Вопрос 2. Технологические параметры процессов и их влияние на взрывопожарную опасность производственных процессов

Все технологические процессы протекают при определенных значениях температур, давлений, концентраций, расходов и других факторов, технологический режим. Основные факторы,влияющие на скорость процесса, выход и качество продукции, называется ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ. Технологические параметры влияют на скорость процессов, их технико- экономические показатели, на конструктивное устройство аппаратов, а также на пожаровзывоопасность производств. Такие технологические параметры, как температура,давление, концентрация реагирующих веществ,в соответствии с принципом Ле Шателье влияют на равновесное состояние системы, в которой протекают обратимые химические реакции,что позволяет подбирать соответствующие условия проведения процесса для обеспечения максимальной степени превращения.

ПОВЫШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ процесса влияет на состояние равновесия системы и увеличивает скорость химических реакций.Поэтому регулирование температурного режима оказывает универсальное воздействие на процесс в целях повышения его производительности.Наиболее сильно интенсифицируется при повышении температуры эндотермические обратимые реакции, так как ускоряется химическая реакция и,_в соответствии с принципом Ле Шателье растет равновесный выход продукта.

Константу скорости реакции K_i при любой температуре T_i можно определить по уравнению Аррениуса:

K_{i =} К₀exp (- E/ RT_i)

Где К₀-предэкспоненциальный множитель, Е –энергия активации реакции; R – универсальная газовая постоянная; R= 8,314 Дж/(моль К)

По определению находим B= K₂ /K₁ =exp(1/T₁ - 1/ T₂+10) E/8.314

Энергии активации многих химических реакций лежат в пределах (0,5-2,0)*10⁵ Дж/моль. Примем Е =1,0*10⁵ Дж/моль. Повышение температуры в производственных условиях ограничено целым рядом технических,технологических и экономических факторов. К ним относятся: недостаточная термическая устойчивость (низкие жаропрочность и жаростойкость) конструкционных материалов, снижение равновесного и фактического выхода продуктов при протекании экзотермических процессов, термическая неустойчивость сырья и готовой продукции, большие затраты на создание высоких температур, повышенная взрывопожарная опасность и ряд других менее важных факторов.

ПОВЫШЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ в процессах, протекающих с уменьшением газового объема, согласно принципу Ле Шателье, приходит к при выхода продукта.Скорость газовых реакций с повышением давления растет, так как при этом увеличивается плотность реакционной смеси, и следовательно, увеличиваются массовые концентрации компонентов, а так же уменьшается объем газовой смеси,в результате чего снижается размеры аппаратов и сечения газопроводов,но увеличиваются толщины стенок оборудования, испытывающих более высокие нагрузки. На повышение равновесного выхода каталитических процессов, протекающих со значительным увеличением газового объема,благотворно влияет понижение давления. Поэтому некоторые процессы (дегидрирования,дегидратации) ведут под вакуумом.

ОБЪЕМНАЯ СКОРОСТЬ (объемный расход исходной смеси, отнесенный к единице объема реакционной зоны) влияет как на выход продукта, так и на производительность реактора. Так как объемная скорость представляет собой величину обратную времени пребывания реакционной смеси в зоне реакции, то её увеличение приводит к снижению выхода продукта. Следует учитывать, что с увеличением объемной скорости растет и гидравлическое сопротивление системы, для преодоления которого необходимо повышать давление исходной реакционной смеси что связано с дополнительными энергетическими затратами,а также с опасностью разгерметизации оборудования.