Технологическая классификация химических процессов

Разработка любой химической технологии начинается с технологической классификации химического процесса, то есть с определения основных признаков, от которых зависит выбор объектов и инструментов его управления. Под объектами управления следует понимать критерии эффективности процесса, а под инструментами управления - технологические параметры процесса, конструкцию реактора и другие условия, влияющие на эффективность химического процесса.

Существует ряд признаков, по которым можно классифицировать химические процессы.

1) Процессы могут быть простые и сложные.

Простые процессы описываются одним стехиометрическим уравнением.

А → С или А + В → С + D

В сложных процессах наряду с целевой реакцией протекают побочные реакции, и для описания процесса требуется несколько уравнений.

Сложные процессы могут быть:

- последовательные (консекутивные) А + В → R

R → S (в побочной реакции участвует целевой продукт)

- параллельные А + В → R

А + C → S (в побочной реакции участвует один из реагентов)

- смешанные А + В → R

А + R→ S

2) Процессы могут быть необратимые и обратимые.

Обратимые процессы протекают одновременно в прямом и обратном направлении и закнчиваются установлением химического равновесия, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции.

В необратимых поцессах реакция протекает в одном направлении и заканчивается полным исчерпыванием реагентов.

3) Процессы могут быть экзо- и эндотермические, то есть протекать соответственно, с выделением или поглощением тепла. Различают также процессы с большим тепловым эффектом и процессы с малым тепловым эффектом.

4) Процессы могут быть гомогенные и гетерогенные.

В гомогенных процессах все участники реакции находятся в одной фазе; в гетерогенных - реагенты находятся в разных фазах и химической реакции предшествует переход через границу раздела фаз.

5) Процессы бывают каталитические и некаталитические.

Совершенно очевидно, что каждая конкретный процесс обладает признаками разных классов. Например, процесс синтеза аммиака N2 (г) + 3 H2 (г) ↔ NH3 (г), ∆Н < 0

является простым, обратимым, экзотермическим, каталитическим (катализатор – металлическое железо), гомофазным, но гетерогенным, так как газообразные реагенты взаимодействуют между собой на поверхности твердого катализатора.