ект срібла.
Схема механізму окислення така
У рівнянні швидкості утворення окису етилену, відповідному передбачуваної схемою, швидкість утворення оксиду етилену дорівнює:
де - константи швидкостей;
- константи рівноваги окремих стадій процесу, що залежать від температури;
i-стадія процесу.
Рівняння швидкості утворення діоксиду вуглецю W2 має такий же вигляд з тією лише різницею, що в чисельнику замість варто.
При розгляді закономірностей окислення етилену на срібному каталізаторі необхідно враховувати, що зі зміною хімічного складу каталізатора можуть помітно змінюватися вид кінетичних рівнянь і різнитися значення енергії активації.
Однією з причин різноманіття кінетичних рівнянь процесу окислення етилену є незнання стану поверхні каталізатора і істинного (точного) механізму протікають реакцій, отже, необхідність в спрощують
припущеннях при виведенні кінетичних залежностей процесу. На швидкість процесу окислення роблять серйозний вплив макроскопічні чинники, наприклад, швидкість подачі вихідних речовин до поверхні каталізатора і відводу від неї тепла. При недотриманні, наприклад, умов теплового балансу каталізатор може перегрітися, внаслідок цього його вибірковість і продуктивність зменшуватися. Особливо важливе значення набувають співвідношення швидкостей хімічної реакції, масо-і теплопередача при проектуванні контактних апаратів.
Наведемо загальні закономірності процесу окислення етилену в оксид етилену на сереб-ряном каталізаторі:
1. Характерною особливістю каталітичного окислення етилену в оксид етилену є висока вибірковість каталізатора.
. Причина вибірковості полягає в активації молекул реагентів на поверхні каталізатор і утворення активних проміжних комплексів і речовин. Можна вважати встановленим, що на поверхні каталізатора адсорбуються одночасно і кисень і етилен, причому кисень утворює з каталізатор супероксид срібла АgО2, тобто зв'язок кисло-род -кислород зберігається. Ймовірним перехідним активним компонентом є комплекс, що об'єднує етилен і супероксид срібла, а першим проміжним cоедіне-ням перекис етилену. В цілому окислення етилену йде по перекисному механізму, що узгоджується перекисной теорією Баха-Енглера.
. Завдяки перекисному механізму при окисленні етилену можливі паралельні
процеси утворення оксиду етилену, двоокису вуглецю і води залежно від хі-чеський природи каталізатора, макрокінетіческіх факторів, температури, тиску і так далі. Послідовне окислення етилену в оксид етилену, а потім окису етилену в двоокис углер-та й воду може протікати лише при підвищених температурах. . В даний час механізм окислення етилену можна вважати повністю з'ясований-ним. Не вивчені багато елементарні акти і склад проміжних речовин, не зовсім зрозумілий механізм гальмування процесу утворюються продуктами. Це ускладнює виведення загальних законів і робить кінетичні рівняння в значній мірі формальними.
. Першорядне значення при каталітичному окисленні етилену мають макроскопічні чинники, і особливо процеси теплопереносу, оскільки при надмірному розігріві каталізатора може початися горіння, що різко скорочує вихід оксиду етилену і погіршує властивості каталізатора.
У промислових умовах температура контактування становить 230-315 С. Ступінь конверсії етилену з зростанням температури підвищується. За оптимальних умов конверсія етилену становить за прохід 30-50%. Окислення етилену зазвичай проводиться під тиском 8-20 атм, а іноді і під більш високим.
. 5 Аналіз промислових технологій синтезу оксиду етилену
У всіх промислових технологічних схемах виробництва оксиду етилену прийнятий процес в нерухомому шарі каталізатора з рециркуляцією продуктів реакції. Технологічні схеми отримання оксиду етилену каталітичним окисленням етилену дуже різноманітні. Вони відрізняються складом газу, що надходить на окислення, окислюючими агентом (повітря або кисень), напрямком потоку газу в реакторі (введення зверху чи знизу), способі знімання тепла (циркулюючим або киплячим теплоносієм може бути кипляча вода), тиском при окисленні і т.д.
Усі технологічні схеми виробництва оксиду етилену каталітичним окисленням етилену, здійснювані в промисловості, протікають на нерухомому шарі каталізатора в трубчастих апаратах
2. ОБГРУНТУВАННЯ ВИБОРУ ОПТИМАЛЬНИХ УМОВ ПРОЦЕСУ
. 1 Зв'язок селективності з кінетикою
Зв'яжемо селективність процесу з його кінетикою. Позначимо речовини, що беруть участь в реакціях буквами:
А - етилен,
Y - кисень,
B - оксид етилену,
С - діоксид ву...
