ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Процессы взаимодействия между твердыми фазами и в многофазных системах из "Основы химической технологии" ХТП с взаимодействием газообразных и жидких компонентов очень разнообразны. К ним относят адсорбцию газов жидкостями, в том числе сопровождающуюся химической реакцией десорбцию газов перегонку жидких смесей (дистилляцию, ректификацию) пиролиз жидкостей с испарением продуктов пиролиза хлорирование углеводородов газообразным хлором производство амида натрия путем взаимодействия аммиака с расплавом натрия и др. [c.93] Процессы, сопровождающиеся химической реакцией при взаимодействии несмешивающихся жидкостей, используют во многих производствах органического синтеза. Например, к ним относятся процессы сульфирования и нитрования, заключающиеся в обработке жидких углеводородов растворами серной, хлорсульфоно-вой или азотной кислот. [c.93] Механизм взаимодействия фаз в системах Г — Ж и Ж — Ж (несмещивающиеся) имеет много общего. Для простоты ограничимся анализом системы Г — Ж- При переносе такого анализа на систему Ж — Ж условно надо считать газовую фазу как вторую жидкость, изменив лишь терминологию. [c.93] В рассматриваемой системе реакции протекают в основном в жидкой фазе. В общем случае химической реакции предшествует стадия доставки газообразных реагентов диффузией их в газовой смеси к поверхности раздела фаз и растворение в жидкости. Такова простейшая мысленная модель протекания основных этапов процесса. Для количественного описания таких процессов широко используют пленочную модель, согласно которой по обе стороны межфазной поверхности Г (Ж) — Ж существует ламинарная пограничная пленка. Скорость диффузии через пленку прямо пропорциональна разности концентраций по обе стороны пленки и обратно пропорциональна ее толщине. Предполагается, что вне пределов пограничной пленки изменение концентраций отсутствует, а на поверхности контакта фаз устанавливается равновесие между концентрацией поглощаемого компонента в жидкой и газовой фазе. [c.94] На рис. 5.16 показан характер изменения концентраций реагентов А и В и продукта D в пограничных пленках согласно пленочной модели для случая, когда скорость диффузии соизмерима со скоростью реакции. Концентрация В в жидкости равна Св, о, компонента А — отсутствует. Вследствие этого он диффундирует через пограничный слой газа //, поверхность раздела фаз III, пограничный слой жидкости /У и в нем вступает в химическую реакцию с В, образуя продукт D. При этом концентрация А уменьшается до нуля к моменту окончания реакции на расстоянии а от поверхности раздела фаз. Компонент В диффундирует сквозь жидкий пограничный слой в направлении поверхности раздела фаз. Его концентрация уменьшается и на расстоянии 6 становится равна нулю. Продукт D накапливается в слое толщиной а до некоторой концентрации и диффундирует в поток жидкости. [c.94] При увеличении скорости химической реакции и уменьшении скорости диффузии а- -0. При малой скорости реакции и высокой скорости диффузии реакция заканчивается в зоне турбулентного потока жидкости (зона V). [c.94] Расчет процесса сводится к составлению и решению системы уравнений скорости диффузии реагентов А и В через пограничные слои и скорости химической реакции При соответствующих граничных условиях. [c.94] Взаимодействие только между твердыми фазами наиболее характерно для процессов спекания. Спекание — это процесс получения агрегатов частиц из мелкозернистых, порошкообразных или пылевидных материалов при высоких температурах. Реакции между твердыми материалами часто проходят с участием газовой или жидкой фаз, образующихся во время реакции. При выборе модели, пригодной для описания таких процессов, учитывают появление этих фаз, последующие стадии их диффузии и химическую реакцию. [c.95] Установлено, что появление газовой и жидкой фаз способствует ускорению взаимодействия между твердыми материалами. Поэтому такие процессы относят к многофазным, и скорость их определяется скоростью одной из перечисленных элементарных стадий. [c.95] В качестве типичного примера многофазного ХТП можно привести карбонизацию аммиачно-содового раствора в производстве соды. В этом процессе при взаимодействии газовой и жидкой фаз образуется твердая фаза (гидрокарбонат натрия). При выборе модели и расчете подобных процессов необходимо вводить упрощения, оставляя в модели лишь основные факторы, определяющие поведение системы. [c.95] Вернуться к основной статье