Подавление побочных реакций

Большая часть химических взаимодействий (основные реакции),

положенных в основу промышленных производств, сопровождаются

побочными реакциями, что приводит к снижению селективности и, следовательно, выхода целевого продукта, его загрязнению, а также усложнению систем разделения и очистки, уменьшению срока службы катализаторов и т. д.

а)Основным приемом воздействия на нежелательные процессы

является регулирование соотношения скоростей основной и побочной реакций. С этой целью чаще всего используют селективный катализатор.

Например, для реакций окисления аммиака:

4NНз + 502 = 4NO + 6Н2 О + 946 кДж, (1.16)

4NНз + 402 = 2NzO + 6Н2 О + 1156 кДж,

4NНз + 302 = 2Nz + 6Н2 О + 1328 кДж

термодинамически наиболее вероятной является реакция.

Использование в процессе селективного платинового катализатора позволяет резко повысить скорость основной реакции (1.16), что приводит к увеличению степени превращения аммиака до оксида азота 2 до 90%.

Б)подбор условий проведения процесса

1. Необходимо стремиться к созданию малоотходных производств, то есть уменьшению количества отходов. В идеале можно говорить о безотходных вариантах производства. Под безотходной технологией понимают такой принцип организации производства, при котором цикл: сырьевые ресурсы - производство - потребление – вторичные ресурсы построен с рациональным использованием всех компонентов сырья, всех видов энергии и без нарушения экологического равновесия.

Суммарный баланс в сфере производства может быть выражено следующим уравнением:

R = А(1 -ϕ) + S,

где R - расход природных ресурсов, кг/сутки;

А - количество отходов, образующихся в сферах производства и потребления, кг/с;

ϕ - средний коэффициент использования отходов (технологически возможная и экологически целесообразная степень использования отходов), кг/кг;

S - количество получаемого продукта, кг/с.

Отходы -вещ-ва не имеющие потребительской ценности.Если им находят применение,они становятся вторичным материалом.

Таким образом, безотходное производство - это производство с замкнутыми

материальными и энергетическими потоками. Поскольку, реализовать в абсолютном варианте это невозможно, термин «безотходная технология» рассматривается в качестве теоретического предела, идеальной модели, которая может быть реализована лишь частично. Отсюда появляется понятие малоотходная технология – способ производства продукции, при котором вредное воздействие на окружающую среду не превышает уровня, допустимого санитарно-гигиеническими нормами, в частности, ПДК. Такие современные производства, как производство аммиака, азотной кислоты, серной кислоты из серы, метанола, этанола, аммофоса и др. относят к малоотходным или «чистым» технологиям.

Для сокращения количества отходов необходимо установить причины их образования. В химической технологии основными причинами образования отходов производства являются:

- наличие примесей в сырье;

- неполнота превращения реагентов в целевые продукты;

- протекание побочных реакций;

- образование побочных продуктов в основных реакциях.

Следовательно, для сокращения количества отходов и создания малоотходных

производств необходимо максимальное совершенствование химикотехнологических процессов. Одним из наиболее эффективных приемов уменьшения количества отходов является повышение эффективности каталитических процессов за счет повышения качества катализаторов.

Возможны сл.приемы по сокращению отходов:

1.Создание производств без сброса сточных вод в открытые водоемы. Для этого необходимо:

а) минимальное водопотребление(сокращение потребления свежей воды);

б) создание локальных производственных рециклов отработанной воды с очисткой её на определённом этапе технологической схемы(адсорбция иионообменные методы);

В) очистка и возврат сточных вод.

Г)замена водного охлаждения воздушным;

2.Создание производств не имеющих вредные выбросы в атмосферу:

а) создание непрерывных технологических процессов;

б) укрупнение мощностей(создание агрегатов большой единичной мощности);

В) схемы с рециркуляцией газов;

г) внедрение новых методов очистки газов (абсорбция ионный обмен).

3. Переработка и утилизация побочных продуктов и отходов. Наиболее выгодные условия создаются на комплексном многотоннажном предприятии.

Аммиак и мочевина(безотходное производство)

CH ₄ +2H₂О = CО₂ + 4H₂

N ₂ + 3H ₂ = 2NH₃ (1.8)

CО ₂ + 2NH₃ = (NH₂)₂CО + Н₂О

Главное требование к образ. отходам-они должны легко подвергаться регенерации.