Реферат: Понятие химического реактора

3.1.1 Влияние температуры

Как следует из принципа Ле Шателье, с повышением температуры процент окисления в уменьшается.

Для достижения высокого процента превращения в следовало бы реакцию окисления вести при температуре около 400 °С. Но при этой температуре, даже если применен катализатор, скорость реакции мала, что невыгодно для ведения процесса в заводских условиях. С повышением температуры скорость реакции окисления в (как и скорость подавляющего большинства известных реакций) возрастает, но при этом степень перехода в понижается из-за обратимости этой реакции. Получается противоречивое положение: если вести процесс окисления при низкой температуре, уменьшается скорость процесса, но увеличивается степень превращения в ; если же вести процесс окисления при высокой температуре, то получается обратная картина.

В таблице 5 приведены данные, показывающие изменение скорости окисления сернистого ангидрида и теоретического (равновесного) процента контактирования в зависимости от температуры (во сколько раз увеличивается скорость окисления с повышением температуры, если принять за единицу скорость окисления при 440°С).

Таблица 5 – Зависимость показателей реакции от температуры

Показатели	Температура в °С
	440	460	480	500	520	540	560
Скорость окисления	1,0	3,1	6,0	14,0	20,0	40,0	80,0
Изменение теоретического процента контактирования	98,1	97,2	95,6	93,8	91,5	88,1	83,9

Из сопоставления приведенных в таблице 5 данных видно, что скорость окисления в с повышением температуры от 440 до 560 °С быстро возрастает, в то время как теоретический процент контактирования снижается сравнительно медленно [1]. Отсюда следует, что с повышением температуры для окисления определенного количества сернистого газа потребуется меньше катализатора, т. е. его производительность будет возрастать. Этим пользуются при проведении процесса окисления в заводской практике. Вначале процесс контактного окисления ведут при высокой температуре и тем самым выигрывают в скорости реакции, а затем, по мере прохождения газовой смеси через контактную массу, постепенно снижают температуру, доводя ее на выходе из контактного аппарата примерно до 460°С. Этим обеспечивается достаточно высокая конечная степень превращения в .

3.1.2 Влияние давления

Повышение давления благоприятно влияет на степень окисления в , что видно из данных таблицы 6.

Таблица 6 – Влияние давления на скорость реакции

Температура в °С	Степень окисления в % при давлении в атм
	1	5	10	25	50	100
400	99,2	99,6	99,7	99 9	99,9	99,9
450	97,5	98,9	99,2	99,5	99,'6	99,7
500	93,5	96,9	97,8	98,6	99,0	99,3
550	85,6	92,0	94,9	96,7	97,7	98,3
600	73,7	85,8	89,5	93,3	95,0	96,4

Из правила Ле Шателье следует, что повышение давления будет благоприятно сказываться как на равновесии реакции окисления в – оно будет смещаться в сторону образования , так и на увеличении ее скорости, ибо повышение давления данном случае равносильно повышению концентрации и , участвующих в реакции. С увеличением давления объем аппаратов в контактной системе может быть значительно меньшим. Однако повышенное давление при контактном способе производства серной кислоты не получило применения. Это объясняется тем, что с увеличением давления возникают трудности в подборе катализатора и в аппаратурном оформлении процесса, в то время как и при атмосферном давлении можно получить достаточно высокие степень контактирования и скорость течения процесса. Кроме того, при применении давления приходится сжимать газ, в котором содержится много азота, не принимающего участия в реакции, т. е. на сжатие его будет непроизводительно расходоваться энергия.

3.1.3 Влияние начального состава газов

Теоретическая степень окисления в изменяется в зависимости от начального состава печных газов (при давлении 1 атм и температуре 475 °С) следующим образом: