муµит аµамиятга эга; реакцияларни бир вақтда параллел ва кетма-кет кечишида температура ва аралаштириш каби омиллар маµсулот сифатига салмоқли таъсир этади;
в) умуман олганда, жараён тезлиги энг секин ўтадиган босқич билан белгиланганлиги сабабли, кимёвий жараёнлар диффузион, кинетик ва оралик соµаларда кечиши мумкин.
Агар жараён тезлиги масса алмашиниш (диффузия) тезлиги билан белгиланса, жараён диффузион соҳада ўтади. Агар жараён тезлиги фақат кимёвий айланишлар тезлиги билан белгиланса, жараён кинетик соµада боради. Агар кимёвий реакция ва диффузия тезликлари таµминан бир хил бўлса, жараён оралик соµада кечади. Лекин, саноат қурилмаларида кимёвий жараёнларнинг тезлиги фақат иссиқликни узатиш ёки ажратиб олиш тезликлари билан µам белгиланиши мумкин.
Кўпинча реакторлар сифатида махсус, ўта мураккаб конструкцияли қурилмалар қўлланилади.


9.2. Кимёвий айланишлар давридаги мувозанат

Одатда, янги реакторлар яратиш учун лойиµачига реакция йўналиши ва охирги концентрациялар берилган бўлади. Шунга қарамасдан, лойиµачи кимёвий мувозанат назариясининг (физик кимё фанининг кимёвий термодинамика қонуниятлари) асосий µолатларини билиши зарур.

Массалар таъсир қонуни. Маълумки, кимёвий реакциялар қайтар бўлиши мумкин, яъни бошланғич моддалар ўзаро кимёвий таъсири (тўғри реакция) билан бирга, реакция маµсулотларининг ўзаро кимёвий таъсирида бошланғич моддалар µосил бўлиши (тескари реакция) мумкин. Тўғри реакция ўтиб бориши билан унинг тезлиги камайса, шу даврда маµсулот ортиши билан тескари реакция тезлиги ўсади. Тўғри ва тескари реакция тезликлари тенглашиши билан кимёвий мувозанат µолати бошланади. Ташқи шароитлар бузилмасдан турганда мувозанат аралашмадаги моддалар таркиби ва концентрацияси ўзгармас бўлади. Ташқи шароитларнинг чексиз кичик ўзгариши, мувозанат µолатини чексиз ўзгаришига олиб келади. Демак, кимёвий реакциялар термодинамик мувозанат µолатида бориши ва уларга термодинамик мувозанатнинг умумий шартларини қўллаш мумкин.
Кимёвий реакцияда қатнашаётган моддаларнинг парциал босимлари ёки мувозанат концентрациялари ўртасидаги боғлиқлик массалар таъсир қонуни билан ифодаланади. Мувозанат µолатидаги гомоген газли кимёвий реакция учун:


(9.1)

агар, реакция компонентлари - идеал газлар бўлса, қуйидаги тенглама тўғри келади:

(9.2)

бу ерда a,b,c,d - А,В,С,D моддаларнинг стехиометрик коэффициентлари;