ΤΕΧΝΙΚΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΧΗΜΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ

Σχετικά έγγραφα
Σύνοψη ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ Χημική αντίδραση : a 1. + α 2 Α (-a 1 ) A 1. +(-a 2

ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΙΔΑΝΙΚΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΩΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΙΔΑΝΙΚΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΩΝ

Διατύπωση μαθηματικών εκφράσεων για τη περιγραφή του εγγενούς ρυθμού των χημικών αντιδράσεων.

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 6 η : Θερμοχημεία Χημική ενέργεια. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής.

Ανάλυση Τροφίμων. Ενότητα 4: Θερμοχημεία Χημική Ενέργεια Τ.Ε.Ι. ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ακαδημαϊκό Έτος

ΙΣΟΖΥΓΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΜΕ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ

2ο Σύνολο Ασκήσεων. Λύσεις 6C + 7H 2 C 6 H H διαφορά στο θερμικό περιεχόμενο των προϊόντων και των αντιδρώντων καλείται

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ. Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο. 11 Μαΐου 2006

ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΕΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Κεφάλαιο 3 ο. Χημική Κινητική. Παναγιώτης Αθανασόπουλος Χημικός, Διδάκτωρ Πανεπιστημίου Πατρών. 35 panagiotisathanasopoulos.gr

XHMIKH KINHTIKH & ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ. Γλυκόζη + 6 Ο 2 6CO 2 + 6H 2 O ΔG o =-3310 kj/mol

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΥΡΕΣΗΣ ΤΩΝ ΡΥΘΜΩΝ ΤΩΝ ΧΗΜΙΚΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΩΝ

Υπολογιστικές Μέθοδοι Ανάλυσης και Σχεδιασμού

ΘΕΡΜΟΧΗΜΕΙΑ. Είδη ενέργειας ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΙ ΟΡΙΣΜΟΙ

ΘΕΡΜΟΧΗΜΕΙΑ Δημήτρης Παπαδόπουλος, χημικός Βύρωνας, 2015

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών. Χημεία. Ενότητα 13: Χημική κινητική

Εφαρμοσμένη Θερμοδυναμική: Εξετάζει σχέσεις θερμότητας,

Χημική Κινητική Γενικές Υποδείξεις 1. Τάξη Αντίδρασης 2. Ενέργεια Ενεργοποίησης

Ποσοτική και Ποιoτική Ανάλυση

Χημικές Διεργασίες: Εισαγωγή

Παράγοντες που επηρεάζουν τη θέση της χημικής ισορροπίας. Αρχή Le Chatelier.

ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ. Μονάδες - Τάξεις μεγέθους

ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ. κινητική + + δυναμική

ΕΤΕΡΟΓΕΝΗΣ ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΗ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΕΛΕΥΘΕΡΩΝ ΛΙΠΑΡΩΝ ΟΞΕΩΝ ΟΞΙΝΩΝ ΕΛΑΙΩΝ ΣΕ ΒΙΟΝΤΙΖΕΛ

ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ ΣΙΔΗΡΟΥ Ι Μεταλλουργία Σιδήρου Χυτοσιδήρου Θεωρία και Τεχνολογία Τμήμα Μηχανικών Μεταλλείων - Μεταλλουργών

Εφαρμοσμένη Θερμοδυναμική: Εξετάζει σχέσεις θερμότητας, μηχανικού έργου και ιδιοτήτων των διαφόρων θερμοδυναμικών

Θερμόχήμεία Κεφάλαιό 2 ό

Φυσική ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ. Ενότητα 4: Θερμοδυναμική και Κινητική της Δομής. Γρηγόρης Ν. Χαϊδεμενόπουλος Πολυτεχνική Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

21/5/2008. Θερµοχηµεία

2.1 Μεταβολή ενέργειας κατά τις χημικές μεταβολές Ενδόθερμες - εξώθερμες αντιδράσεις Θερμότητα αντίδρασης - ενθαλπία

Υδατική Χηµεία-Κεφάλαιο 3 1

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ. o o o f f 3 o o o f 3 f o o o o o f 3 f 2 f 2 f H = H ( HCl ) H ( NH ) 2A + B Γ + 3

* Επειδή μόνο η μεταφορά θερμότητας έχει νόημα, είτε συμβολίζεται με dq, είτε με Q, είναι το ίδιο.

Χημικές Διεργασίες: Χημική Ισορροπία Χημική Κινητική. Μέρος Ι

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 3 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΩΝ ΦΑΣΕΩΝ ΑΠΟ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ

panagiotisathanasopoulos.gr

Να επιλέξετε την σωστή απάντηση σε κάθε μία από τις παρακάτω ερωτήσεις: α) την πίεση β) την θερμοκρασία

Ομογενή Χημικά Συστήματα

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2012 ÓÕÍÅÉÑÌÏÓ. Ηµεροµηνία: Τετάρτη 18 Απριλίου 2012

ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 31 ΜΑΪΟΥ 2000 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ: ΧΗΜΕΙΑ

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ. 2NH + 3Cl N + 6HCl. 3 (g) 2 (g) 2 (g) (g) 2A + B Γ + 3. (g) (g) (g) (g) ποια από τις παρακάτω εκφράσεις είναι λανθασµένη;

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ. 2NH + 3Cl N + 6HCl. 3 (g) 2 (g) 2 (g) (g) 2A + B Γ + 3. (g) (g) (g) (g) ποια από τις παρακάτω εκφράσεις είναι λανθασµένη;

ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΤΩΝ ΧΗΜΙΚΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΩΝ

Εντροπία Ελεύθερη Ενέργεια

Η θερμική αποικοδόμηση του αιθανίου σε αιθυλένιο, μεθάνιο, βουτάνιο και υδρογόνο πιστεύεται πως διεξάγεται ως ακολούθως: H 5 + C 2 + H 2

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο ΧΗΜΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ. 3. Σε κλειστό δοχείο εισάγεται μείγμα των αερίων σωμάτων Α και Β, τα οποία αντιδρούν στους θ 0 C

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2014

ΙΣΟΖΥΓΙΑ ΜΑΖΑΣ ΚΑΙ ΣΤΟΙΧΕΙΟΜΕΤΡΙΑ

ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Παππάς Χρήστος. Επίκουρος καθηγητής

14. ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

Στις εξισώσεις σχεδιασμού υπεισέρχεται ο ρυθμός της αντίδρασης. Επομένως, είναι βασικό να γνωρίζουμε την έκφραση που περιγράφει το ρυθμό.

ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΒΙΟΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΩΝ

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 11 η : Χημική ισορροπία. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής.

CaO(s) + CO 2 (g) CaCO 3 (g)

ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ. κινητική + + δυναμική

ιαγώνισµα : ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ.Β ΛΥΚΕΙΟΥ

ΧΗΜΕΙΑ Α ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5. Θερμοχημεία, είναι ο κλάδος της χημείας που μελετά τις μεταβολές ενέργειας που συνοδεύουν τις χημικές αντιδράσεις.

Αρχές Βιοτεχνολογίας Τροφίμων

ΙΙ» ΜΑΘΗΜΑ: «ΧΗΜΕΙΑ. Διδάσκουσα: ΣΟΥΠΙΩΝΗ ΜΑΓΔΑΛΗΝΗ ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΧΗΜΕΙΑΣ Β ΕΞΑΜΗΝΟ (ΕΑΡΙΝΟ)

Σύνοψη - Αντίσταση στη διάχυση στους πόρους

Όνομα :... Ημερομηνία:... /... /...

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΙΙ

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. O αριθμό οξείδωσης του Mn στις ενώσεις MnO2, K2MnO4, KMnO4 είναι αντίστοιχα: α. 4, 5, 7 β. 7, 4, -3 γ. 6, 0, 7 δ.

Στις ερωτήσεις , να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΥΔΡΟΧΗΜΕΙΑ. Ενότητα 4: Θερμοδυναμικά δεδομένα. Ζαγγανά Ελένη Σχολή: Θετικών Επιστημών Τμήμα : Γεωλογίας

ΕΤΕΡΟΓΕΝΗΣ ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΗ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΣΕ ΒΙΟΝΤΙΖΕΛ. Μονάδα Μηχανικής ιεργασιών Υδρογονανθράκων και Βιοκαυσίµων

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών. Χημεία. Ενότητα 14: Χημική ισορροπία

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2014 ÊÏÑÕÖÁÉÏ ÅÕÏÓÌÏÓ

71 4. ΧΗΜΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ

ΧΗΜΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ. Το τρίχωμα της τίγρης εμφανίζει ποικιλία χρωμάτων επειδή οι αντιδράσεις που γίνονται στα κύτταρα δεν καταλήγουν σε χημική ισορροπία.

Κάθε χημική αντίδραση παριστάνεται με μία χημική εξίσωση. Κάθε χημική εξίσωση δίνει ορισμένες πληροφορίες για την χημική αντίδραση που παριστάνει.

Απαντήσεις ο Μάθηµα

ΙΣΟΖΥΓΙΑ ΜΑΖΑΣ ΜΕ ΧΗΜΙΚΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ

ΧΗΜΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΓΕΝΙΚΑ. Σύντομη αναφορά στον όρο «Χημική κινητική» ΠΩΣ ΟΔΗΓΟΥΜΑΣΤΕ ΣΤΑ ΑΝΤΙΔΡΩΝΤΑ

ΧΗΜΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΗ. Εισαγωγή. 3.1 Γενικά για τη χημική κινητική και τη χημική αντίδραση - Ταχύτητα αντίδρασης

panagiotisathanasopoulos.gr

Αναγωγή Οξειδίων με Άνθρακα, Μονοξείδιο του Άνθρακα και Υδρογόνο

O δεύτερος νόµος της θερµοδυναµικής

2.2 Θερμιδόμετρι α- Νό μόι Θερμόχήμει ας

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΒΙΟΝΤΙΖΕΛ ΑΠΟ ΑΠΟΒΛΗΤΕΣ ΕΛΑΙΟΥΧΕΣ ΥΛΕΣ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΕΤΕΡΟΓΕΝΟΥΣ ΒΑΣΙΚΟΥ ΚΑΤΑΛΥΤΗ

ΣΥΝΔΥΑΣΜΟΣ ΤΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ ΔΙΑΧΥΣΗΣ ΣΤΟΥΣ ΠΟΡΟΥΣ ΜΕ ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΗΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ

Χημικές αντιδράσεις καταλυμένες από στερεούς καταλύτες

Ε. Παυλάτου, 2017 ΙΣΟΖΥΓΙΑ ΜΑΖΑΣ ΜΕ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ

Χημεία θετικής κατεύθυνσης Β ΛΥΚΕΊΟΥ

4.2 Παρα γοντες που επηρεα ζουν τη θε ση χημικη ς ισορροπι ας - Αρχη Le Chatelier

ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ (Α. Χημική Θερμοδυναμική) H 298

Ιωάννης Πούλιος, Καθηγητής Εργ. Φυσικοχημείας Α.Π.Θ. Τηλ

Ταχύτητα χημικών αντιδράσεων

[FeCl. = - [Fe] t. = - [HCl] t. t ] [FeCl. [HCl] t (1) (2) (3) (4)

ΦΥΛΛΟ ΑΠΑΝΤΗΣΗΣ 3 ης ΕΡΓΑΣΙΑΣ

ΧΗΜΕΙΑ. Ενότητα 16: Χημική Ισορροπία. Ντεϊμεντέ Βαλαντούλα Τμήμα Χημείας. Χημική ισορροπία

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 8: Θερμοχωρητικότητα Χημικό δυναμικό και ισορροπία. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσικοχημεία για Βιολόγους. Εργ. Φυσικοχημείας. Τηλ

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Ι

Ονοματεπώνυμο: Χημεία Γ Λυκείου Υλη: Χημική Κινητική Χημική Ισορροπία Ιοντισμός (K a K b ) Επιμέλεια διαγωνίσματος: Τσικριτζή Αθανασία Αξιολόγηση :

Αποτελεσματικές κρούσεις

ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Β ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΑΒΒΑΤΟ 24 ΜΑΪΟΥ 2003 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

2 ο Διαγώνισμα Χημείας Γ Λυκείου Θ Ε Μ Α Τ Α. Θέμα Α

Transcript:

ΤΕΧΝΙΚΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΧΗΜΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ Διδάσκοντες:Ν. Καλογεράκης Π. Παναγιωτοπούλου Γραφείο: K.9 Email: ppanagiotopoulou@isc.tuc.gr Μέρες/Ώρες διδασκαλίας: Δευτέρα (.-3.)-Τρίτη (.-3.) ΤΕΧΝΙΚΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΧΗΜΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ Συγγράμματα που διανέμονται: J.M. Smith, Μηχανική Χημικών Διεργασιών, 3η Έκδοση, Εκδόσεις Τζιόλα (μετάφραση Τσιακάρα). ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΒΙΟΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ Βασικές Έννοιες, Πανεπιστημιακές εκδόσεις ΕΜΠ (5) «Bioprocess Engineering Basic Concepts», M.L. Shuler & F. Kargi, rentice Hall (99)

ΤΕΧΝΙΚΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΧΗΜΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ Ύλη Χημικών Διεργασιών:. Εισαγωγή στις Χημικές Διεργασίες. Στοιχειομετρία και κινητική χημικών αντιδράσεων-εξίσωση του Arrhenius. 3. Ανάλυση και σχεδιασμός ισοθερμοκρασιακών ομογενών αντιδραστήρων (batch, CSTR, FR). 4. Αντιδραστήρες CSTR σε σειρά-αντιδραστήρες με ανακύκλωση. 5. Ανάλυση κινητικών δεδομένων από αντιδραστήρες. 6. Ετερογενείς διεργασίες, κατάλυση και στερεοί καταλύτες 7. Σχεδιασμός καταλυτικών αντιδραστήρων. Εισαγωγή Οι Χημικές Διεργασίες αφορούν την μετατροπή πρώτων υλών σε επιθυμητά προϊόντα ή την επεξεργασία ρύπων. Ο συνολικός σχεδιασμός ενός ΧΗΜΙΚΟΥ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΑ καλύπτει τα εξής: Κόστος Λειτουργίας & Εγκατάστασης Ασφάλεια Ρύπανση Περιβάλλοντος

Εισαγωγή Ο σχεδιασμός ενός ΧΗΜΙΚΟΥ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΑ απαιτεί να γνωρίζουμε: Το τύπο και το μέγεθος του αντιδραστήρα για να επιτευχθεί η επιθυμητή έκταση μιας αντίδρασης. Τις συνθήκες λειτουργίας (π.χ. θερμοκρασία, πίεση, ρυθμός ροής). Τις παροχές των ρευστών για την κατάλληλη εναλλαγή ενέργειας (συνήθως θερμότητας) με το περιβάλλον. Μία ανάλυση κόστους, ώστε ο σχεδιασμός να είναι ο πλέον επικερδής. Ισοζύγια μάζας Ισοζύγιο ενέργειας (όχι πάντα) Κινητική της αντίδρασης (ρυθμός ή ταχύτητα αντίδρασης) Θερμοδυναμικά δεδομένα Χημική κινητική Η χημική κινητική αφορά στη μελέτη του ρυθμού και του μηχανισμού διαμέσου του οποίου ένα χημικό είδος μετατρέπεται σε ένα άλλο. Ρυθμός: η μάζα σε moles ενός αντιδρώντος που καταναλώνεται ή ενός προϊόντος που παράγεται ανά μονάδα χρόνου. Μηχανισμός: μία ακολουθία χημικών γεγονότων σε ατομική κλίμακα, το συνολικό αποτέλεσμα των οποίων περιγράφει τη χημική αντίδραση που λαμβάνει χώρα. Για το σχεδιασμό ενός αντιδραστήρα δεν είναι απαραίτητο να είναι γνωστός ο μηχανισμός μιας χημικής αντίδρασης, αλλά μόνο η εξίσωση του εγγενούς ρυθμού της. 3

Χημική κινητική Ορυθμόςμιαςχημικήςαντίδρασηςμπορείναπαίρνειτιμέςαπότομηδένωςτοάπειρο. Για το σχεδιασμό ενός αντιδραστήρα είναι σημαντικό να γνωρίζουμε τη σχέση που συνδέει το ρυθμό της αντίδρασης με τις λειτουργικές παραμέτρους (π.χ. θερμοκρασία, σύσταση αντιδρώντος μίγματος). Ηπρώτηπροσπάθειαγιατηνανάπτυξημίαςθεωρίας,πουναεξηγείτοντρόπομετον οποίο τα μόρια μίας ένωσης αντιδρούν, έγινε από τον Arrhenious το 889. Ο Arrhenious θεώρησε ότι τα αντιδρώντα περιείχαν ανενεργά και ενεργά μόρια και ότι μόνο τα ενεργά μόρια εμπεριείχαν την απαραίτητη ενέργεια για να λάβουν μέρος στην αντίδραση. Θερμοδυναμική και κινητική Η μέγιστη μετατροπή μέχρι την οποία μπορεί να προχωρήσει μία χημική αντίδραση σε κατάσταση χημικής ισορροπίας μπορεί να υπολογισθεί σύμφωνα με τις αρχές της θερμοδυναμικής. C + H C + H ΔH= -4. kj/mol Για Τ= 5 o Cκαι =atm X C =7% Για Τ= o Cκαι =atm X C =% Μετατροπή C (%) 9 8 7 9% C-% H 6 5 4 3 3 4 5 6 Θερμοκρασία ( o C) Μεταβολή της μετατροπής ισορροπίας του C συναρτήσει της θερμοκρασίας για διάφορες συστάσεις του αντιδρώντος μίγματος 4

Θερμοδυναμική και κινητική Η μέγιστη μετατροπή μέχρι την οποία μπορεί να προχωρήσει μία χημική αντίδραση σε κατάσταση χημικής ισορροπίας μπορεί να υπολογισθεί σύμφωνα με τις αρχές της θερμοδυναμικής. Μετατροπή C (%) 8 C + H C + H ΔH= -4. kj/mol x% H -3% C 6 (α) 5. (στ) (δ) (β) 7.5 (β) 4 (γ). (δ) 5. (ε). (στ)3. (ζ) 4. 3 4 5 6 Θερμοκρασία ( o C) (ζ) (ε) (γ) (α) Μετατροπή C (%) 9 8 7 6 5 4 3 x% C-% H (α).5 (β) 3. (γ) 6. (δ) 9. (ε). 3 4 5 6 Θερμοκρασία ( o C) Μεταβολή της μετατροπής ισορροπίας του C συναρτήσει της θερμοκρασίας για διάφορες συστάσεις του αντιδρώντος μίγματος (α) (β) (γ) (δ) (ε) Θερμοδυναμική και κινητική C + H C + H Η μετατροπή που υπολογίζεται από τα θερμοδυναμικά δεδομένα είναι το τελικό σημείο σε μία καμπύλη μετατροπής ως προς τη θερμοκρασία ή το χρόνο. Μετατροπή C (%) 8 6 4 3% C-% H B A 3 4 5 Θερμοκρασία ( o C) 5

Θερμοδυναμική και κινητική Ο ρυθμός μιας χημικής αντίδρασης στο σημείο ισορροπίας πρέπει να ισούται με το μηδέν. Ρυθμός αντίδρασης (mol/s) Β Α Ισορροπία Χρόνος (s) Σε βιομηχανική κλίμακα επιδιώκουμε, για οικονομικούς λόγους, τη πραγματοποίηση μιας αντίδρασης σε όσο το δυνατό μικρότερο χρόνο. Η τιμή της μετατροπής στην ισορροπία είναι σημαντική για τον υπολογισμό της απόδοσης ενός αντιδραστήρα., Θερμότητα αντίδρασης: Η μεταβολή ενέργειας που παρατηρείται σαν αποτέλεσμα μιας χημικής αντίδρασης. Αν η πίεση αντιδρώντων και προϊόντων είναι ίδια τότε η θερμότητα της αντίδρασης είναι ισοδύναμη με την μεταβολή της ενθαλπίας και είναι γνωστή ως θερμοτονισμός της αντίδρασης, ΔΗ. Ενδόθερμη αντίδραση απορρόφηση θερμότητας ΔΗ > Εξώθερμη αντίδραση έκλυση θερμότητας ΔΗ < Πρότυπη ενθαλπία σχηματισμού μιας ένωσης είναι η ενέργεια που εκλύεται ή απορροφάται από ένα σύστημα για τον σχηματισμό ενός mole της ένωσης στη θερμοκρασίααναφοράς (5 o C)καισεπίεση atmαπότακαθαράστοιχείαπουτην συνθέτουν τα οποία βρίσκονται στην πιο σταθερή τους μορφή στις ίδιες συνθήκες. 6

Α + Β Γ+Δ Θερμοτονισμός αντίδρασης: ΔH =Σν H R,T i i Όπου: H i (cal mol - )ηενθαλπίατηςένωσης i ν i οστοιχειομετρικόςσυντελεστήςτηςένωσης i. ΔH =Σν H R,T i i Hi = C T i ΔH T R,T Όπου: C,i (cal mol - K - ) η ειδική θερμότητα =Σν C = C + C - C - C i p C υπό H σταθερή C πίεση H της ένωσης i I Τη θερμοκρασία. ΔH T T T dδh = ΔC dt ΔH = ΔH + R,T R,T R,T i ΔC dt i ΔH T T T Πρέπει να γνωρίζουμε τησυνάρτηση C pi =f(t). Όπου Τ ο είναι μια οποιαδήποτε θερμοκρασία. Αν ορίσουμε Τ ο =98Κ: T R,T R,98 i 98 ΔH =ΔH + ΔC dt όπου ΔH o R,98,(cal mol - ) ο θερμοτονισμόςτης αντίδρασης στους 98Κ. Α + Β Γ+Δ C = a +b T + c T, Όπου: a (cal mol - K - ) b (cal mol - K - ) c (cal mol - K -3 ) T R,T R,98 i 98 cal mol K ΔH =ΔH + ΔC dt σταθερές (από Πίνακες) o 3 ΔH =ΔH + (Δa) (T - 98) + (Δb) (T - 98) + (Δc) (T - 98) R,T R,T R,98 3 ΔH R,T =ΔH + (Δa) T + (Δb) T + (Δc) T R,T 3 o 3 Όπου: Δy = i ν i y i, y i = a,b,c H o = H 3 o 3 R, 98 98 a b 98 c 98 Εμπεριέχει όλους τους σταθερούς όρους της παραπάνω Εξίσωσης 7

Α + Β Γ+Δ Η μεταβολή της ελεύθερης ενέργειας Gibbs, ΔG o R,T (cal mol - ), είναι συνάρτηση της θερμοκρασίας και η εξάρτηση αυτή εκφράζεται μέσω της διαφορικής εξίσωσης του Van t Hoff: o o d(δg /R T) ΔH R,T = dt R T R,T 3 ΔG = =ΔH - (Δa) T lnt - (Δb) T - (Δc) T - I R T, R,T R,T 6 Όπου: I η σταθερά ολοκλήρωσης. Τα ΔG o 98, ΔH o 98μιας αντίδρασης που λαμβάνει χώρα στους 98Κ υπολογίζονται από τις σχέσεις: ΔH = ΔHR,T i f,t R,T i νδh G = νδg ΔG R,T i f,t i Όπου: ΔG o f,t και ΔΗ ο f,t η πρότυπη ενέργεια και ενθαλπία σχηματισμού, αντίστοιχα, στους 98Κ και πίεση atm (από Πίνακες). ν i οστοιχειομετρικόςσυντελεστήςτηςένωσης i. C + H C + H Σταθερές ιδανικών αερίων για την ειδική θερμότητα υπόσταθερήπίεση [*}. Ενθαλπία ΔΗ ο f και η ελεύθερη ενέργεια σχηματισμού ΔG o f των ενώσεων σε θερμοκρασία 98Κ και πίεση atm [*}. Ένωση a (cal/mol K) b 3 (cal/mol K ) c 7 (cal/mol K 3 ) Ένωση ΔH f,98 (kcal/mol) ΔG f,98 (kcal/mol) C 6.48.56 -.387 H 6.97 3.46-4.83 C 6.39. -34.5 H 6.4.4 -.78 C -6.4-3.8 H -57.8-54.64 C -94.5-94.6 H - - * Robert C. Reid, John M. rausnitz, Thomas K. Sherwood. The properties of Gases and Liquids. 8

C + H C + H ΔH R,T (cal/mol) - -4-6 -8-4 6 8 4 6 Temperature (K) ΔG R,T (cal/mol) 3 - - -3-4 -5-6 -7-8 4 6 8 4 6 Temperature (K) Διάγραμμα μεταβολής της ενθαλπίας, ΔΗ R,Tσυναρτήσειτηςθερμοκρασίας. Διάγραμμα μεταβολής της ελεύθερης ενέργειας Gibbs,ΔG R,Tσυναρτήσειτηςθερμοκρασίας. Α + Β Γ+Δ Υπολογισμός της σταθεράς ισορροπίας Κ ΔG R,T ΔG = -R T lnk K = exp R,T - R T 3 ΔG R,T =ΔH - (Δa) T lnt - (Δb) T - (Δc) T -I R T, 6 9

C + H C + H Υπολογισμός της σταθεράς ισορροπίας Κ ΔG R,T ΔG = -R T lnk K = exp R,T - R T 3 ΔG R,T =ΔH - (Δa) T lnt - (Δb) T - (Δc) T -I R T, 6 lnk 8 6 4 3 4 5 Temparature ( o C) 498.56-3 -7 K = exp - -.386 lnt +.537 T -.36 T - 3.833 T C + H C + H Στοιχειομετρικός πίνακας της αντίδρασης WGS C + H C + H Αρχικά (mol) α β γ δ Αντιδρούν /παράγονται (mol) αx αx αx αx Ισορροπία (mol) α (-x) β-αx γ+αx δ+αx (α x+ γ) (α x+ δ) = (K )α x Kp (α + β) + γ+ δ α x+ (K p α β γ δ) = α( x) (β α x) Εξίσωση ου βαθμού K [ ] Δ= x= [ K (α + β) + γ+ δ] α 4 α (K -)(K α β γ δ) p [ K (α + β) + γ+ δ] α (K α ) Δ p p

x= [ K (α + β) + γ+ δ] α (K α ) C + H C + H Δ 498.56-3 -7 K = exp - -.386 lnt +.537 T -.36 T - 3.833 T Για δεδομένη σύσταση τροφοδοσίας μπορεί να υπολογιστεί η θερμοδυναμικά επιτρεπόμενη μετατροπή σε κάθε θερμοκρασία. Μετατροπή C (%) 8 x% H -3% C Μετατροπή C (%) 6 (α) 5. (στ) (δ) (β) (β) 7.5 (γ). 4 (δ) 5. (ε). (στ)3. (ζ) 4. 3 4 5 6 Θερμοκρασία ( o C) (ζ) (ε) (γ) (α) 9 8 7 6 5 4 3 x% C-% H (α).5 (β) 3. (γ) 6. (δ) 9. (ε). 3 4 5 6 Θερμοκρασία ( o C) Μεταβολή της μετατροπής ισορροπίας του C συναρτήσει της θερμοκρασίας για διάφορες συστάσεις του αντιδρώντος μίγματος (α) (β) (γ) (δ) (ε) Παράδειγμα. Για την αντίδραση ενυδάτωσης του αιθυλενίου σε αιθανόλη στην αέρια φάση δίνονται οιτιμέςτων a, bκαι cγιακάθεένωσηπουσυμμετέχειστηναντίδραση.σε θερμοκρασία 45 o C η σταθερά ισορροπίας είναι Κ p =6.8 - και στους 3 o C είναι Κ p =.9-3. Να αναπτυχθεί μία έκφραση για τη σταθερά ισορροπίας σαν συνάρτηση της θερμοκρασίας. C H 4(g) + H (g) CH 3 CH H (g) Σταθερές ιδανικών αερίων για την ειδική θερμότητα υπό σταθερή πίεση. Ένωση a (cal/mol K) b 3 (cal/mol K ) c 6 (cal/mol K 3 ) C H 4.83 8.6-8.73 H 6.97 3.46-4.83 CH 3 CH H 6.99 39.74 -.93

Παράδειγμα. Να εκτιμηθεί η μέγιστη μετατροπή για την αντίδραση ενυδάτωσης του αιθυλενίου σε αιθανόληστηναέριαφάσηστους 5 o Cκαιπίεση atm.ναχρησιμοποιηθούντα δεδομένα του παραδείγματος. και να επιλεχθεί ένας αρχικός λόγος H (g) /C H 4 (g)=5 C H 4(g) + H (g) CH 3 CH H (g) Παράδειγμα.3 Εξετάζεται η δυνατότητα παραγωγής αιθυλενίου με καταλυτική αφυδάτωση αιθανόλης. Να βρεθεί η ελάχιστη θερμοκρασία όπου μπορεί να επιτευχθεί 98% μετατροπή αιθανόλης σε αιθυλένιο σε bar συνολική πίεση. Θεωρείστε ότι αρχικά έχουμε mol αιθανόλης. CH 3 CH H (g) ) C H 4(g) + H (g Σταθερές ιδανικών αερίων για την ειδική θερμότητα υπό σταθερή πίεση, ενθαλπία ΔΗ ο f ελεύθερηενέργειασχηματισμούδg o f τωνενώσεωνσεθερμοκρασία 98Κκαιπίεση atm. και a b 3 c 6 Ένωση (cal/mol K) (cal/mol K ) (cal/mol K 3 ) ΔΗ R,98 ΔG R,98 (kcal/mol) (kcal/mol) C H 4.83 8.6-8.73.496 6.8 H 6.97 3.46-4.83-57.798-54.635 CH 3 CH H 6.99 39.74 -.93-5.3-4.3

Ταξινόμηση αντιδραστήρων Ως προς: Τομέγεθοςκαιτοσχήμα Τη λειτουργία Τον αριθμό φάσεων στο χώρο αντίδρασης Εργαστηριακοί αντιδραστήρες Βιομηχανικοί αντιδραστήρες Βιομηχανική μονάδα επεξεργασίας υγρών αποβλήτων Ταξινόμηση αντιδραστήρων Ως προς: Τομέγεθοςκαιτοσχήμα Τη λειτουργία Τον αριθμό φάσεων στο χώρο αντίδρασης Μη συνεχούς ροής (διαλείποντος έργου, Batch) Συνεχούς ροής H έκτασης της αντίδρασης και οι ιδιότητες του αντιδρώντος μίγματος μεταβάλλονται με το χρόνο. Η έκταση της αντίδρασης και οι ιδιότητες του αντιδρώντος μίγματος μπορεί να διαφέρουν ανάλογα με τη θέση στον αντιδραστήρα, αλλά όχι με το χρόνο. Πλήρους ανάδευσης (CSTR) Εμβολικής ροής (FR) Η σύσταση και η θερμοκρασία των αντιδρώντων είναι περίπου ίδιες σε όλα τα σημεία του αντιδραστήρα Η μάζα της αντίδρασης αποτελείται από ρευστά στοιχεία στην αξονική διεύθυνση, τα οποία είναι ανεξάρτητα μεταξύ τους ως προς τη σύσταση και τη θερμοκρασία. 3

Ταξινόμηση αντιδραστήρων Ως προς: Τομέγεθοςκαιτοσχήμα Τη λειτουργία Τον αριθμό φάσεων στο χώρο αντίδρασης Επηρεάζει τον αριθμό των βημάτων μεταφοράς μάζας και ενέργειας που πρέπει να υπολογισθούν στο σχεδιασμό του αντιδραστήρα. A + B C............... (α) Ομογενής αντίδραση με συνεχή ροή και συνεχή ανάδευση (β) Ετερογενής αντίδραση με συνεχή ροή και συνεχή ανάδευση 4