Энергетический баланс.

Все основные химико-технологические процессы сопровождаются поглощением или выделением тепла, изменением температуры и совершением работы над содержанием реактора или против внешних сил.

Тогда согласно закону сохранения и превращения энергии можно написать уравнение энергетического баланса.

E^- + U^- + A^- = E⁺ + U⁺ + A⁺

E^- – подведенная энергия

U^- – внутренняя энергия входных потоков

A^- – работа, совершаемая над системой

E⁺ – отведенная энергия

U⁺ – внутренняя энергия выходных потоков

A⁺ – работа системы

Частный случай энергетического баланса - тепловой

Тепловой баланс составляется на основе материального баланса и имеет цель определить потребности в расходе тепла на химические процессы.

Приходная Расходная

Q₁ + Q₂ + Q₃ = Q₄ + Q₅

Q₁ – физическое тепло веществ вступающих в реакцию

Q₂ – тепло реакции

Q₃ – тепло вносимое из вне

Q₄ – физическое тепло продуктов

Q₅ – потери тепла

Выход продукта.

Это главное для чего составляется материальный баланс.

Выход продукта для различных процессов определяется по разному:

– выход по массе

– выход по току

У необратимых реакций, когда возможно полное превращение веществ, Х=1, и это условие выполняется лишь во времени.

У равновесных реакций Х<1 т.к. равновесие наступает при неполном превращении вещества, и выход будет зависеть от условий проведения процесса.

Для увеличения производительности и выхода продукта в реакцию вводят избыток одного из реагирующих веществ (обычно дешевого) и смещают равновесие, но это до определенного предела:

Выход вещества от температуры изменяется по следующим закономерностям

A + B D – Q A + B D + Q

Влияние на Ф, Х, φ основных параметров химико-технологического процесса (Т, τ, р).

1. Влияние температуры

а. Простая необратимая реакция Ф = X

A → B A + B → D

Для этого случая увеличение температуры приводит к увеличению Ф

Для обратимых A + B C + D, A B все зависит от Q

а) Экзотермическая реакция

влияние T на кинетический фактор и термодинамику противоречиво

При повышении температуры увеличивается константа скорости реакции и уменьшается X

б) Эндотермическая реакция

при увеличении T происходит увеличение К_н, К_с

в) сложная реакция D A B

E2>E1	E2<E1

Зависимость Ф = f(τ)

1. A → B, A B простая необратимая и обратимая реакции	2. D A B сложнопараллельные реакции
	K1>K2

3. Сложно последовательные реакции Ф = f( ), (τ)

A B D

Это особенно в органическом синтезе: неполное окисление спиртов, алканов

CH₃OH → CH₃O → CO₂ + H₂O или неполного гидрирования

CO + 2H₂ CH₃OH