 |
|
|
Архитектура Астрономия Аудит Биология Ботаника Бухгалтерский учёт Войное дело Генетика География Геология Дизайн Искусство История Кино Кулинария Культура Литература Математика Медицина Металлургия Мифология Музыка Психология Религия Спорт Строительство Техника Транспорт Туризм Усадьба Физика Фотография Химия Экология Электричество Электроника Энергетика |
КИНЕТИКА ГЕТЕРОГЕННЫХ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
Механизм химической реакции
Стехиометрическое уравнение химической реакции показывает, в каких соотношениях вещества вступают во взаимодействие. Однако очень редко реакция протекает по схеме описываемой таким уравнением. Например: UF4 + F2 = UF6 Данное стехиометрическое уравнение показывает, что молекула фтора сталкивается с молекулой тетрафторида урана и реагирует с образованием гексафторида урана. В действительности реакция протекает по более сложному механизму через несколько последовательных стадий с образованием промежуточных фторидов, как за счет прямой реакции UF4 с F2, так и за счет побочных реакций UF4 с UF6: 4UF4 + ½ F2 = U4F17 2UF4 + 1/2F2 = U2F9 UF4 + ½ F2 = UF5 7UF4 + UF6 Û U4F17 3UF4 + UF6Û 2U2F9 UF4 + UF6Û 2UF6 Промежуточные фториды с повышением температуры разлагаются или диспропорционируют на UF4 и UF6 , поэтому последние три реакции являются равновесными. Кинетические исследования показали, что при температурах 200 – 4500С лимитирующей (наиболее медленной) стадией суммарного процесса является образование UF4 из U2F9 , который находится в твердом остатке после процесса фторирования. При температурах выше 4500С скорость процесса фторирования в газовзвеси лимитируется уже реакцией
U4F17 Û U2F9 и протекает по следующему механизму
Исследование механизма показали, что существенное значение имеет термическая диссоциация промежуточных фторидов, которая при высоких температурах в газовзвеси протекает с высокой скоростью. Таким образом, высокой интенсивности процесса можно достичь, если обеспечить хороший контакт реагирующих фаз в условиях интенсивного тепло-массообмена и при повышенных температурах. Не следует думать, что простота написания уравнения химической реакции означает легкость ее протекания. Практически – механизм реагирования устанавливают экспериментально путем подбора вероятных реакций с последующим выбором уравнений, которые лучше всего соответствуют опытным данным.
1. Краткая характеристика процессов используемых в технологии производства урана. В настоящее время, уран в ядерной технологии применяют в большинстве случаев в виде металла или UO2 для производства конечного продукта – твэлов. Необходимым этапом является этап разделения изотопов. Для этого уран переводят в газообразное соединение UF6, который затем обогащается по легкому изотопу и переводится в UO2. На этом этапе важнейшим соединением является UF4. UF4 получают двумя методами «водный» и «сухой». «водный» – гидрофторирование. «сухой» – фторирование оксидов урана - UO3, UO2, U3O8. Применение «сухих» методов позволило уменьшить число технологических стадий, снизить расход энергии на единицу продукции, повысит производительность и сократить производственные площади.
ПОВЕРХНОСТЬ РАЗДЕЛА В гетерогенных реакциях между реагирующими веществами имеется поверхность раздела. Например, при реакции между твердым веществом и газом поверхностью раздела является поверхность твердого вещества, соприкасающегося с газом. Для системы жидкость – жидкость поверхность их раздела – поверхность соприкосновения между двумя несмешивающимися жидкостями. Все гетерогенные реакции делятся на пять видов реакций по характеру поверхности раздела: твердое тело – газ; твердое – жидкость; твердое – твердое; жидкость – газ; жидкость – жидкость. В таблице 1 приведены примеры различных видов гетерогенных реакций. Во всех этих случаях взаимодействующие молекулы должны быть переведены из одной фазы в другую. Примеры гетерогенных некаталитических реакций. Таблица 1.
ЛЕКЦИЯ 5
Поиск по сайту: |
