5.5. Интенсификация процессов, основанных на необратимых реакциях

Строго говоря, все реакции являются обратимыми. К практически не­об­ратимым реакциям можно отнести те, которые характеризуются большой величиной константы равновесия. Можно принять, что они протекают только в прямом направлении. При разработке технологии проведения про­цесса, основанного на необратимых реакциях, преследуют две основные це­ли: повышение скорости реакции и выхода целевого продукта. Ускорить не­об­ра-тимую реакцию возможно за счет увеличения начальных концентраций реагентов и путем повышения температуры процесса. Но главным способом ускорения необратимой реакии является правильный подбор катализатора процесса. Выход продукта в таких процессах пропорционален степени превращения сырья.

При разработке технологии проведения сложной необратимой реакции большое внимание уделяют повышению селективности процесса. Эта цель достигается подбором оптимальных концентраций реагентов и температур, а также подбором наиболее селективных катализаторов.

Селективность S реакции можно оценить соотношением скоростей основной и побочной реакций:

S = V₁ / V₂ =k₁C_A^a / k₂C_A^b = k C_A^{a – b} , (5.6)

где k = k₁ / k₂

На основе данного уравнения можно сделать выводы о влиянии кон­цен­трации на селективность:

- при a > b (порядок целевой реакции выше побочной) селективность пропорциональна максимальному значению концентрации;

- при a < b селективность пропорциональна минимальным значениям концентрации;

- при a = b концентрация не влияет на селективность: S = kC_A⁰ = k.

Катализ – наиболее сильное воздействие на селективность реакции. Ка-тализ – сложная система реакций, при которых снижаются многие затру­д­нения в протекании реакции по сравнению с некатализируемым про­цессом. Этот эффект связан с понижением энергии активации и/или увели­чением предэкспоненциального множителя в кинетическом уравнении реакции.