Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ТЕХНИКИ СУШКИ ТЕРМОЛАБИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Орехов В. С., Дегтярев А. В., Брянкин К. В., Леонтьева А. И.,
2.2 Кинетика процесса термической деструкции целевого вещества высушиваемого материала
Для оценки выхода по целевому веществу при сушке термолабильных материалов необходимо знание кинетических характеристик процесса их термодеструкции.
Кинетические характеристики процесса сушки ПОК определялись параллельно с кинетическими параметрами термодеструкции целевого вещества ПОК.
Механизм процесса деструкции ПОК предполагается гетерогенным, проходящим в кинетической области. Физическая модель процесса деструкции материала, высушиваемого на инертной, плохо теплопроводящей подложке (фторопласт) представлена на рис. 2.12.
Рисунок 2.12 - Физическая модель процесса деструкции высушиваемого материала
Зависимость для расчета скорости процесса деструкции имеет следующий вид:
(2.9)
Определение массы вещества, подвергшегося деструкции (разложению) определяли следующим образом:
по экспериментальным данным о массе навески материала и начальной концентрации в ней целевого вещества рассчитывалось его количествоqi в каждый момент времени τi;
по значениям количества целевого вещества определялась скорость реакции деструкции в моменты времени
): 
(логарифм скорости деструкции, найденной по формуле (2.10), аппроксимировался линейной зависимостью от температуры в минус первой степени методом наименьших квадратов:
(
(
используя зависимости (2.12) и (2.11), находили энергию активации: 
(2.13)
порядок реакции определялся по зависимости:
(2.14) где t1 и t2, средние температуры для экспериментальных точек 1 и 2 (разные температуры сушильного агента), rх.р.1 и rх.р.2 средние скорости процесса деструкции для экспериментальных точек 1 и 2, C1 и C2 концентрации целевого вещества для экспериментальных точек 1 и 2.
Графические зависимости скорости процесса деструкции от температуры для выбранных ПОК приведены на рис. 2.13-2.15.
а) б)
Рисунок 2.13 - Зависимость логарифма скорости процесса деструкции от температуры при сушке И-кислоты: скорость сушильного агента 3 м/с, температура: а - 80 °С; б - 120 °С
а) б)
Рисунок 2.14 - Зависимость логарифма скорости процесса деструкции от температуры при сушке Гамма-кислоты: скорость сушильного агента 3 м/с, температура: а - 120 °С; б - 80 °С
а) б)
Рисунок 2.15 - Зависимость логарифма скорости процесса деструкции от температуры при сушке ФМП: скорость сушильного агента 7 м/с, температура: а - 120 °С; б - 80 °С
а) б)
Рисунок 2.16 - Зависимость логарифма скорости процесса деструкции от температуры при сушке анилида АУК: а - скорость сушильного агента 7 м/с, температура 60 °С; б - скорость сушильного агента 3 м/с, температура 110 °С
Энергия активации и порядок реакции разложения целевого вещества для выбранных ПОК представлены в таблице 2.4.
Таблица 2.4 - Энергия активации и порядок реакции разложения целевого вещества для выбранных ПОК
|
Материал |
Энергия активации, кДж/моль |
Порядок реакции |
|
1 |
2 |
3 |
|
И-кислота |
119,5 |
0,52 |
|
Гамма-кислота |
120,5 |
0,52 |
|
ФМП |
59,7 |
0,27 |
|
Анилид АУК |
84,9 |
0,92 |
По данным табл. 2.4 можно сделать вывод, что Гамма- и И-кислоты являются более чувствительными к температурному воздействию продуктами (высокие энергии активации). Значения порядка реакции разложения целевого продукта подтверждают гипотезу о протекании химической реакции разложения ПОК в кинетической области.