ПӘнінің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Органикалық заттар технологиясының теориялық негіздері» 5В072100 – Органикалық заттардың химиялық технологиясы мамандығы үшін ОҚУ-Әдістемелік материалдары
Дәріс 10 - Жанғыш қазбалардың және олардың өңдеу өнімдерінің термодеструкциялық өзгерістері
жүктеу/скачать 2,95 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Дәріс 11, 12 - Мұнай, газ, көмір мен олардың өңдеу өнімдерінің термототығу және каталитикалық процестері.
Дәріс 10 - Жанғыш қазбалардың және олардың өңдеу өнімдерінің термодеструкциялық өзгерістері Дәріс жоспары: 1. ҚЖҚң термиялық деструкция процестерінің заңдылықтары. Олардың термодинамикалық және кинетикалық сипаттамалары. 2. Көмір заттарының термиялық деструкция процестерінің механизмі, олардың сатылылығы. 1. Газ тәріздіден сұйыққа, одан кейін қатты жанғыш қазбаларға өтуіне қарай, олардың органикалық қосылыстардың молекулалық массаларының үздіксіз өсуі, олардың құрылымның күрделенуі мен құрамының қарапайымдауы жүреді. ҚЖҚ – күрделі гетероциклді қосылыстар қоспасы, ал қоныр және тас көмір – жеке кластарға бөлуге келмейтін күрделі жоғарымолекулалық гетерополиконденсациялық қосылыстар қоспасы болып табылады. Сонымен бірге соңғыларда алифатты, нафтенді, парафиндік және гетероциклді құрылымдарға ұқсас фрагменттері бар. Сондықтан ҚЖҚ заттарының термиялық деструкция жалпы көрінісін табиғи газдар мен мұнайдың қарапайым қосылыстарынан меңгеру мүмкін. Термиялық реакциялар тізбекті, тізбекті емес, радикалды механизм бойынша жүреді. Ионды реакциялар жүруінің ықтималды өте аз. ҚЖҚ өңдеуінің негізгі технологиялық процестері оларға жоғары температуралар әсерімен байланысты. Жоғары молекулалық қосылыстар айналуының негізгі химиялық процесі болып термиялық деструкция табылады. Термиялық деструкция молекуланың негізгі тізбегі үзілуімен де, әртүрлі бүйір орынбасарлардың үзілуімен де жүзеге асады. Деструкция процесінің термодинамикасы. Кез келген реакцияның жүруінің термодинамикалық ықтималдығы процестегі Гиббстің бос энергиясының ∆G өзгеру шамасымен анықталады, ол процесс энтальпиясымен ∆Н, энтропиясымен ∆S, абсолютті температурамен Т байланысты: ∆G = ∆Н — T∆S. Энтальпиялық факторды анықтау мақсатында дифференциалды-термиялық анализ қолданылуы мүмкін (1 сурет).
ҚЖҚң деструкция процестерінің кинетикасы. ҚЖҚ деструкция процесінің кинетикасын ұшқыш өнім түзілуімен немесе қатты сынама үлгісінің масса өзгеруімен зерттейді. ҚЖҚ органикалық заттары біріншілік деструкция процесін жылдамдығы  (1) теңдеуімен өрнектелетін бірінші ретті мономолекулярлы реакция ретінде қарастыруға болады. Мұндағы V0-деструкцияның барлық кезеңінде бөлінген ұшқыш өнім массасы, %; V – τ уақытында бөлінген ұшқыш өнім массасы, %; k – Аррениус теңдеуінен анықталатын реакция жылдамдығының константасы
 (2)
Мұндағы z – экспоненциалды көбейткіш, жиілік факторы, мин-1; Е – активтену энергиясы, Дж/моль; Т – абсолютті температура, К; R – универсалды газ тұрақтысы, Дж/(моль К). Процесс жылдамдығының қосынды өрнегі:
dv/dτ ретінде масса жоғалу жылдамдығын алуға болады. Келтірілген теңдеулерді түрлендіріп, мынаны аламыз:  (4)
Ыдыраудың активтену энергиясын температураның екі мәнінде реакция жылдамдығы константалары белгілі болса анықтауға болады: 
2. М.Г.Скляр реакцияның ұшқыш өнімдерінің түзілуін анықтайтын термогравиметрия көрсеткіштері бойынша барлық деструкция процесін төрт сатыға бөледі. Көмір деструкциясының I сатысында оттегі бар функционалды топтардың үзілуімен молекулаішілік топтасу реакциялары жүреді. Бұл реакциялардың активтену энергиясы 15—25 кДж/мольға тең. Реакцияның төмен мөлшері негізгі макромолекулалық құрылымның деструкциясы әлі жүрмейтінің көрсетеді. Сонымен қатар, ұшқыш заттардың түзілуі сіңірілген газдардың десорбциясымен жүреді. II сатысы процесс температурасында барлық агрегаттық күйлерде — газ тәрізді, сұйық, қатты болатын бос радикалдар түзілетін көмір заттарының макромолекулалық құрылымның деструкциясымен сипатталады. Бұл процесс 120дан 215 кДж/моль дейін өзгеретін активтену энергиясымен сипатталады. Газ тәрізді бос радикалдар рекомбинациясы кезінде ұшқыш өнімдер түзіледі. III сатыда бос радикалдардың жартылай кокс және екіншілік ұшқыш өнімдер түзе әрекеттесуі нәтижесіндегі сополиконденсация жүреді. Бұл процестің активтену энергиясы әр түрлі көмірлер үшін 40—80 кДж/моль құрайды, бұл процестер жылу бөле жүреді. Температура үздіксіз көтерілетін жағдайларда бір уақытта сұйық және қатты аралық өнімдердің деструкция реакциялары да өтеді. IV сатысында жартылай кокс түзілу температурасынан кокстеу процесі соңғы температурасына дейін кіреді және қатты фазалы конденсацияда аяқталады. Осы сатыдағы активтенудің эффективті энергиясының төмен болуы (< 40 кДж/моль) қатты фазалы жылдамдығының температураға аз тәуелдігін дәлелдейді. Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: қжқ-ң термиялық деструкция процестері, олардың заңдылықтары, термодинамикалық және кинетикалық сипаттамалары, көмір заттарының термиялық деструкция процестерінің механизмі, олардың сатылылығы. Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:
Қатты жаңғыш қазбалардың деструкция реакциялары қандай механизм бойынша жүреді? ҚЖҚ термиялық деструкция сатыларына сипаттама беріңіз ҚЖҚ құрамына қандай қосылыстар кіреді? Ұсынылған әдебиеттер: 1 Глущенок И.М. Теоретические основы технологии горючих ископаемых. –М.: металлургия, 1990. С. 126-142. 2 Ы.Қ. Тойбаев, Қ.А. Жұбанов. Химиялық технология негіздері. Алматы. 2011. 79-82 б. 3 Каменева А.И. Платонов В.В. Теоретические основы химической технологии горючих ископаемых. –М.: Химия, 1990. 149-161 б. Дәріс 11, 12 - Мұнай, газ, көмір мен олардың өңдеу өнімдерінің термототығу және каталитикалық процестері. Дәріс жоспары: Қатты отындар газификациясы Тотыққан битумдар өндірісі Катализ. Катализаторлардың жіктелуі Катализаторлардың қасиеттері. Катализаторлар әрекетінің механизмі 1. Газификация – жанғыш газдар - Н2, СО, СН4 алу мақсатында отын көміртегінің тотықтырғыштармен жоғары температурада әрекеттесу процесі. Тотықтырғыш ретінде оттегі, оттегімен байытылған ауа, су буы, көмірқышқыл газы, немесе олардың қоспалары қолданылады. Отындар газификациясы процесін қолдану аймақтары: жоғарыкүлді және күкіртті отындардың газификациясы, алынған газдарды жылулық электростанцияларда жағу; табиғи газ алмастырғыштарды ірі масштабта өндіру үшін қатты отындар газификациясы; синтез-газ, тотықсыздандырғыштар газдарын және сутекті алу мақсатында қатты отындар газификациясы. Газификация кезіндегі өтетін негізгі реакциялар:
Тұрақты температурада қатты тотықтырғыштармен әсерлесуінің жылдамдығына әсер ететін негізгі факторлар болып қатты бөлшектердің мөлшері, олардың орталығында өмір сүру ұзақтығы, отынның усақталуы, күлділігі, ылғалдығы, қоқыс түзуші реакциялық қабілеті табылады. Газификацияның маңызды артықшылықтарының бірі бұл әдістің әмбебаптылығы. Кез келген көмірді газификациялауға болады. Алынған газды энергетикалық құрылғыларда жоғары сапалы отын ретінде және сутегіне, сұйық отын, метанол және басқа да химиялық жартылай өнімдерге ары қарай өңдеу үшін қолдануға болады. жүктеу/скачать 2,95 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(3)