Использование одного из реагентов в избытке

(относительно теоретически необходимого количества).

Для реакции аА + bВ =rR

а) Избыток реагента приводит к смещению равновесия. для реакции:

SO2+0,5O2=SO3(избыток O2)

Кр=РSO3/P0.5O2*PSO2

C увеличением парциального давления кислорода РО2 возрастает значение знаменателя. А поскольку константа равновесия Кр при данной температуре есть величина постоянная, то возрастает числитель-Р sоз, Т.е. равновесие смещается в сторону образования продуктов реакции.

б) Избыток реагентов ускоряет как химическую, так и диффузионную стадии процессов.

Напомним, что в системе газ - твердое тело скорость rj химической реакции

А +В =R определяется:

R= kCa C_В

а скорость диффузии Rдиф=к А(Стек.-С*)

в) Подавление побочных реакций. Окисление аммиака до оксида азота 1(3 реакции)

избыток кислорода

Избыток бензола предотвращает образование побочных веществ. При выборе компонента, используемого в избытке, необходимо руководствоваться следующими правилами:

1. Реагент, используемый в избытке, не должен быть дорогим.

Наиболее дешевым сырьем в процессах окисления является воздух.

Однако при этом необходимо учитывать, что при использовании воздуха, наряду с кислородом, вводится азот, который при организации рециклов может накапливаться в системе, понижая парциальное давление реагирующих веществ. Кроме того, он' разбавляет полученные продукты, что отрицательно сказывается на последующих стадиях процесса. Так, при конверсии СО водяным паром:

СО + Н2О =С02 + H2 (1.5)

процесс ведут при избытке воды, но большие масштабы производства водорода приводят к тому, что себестоимость водорода определяется расходом водяного пара;

2. Реагент, используемый в избытке, не должен принимать участия в побочных взаимодействиях;

3. Возможность использования избытка реагента для регулирования технологических параметров. Для реакции (1.5) избыток водяного пара позволяет регулировать температуру процесса. В процессе синтеза метанола:

СО + 2Н2 ~=СНзОН (1.6)

избыток водорода способствует смещению равновесия, ускорению

лимитирующей стадии - хемосорбции водорода, регулированию температуры, подавлению побочных реакций, а также увеличивает срок

службы катализатора в результате гидрирования продуктов уплотнения, отлагающихся на катализаторе в процессе синтеза;

4. Легкость регенерации. Например, при синтезе карбамида:

2NНз + СО2 =CO(NН2)2 +Н2О (1.7)

процесс проводят при мольном соотношении NНЗ:СО2 4:1, поскольку возможна его последующая регенерация путем нагревания

раствора с последующим водным поглощением вьделившегося аммиака.

Следует сказать, что применение реагента в избытке не всегда

возможно. Так, при организации циркуляционного процесса на базе

простой реакции избыток любого компонента будет накапливаться и

выполнять функции инертной примеси. Например, синтез аммиака

ведут при стехиометрическом соотношении N2:H 2 = 1:3, а при синтезе этанола водяной пар берется в недостатке (Н2 О:С2Н4 = 0,8:1), поскольку его

избыток приведет к разбавлению полученного спирта и усложнению последующей стадии разделения.