Глава 5. ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ ПРОЦЕССЫ

СУЩНОСТЬ И ЗНАЧЕНИЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ

ПРОЦЕССОВ

Повышение температуры является важнейшим факто­ром интенсификации химических реакций, поэтому высо­котемпературные процессы с давних времен получили в промышленности широкое развитие. Большинство традиционных процессов производства промышленной про­дукции являются высокотемпературными — это про­изводство чугуна и стали, большого числа цветных металлов, различных видов искусственных топлив, строи­тельных материалов, производство минеральных удобре­ний, а также фосфора, карбидов, корунда, соляной кис­лоты и множества органических веществ, получаемых на основе высокотемпературной переработки топлива и т. д. В течение долгого времени высокотемпературная обра­ботка являлась легким, доступным, универсальным и единственным средством получения и улучшения про­мышленных материалов. По мере развития науки и тех­ники, с появлением новых видов воздействия на вещество и новых средств интенсификации химико-технологиче­ских процессов (катализ, давление, ультразвук, плазма и др.) высокотемпературные процессы, обладающие ча­сто сравнительно низкими технико-экономическими по­казателями и высокой энергоемкостью, постепенно усту­пают место более прогрессивным, например: в производ­стве цветных металлов — электрохимическим методам, в производстве неорганических кислот и переработке не­фти — каталитическим превращениям. В некоторых слу­чаях традиционные термические процессы обработки ма­териалов заменяются и дополняются в современной промышленности прогрессивными физико-термическими, электрохимическими и электрофизическими, ультразву­ковыми, плазменными, лазерными и другими методами воздействия. Примерами могут служить лазерная и плаз­менная сварка и резка металлов, кристаллизация распла­вов металлов в ультразвуковом поле, электролитическое рафинирование меди, инфракрасная, вакуумная и ультра­звуковая сушка материалов.

Значение высокотемпературных процессов в промыш­ленности и в настоящее время трудно переоценить. Боль­шинство этих процессов протекают при температурах свыше 1000 °С (коксование угля, производство чугуна, стали, цемента, стекла и т. д.). Однако ряд процессов, проходящих и при более низкой температуре (300 —500 °С), таких, как перегонка древесины, полукоксо­вание твердых топлив, термическая переработка нефти, также следует отнести к высокотемпературным, посколь­ку температура является главным фактором интенсифи­кации этих процессов для получения максимального вы­хода продукции с высокими технико-экономическими показателями. Здесь же следует подчеркнуть, что многие химико-технологические процессы, протекающие при вы­соких температурах (например, производство аммиака при 450 — 500 °С), не относят к высокотемпературным, по­скольку в этом случае решающим интенсифицирующим фактором является давление и катализатор, а не темпе­ратура.

Создание оптимального температурного режима про­цесса является универсальным средством увеличения его скорости и повышения выхода продукции. Зависимость скорости химической реакции от температуры иногда ха­рактеризуют отношением констант скорости реакции при температурах, отличающихся на 10 °С. Это отношение на­зывают температурным коэффициентом скорости реак­ции.