Управление состоянием равновесия и скоростью сложных процессов
Если на систему, находящуюся в устойчивом равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-нибудь из условий, определяющих положение равновесия, то в системе усилится то направление процесса, течение которого ослабляет влияние произведенного воздействия, и положение равновесия сместится в том же направлении.
А) Влияние давления.
Характер влияния давления на равновесие химической реакции определяется знаком разности числа молей газообразных участников реакции или знаком изменения объема. Для газовых реакций, в которых число молей продуктов превышает число молей реагентов увеличение давления неблагоприятно. Смешению равновесия вправо способствует уменьшение давления. Если же реакция протекает с уменьшением числа молей, то повышение давления целесообразно, так как оно сместит равновесия в сторону продуктов реакции.
Б) Влияние концентрации.
В соответсвии с принципом Ле-Шателье введение в равновесную систему дополнительных количеств какого-либо вещества вызывает смещение равновесия в том направлении, при котором концентрация этого вещества уменьшается. Поэтому введение избытка исходных веществ смещает равновесие вправо; введение избытка продукта вызовет смещение равновесия влево.
В) Влияние температуры.
Направление смещение равновесия при изменении температуры зависит от знака теплового эффекта реакции. Повышение температуры всегда благоприятствует накоплению веществ, обазующихся в данной реакции с поглощением теплоты, то есть усиливает эндотермическое направление реакции. Понижение температуры действует в противоположную сторону, то есть усиливает экзотермическое направление.
Предположим, что в реакторе могут одновременно протекать 2 реакции(параллельные).
a1A+b1B=cC
a2A+b2B=dD
Для расчёта материального баланса равновесной смеси необходимо составить материальный баланс исходной смеси и установить связь между начальными мольными долями компонентов и равновесной степенью превращения ключевого компонента.
a1A+b1B=cC
a2A+b2B=dD
| a1A+b1B=cC a2A+b2B=dD | ∑ | ||||
| Исходные вещества | ZNA | ZNB | |||
| Производи-тельность | -ZNA*X1 -ZNA*X2 |   |  |  |   |
| Конечные вещества |  |  | | | w |
Примем, что суммарный мольный поток равен единице.
Для упрощения таблица примем,что мольные доли продуктов в исходной смеси равны нулю.
Для расчёта мольных долей компонентов в конечной смеси нужно разделить мольный поток каждого компонента на коэффициент изменения числа молей.
Для расчёта равновесного состава составим систему из двух уравнений:
Для нахождения X1 и X2 надо решить систему трансцендентных уравнений с условием
При любой температуре
Для выполнения равенства F1 и F2=0.Необходимо, чтобы концентрация вещества С была больше концентрации компонента D.
Раздел 2