Массопереноса стадия

В отличие от обычной гомогенной химической реакции, протекающей во всех точках объема раствора, где есть реагирующие вещества, электрохимическая реакция идет на границе раздела между электродом и раствором, т. е. является реакцией гетерогенной. Отсюда следует, что любой электродный процесс всегда имеет ряд последовательных стадий сначала реагирующее вещество должно подойти к электроду, затем должна произойти собственно электрохимическая стадия, связанная с переносом электронов или ионов через границу раздела фаз (стадия разряда — ионизации), и, наконец, образовавшиеся продукты реакции должны отойти от поверхности электрода, чтобы освободить место для новых порций реагирующего вещества. Первая и третья стадии имеют одинаковые закономерности и называются стадиями массопереноса. Стадии массопереноса и разряда—ионизации присутствуют во всех без исключения электродных процессах. Помимо этих стадий при протекании электродных реакций встречаются также и другие. Так, часто электродные процессы осложняются химическими реакциями в объеме раствора или на поверхности электрода, в которых может участвовать исходное вещество или продукт электрохимической реакции [c.170]

Стадии 1 и 5 — это стадии массопереноса, стадии 2 и 4 — стадии массопередачи, 3 — химическая стадия. [c.197]

Стадии 2—4 могут протекать одновременно и таким образом взаимно накладываться суммарный результат этих стадий осуществляется после стадии 1. Если, например, стадия 1 определяет скорость, то общая скорость не зависит от химической реакции и процесс может рассматриваться как простое явление массопереноса, которое не зависит от скорости реакции. Сама химическая реакция может быть причиной высокой общей скорости массопереноса в пределах фазы 2 и поэтому стадия 1 будет лимитировать скорость. [c.13]

Таким образом, в данном случае одновременно протекает реакция на поверхности катализатора и происходит массоперенос компонента. В соответствии с тем, какая из этих двух стадий процесса преобладает, различают два случая [c.213]

Машины и аппараты химических производств в представленном учебном пособии рассматриваются как объекты, в примерах технологических расчетов которых раскрывается взаимосвязь протекающих в них физико-химических процессов. Аналогичные вопросы рассматриваются в известной книге К. Ф. Павлова, П. Г. Романкова и А. А. Носкова Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии . Однако в современной системе подготовки инженеров-механиков для химической промышленности курс Процессы и аппараты химической технологии , эволюционируя, постепенно преобразуется в инженерно-физическую дисциплину, охватывающую специализированные разделы гидромеханики, теплофизики и массопереноса. Сейчас его основная задача заключается в ознакомлении студентов с теорией отдельных явлений переноса (в их инженерном приложении), что, естественно, отодвинуло на задний план изучение непосредственно химической аппаратуры. Восполнение этого пробела взял на себя курс Машины и аппараты химических производств , являющийся специальной дисциплиной на завершающей стадии подготовки инженеров-механиков. Но основная его задача — показать студентам на наглядных примерах возможность использования и обобщения всех инженерных знаний, которые они получили в процессе обучения. Отсюда вытекает и методическая целенаправленность пособия — привить студентам и молодым специалистам навыки комплексного использования закономерностей гидромеханики, тепло-массообмена и макрокинетики химических превращений в расчетах химического оборудования. [c.3]

Транспортные стадии также имеют несколько разновидностей, каждая из которых характеризуется соответствующим параметром массопереноса. Перечислим наиболее характерные типы транспорта вещества в порах зерна катализатора. [c.151]

До недавнего времени при разделении газовых смесей основное внимание уделяли расчету массопереноса в мембранах, считая эту стадию процесса лимитирующей. Внешнедиффузионные сопротивления в напорном и дренажном каналах принимали пренебрежимо малыми. Однако создание высокоселективных высокопроницаемых асимметричных мембран и применение их при значительных давлениях в напорном канале изменили ситуацию в этих условиях влияние внешнедиффузионных сопротивлений сопоставимо с сопротивлением внутреннему массопереносу в мембране. Поэтому целесообразно расчет и анализ работы аппаратов с разными (по структуре) типами мембран проводить раздельно. [c.159]

Уравнения (П1.92)—(111.94), справедливые прн бесконечных скоростях массопереноса, дают возможность найти предельные параметры процесса. Их применяют также для быстрого определения ориентировочных значений высоты слоев и длительности стадий адсорбции и десорбции, а также для приближенного расчета массообменных процессов с неподвижным слоем твердой фазы в тех случаях, когда нет данных для расчета внутреннего сопротивления. Более точный расчет требует учета скоростей массопереноса. [c.69]

Примечание. Сравнивая уравнения (г) и (е), можно видеть, что если различные движущие силы не являются линейными функциями параметра системы, то выражения для суммарной скорости процесса представляют собой не простые соотношения. Эта особенность влияет на методику нахождения скоростей реакций для гетерогенных систем. Когда химическая реакция протекает по первому порядку, общее выражение скорости, учитывающее массоперенос, может быть выведено без затруднений. Однако, если реакция имеет не первый порядок и необходимо получить уравнение скорости сложного процесса, то обычно выбирают такие экспериментальные условия, при которых химическую стадию без большой ошибки можно рассматривать, как реакцию первого порядка. [c.326]

Неизотермические условия, довольно часто встречающиеся в реакторах с неподвижным слоем в комбинации с отклонениями от режима идеального вытеснения, требуют одновременного рассмотрения тепло- и массопереноса в продольном и радиальном направлениях. Кроме того, возможны температурные градиенты внутри гранул катализатора, а также различные лимитирующие стадии в любых точках реакторов. Это показывает, насколько сложно решить проблему надежных предсказаний степени превращения [c.443]

Найденное таким образом значение О является в известной степени формальной величиной, поскольку не учитывает большинство факторов, влияющих на массоперенос. Кстати, как следует из рис. 2.8, даже при начальной стадии кинетики кинетические кривые отличаются от прямых линий в координатах -у — - /1. [c.51]

Анализ полученной зависимости показывает, что на начальной стадии кинетики коэффициент внутреннего массопереноса прямо пропорционален /о и обратно пропорционален л/Т, т. е. при постоянном коэффициенте внутренней диффузии D коэффициент р, - -св, и, значит, на начальной стадии кинетики диффузионный процесс полностью лимитируется внешним подводом вещества к гранулам адсорбента. Аналогичные закономерности отмечались в работе [25] для адсорбционных циклических процессов. Из формулы (2.1.117) также следует, что на начальной стадии коэффициент р, обратно пропорционален радиусу зерна R. [c.62]

Это означает, что на заключительной стадии заполнения, как и на начальной стадии кинетики, наиболее существенно влияние внешней диффузии. Аналогичные закономерности изменения коэффициента массопереноса были экспериментально отмечены и описаны в работе [26]. [c.64]

Обычно исследования проводят при условиях незначительного или полного отсутствия влияния внешнедиффузионной кинетики на общую кинетику массопереноса. Для этого процесс десорбции осуществляют при скоростях десорбирующего агента выше так называемой критической скорости, которая определяется экспериментальным путем для данной системы адсорбат—адсорбент. При скоростях выше критической лимитирующей стадией является внутридиффузионный перенос. Естественно, при малых скоростях газового потока роль внешнего массообмена возрастает. [c.84]

Уравнение (3), однако, не было использовано по следующим причинам. Если реакции протекают в кислотной фазе, как постулировано согласно уравнению (3), необходимо, чтобы изобутан, находящийся в углеводородной фазе, растворялся в кислотной фазе. Ускорение образования алкилата при росте интенсивности перемешивания должно было бы свидетельствовать о том, что массоперенос изобутана лимитирует скорость всего процесса. Однако расчетом было показано, что перемешивание было интенсивным настолько, что стадия массопереноса не была лимитирующей. Для расчетов нужно было знать равновесную растворимость изобутана в кислотной фазе и коэффициент массопередачи. Специальным опытом была найдена растворимость (0,00015 моль/ом ), а коэффициент массопередачи (30—1000 см /с) был взят из работы [12]. Фактическая растворимость изобутана в кислоте в ходе опыта по расчетным данным составляла 0,98—0,999 от равновесной. То, что массоперенос изобутана не лимитировал скорость всего процесса, нельзя считать неожиданным, так как применяли интенсивное перемешивание и скорость образования алкилата была достаточно мала (для завершения реакции требовалось, по крайней мере, 1—1,5 ч). [c.102]

Уравнение (П1.54) показывает зависимость коэффициента массопереноса от скорости газа, а также от свойств газа-носителя и коэффициента диффузии адсорбируемого газа, тогда как коэффициент диффузии в порах [уравнение (1П.55)] является в основном функцией внутренней пористости х и общего коэффициента диффузии. Чтобы определить, какая стадия — первая или вторая — влияет на скорость всего процесса, необходимо знание свойств всей системы, что возможно только в редких случаях. Поэтому практически нельзя избежать эмпирических методов проектирования. Здесь будут рассмотрены наиболее распространенные адсорбенты и газы, для очистки которых они используются, а также типы установок. Адсорбенты могут быть разделены на три группы неполярные твердые вещества, где происходит в основном физическая адсорбция [c.158]

Эффективная скорость процесса к является величиной, обратной сумме сопротивлений отдельных стадий - массопереноса и кинетики [c.220]

Элементарная стадия дегазация и разделение в книге не рассматривается. Эта стадия имеет особое значение в технологических процессах производства полимеров при очистке их на выходе из реактора. Следует, однако, отметить, что с дегазацией приходится встречаться и в процессах экструзии полимеров в так называемых дегазационных экструдерах. На этой стадии главную роль играют процессы массопереноса, детальный механизм которых до настоящего времени еще не изучен. [c.33]

В первом разделе книги излагаются методы изучения и современные представления о строении границ раздела металлических или полупроводниковых электродов с ионными системами (растворами, расплавами), а также границы раствор — воздух. Значительное внимание уделено термодинамике поверхностных явлений на электродах, адсорбирующих водород и кислород, и современной теории адсорбции органических соединений на электродах. Во втором разделе подробно анализируются закономерности стадии подвода реагирующих частиц к поверхности электрода, методы изучения этой стадии и приводятся примеры использования явлений массопереноса при конструировании хемотронных устройств и новых источников тока. Третий раздел посвящен изложению закономерностей стадии переноса заряженных частиц через границу электрод — раствор и физических основ элементарного акта электрохимических реакций. При этом рассматриваются такие важные в теоретическом отношении вопросы, как роль работы выхода электрона и энергии сольватации ионов в электродной кинетике. Теории двойного слоя, массопереноса и элементарного акта, по образному выражению А. Н. Фрумкина, — те три кита , на которых базируется мощное и стройное здание кинетики электродных процессов. [c.3]

Иногда при заданном потенциале на электроде параллельно протекают два электрохимических процесса и требуется определение скорости каждого из них. Если один процесс контролируется диффузией, а другой — какой-либо иной стадией, не связанной с массопереносом, то это можно осуществить при помощи вращающегося дискового электрода. Действительно, суммарный ток в цепи равен [c.172]

В книге рассмотрены свойства и методы изучения заряженных межфазных границ. Излагаются закономерности электрохимической кинетики, связанные с подводом реагирующего вещества к поверхности электрода. Показана роль явлений массопереноса при конструировании хемотронных приборов и новых источников тока. Обсуждены закономерности перехода заряженных частиц через границу электрод/раствор. Излагаются физические основы современной квантовомеханической теории элементарного акта электрохимической реакции, особенности химических стадий в электродном процессе, механизм электрокристаллизации, многостадийные и параллельные процессы, роль явлений пассивности и адсорбции органических веществ в электрохимической кинетике, [c.2]

Интересен также анализ массопередачн с химической реакцией, когда скорость суммарного явления стадий 2—4 лимитирует процесс. Поэтому в книге главным образом проводится анализ взаимного влияния этих трех стадий, которые протекают совместно в фазе 2 под действием общей движущей силы, обусловленной тем, что один или несколько реагентов непрерывно переносятся из фазы 2 в фазу 1. Предполагается, что в любом случае вклад явления массопереноса в общее сопротивление массопереноса в пределах фазы 1 учитывается отдельно. [c.13]

Эндрю и Хансон [32] выяснили, что независимо от механизма- процесса врегда происходит процесс массопередачн высших 6ких> лов из газовой в жидкую фазу и процесс массопереноса низших окислов из жидкой в газовую фазу. Какая из отдельных стадий . является доминирующей, — зависит главным образом от, концент- рации окислов азота в газовой фазе. При высокой концентрации стадия абсорбции- НгО определяет скорость процесса. [c.165]

Наиболее важными для жидкофазного катализа показателями кислот являются растворимости в них изобутана и олефинов. Рс створимость изобутана в Н ЗО невелика и приблизительно в 30 рс 3 ниже, чем в НР. Олефины в этих кислотах расворяются достаточно хорошо и быстро. В этой связи концентрация изобутана на поверхности раздела фаз (эмульсии типа углеводород в кислоте) Нс1 много меньше концентрации олефинов, что обусловливает боль — ш/ю вероятность протекания реакций полимеризации олефинов. Э о обстоятельство, а также высокие значения плотности, вязкости и поверхностного натяжения кислот, особенно Н ЗО , обусловливает протекание реакций С —алкилирования в диффузионной области с лимитирующей стадией массопереноса реактантов к повер — хиости раздела фаз. Для ускорения химических реакций С —алки — ЛР- рования в среде Н 50 и НР необходимо интенсифицировать п юцессы перемешивания и диспергирования реакционной массы с целью увеличения поверхности раздела кислотной и углеводородной фаз. [c.140]

Формально результат воздействия обратной связи на ход каталитического процеса в математических моделях автоколебаний учитывается различными путями. В основу гетерогенно-каталитических моделей обычно полагается механизм Лэнгмюра—Хиншельвуда с учетом формального отражения а) зависимости констант скорости отдельных стадий реакции от степеней покрытия адсорбированными реагентами [93—98] б) конкуренции стадий адсорбции реагирующих веществ [99—103] в) изменения во времени поверхностной концентрации неактивной примеси или буфера [104—107] г) участия в стадии взаимодействия двух свободных мест [108] д) циклических взаимных переходов механизмов реакции [109], фазовой структуры поверхности [110] е) перегрева тонкого слоя поверхностности катализатора [100] ж) островко-вой адсорбции с образованием диссипативных структур [111, 112]. К этому следует добавить модели с учетом разветвленных поверхностных [113] гетерогенно-гомогенных цепных реакций [114, 115], а также ряд моделей, принимающих во внимание динамическое поведение реактора идеального смешения [116], процессы внешне-[117] и внутридиффузионного тепло-и массопереноса I118—120] и поверхностной диффузии реагентов [121], которые в определенных условиях могут приводить к автоколебаниям скорости реакции. [c.315]

Итак автоколебания в гетерогенно-каталитической системе могут возникнуть, если система открыта, система нелинейна и в системе существует обратная связь. В открытой гетерогенно-каталитической системе выделяются следующие стадии транспорта и химического превращения реагирующих веществ подача в реактор массо- и теплоперенос к активной поверхности катализатора адсорбция исходных веществ на активных центрах катализатора реакция между адсорбированными исходными веществами и перегруппировка адсорбционного слоя десорбция продуктов реакции массоперенос продуктов реакции от активной поверхности катализатора вывод из реактора продуктов реакции. [c.316]

Установки. Продувочные газы таких циклических процессов, как синтез аммиака и переработка нефти, содержат жидкости в дисперсном состоянии, поэтому обычно В промышленных установках выделения водорода обязательно предусматривается стадия подготовки газа перед подачей в мембранные аппараты. Температуру процесса поддерживают такой, чтобы, с одной стороны, не допустить конденсацию паров воды на поверхности мембран, а с другой — увеличить скорость массопереноса водорода через мембрану. По мере обеднения исходной смеси водородом увеличивается парциальное давление углеводородов в газе, создаются условия для конденсации части углеводородов на поверхности мембран и, как следствие, увеличивается общее сопротивление процессу переноса. Во избежание этого процесс необходимо проводить при температуре на 10—11° С выше точки росы обедненного водородом газового потока. Однако, на самом деле, выгодно поддерживать более высокую температуру, так как это увеличивает производительность установки (повышением коэффициента скорости массопереноса через мембрану). Влияние температуры на скорость переноса водорода через полимерную мембрану (на примере асимметричной ацетатцеллю-лозной мембраны) представлено на рис. 8.1 [32]. [c.273]

Для раздельного анализа трех стадий массопереноса в псевдоожиженных системах массообмен между стенкой и слоем (раздел I), а также между твердыми частицами и ожижающим агентом (раздел II), следует рассматривать в отсутствие сегрегации фаз (т. е. газовых пузырей). Это можно осуществить кепериментально, так как для развития газовых пузырей необходима некоторая конечная высота слоя. В жидкостных псевдоожиженных системах дискретная фаза (пузыри) образуются на высоте , превышающей 0,5—1м при газовом псевдоожижении пузыри заметных размеров ( с1р) присутствуют уже на высоте 0,2 м. Таким образом, данные по масообмену могут быть получены как в отсутствие пузырей (однородное псевдоожижение), так и а тех случаях, когда дискретная фаза оказывает влияние на скорость массопереноса (неоднородное псевдоожижение). В разделах I и II мы будем рассматривать только однородные псевдоожиженные системы неоднородные будут основной темой последующих разделов. [c.377]

В тех случаях, когда изучение фазовых равновесий может проводиться независимо от изучения процесса в целом, оно должно составлять первую стадию исследования и предшествовать изучению кппетпки процесса, гидродинамики, тепло- и массопереноса [c.80]

Электродные процессы электрохимической коррозии металлов обязательно включают в себя, как всякий гетерогенный процесс, помимо электрохимической реакции, стадии массопереноса, осуществляемые диффузией или конвекцией отвод продукта анодного процесса (ионов металла) от места реакции — поверхности металла, перенос частиц деполяризатора катодного процесса к поверхности металла и отвод продуктов катодной деполяризацион-ной реакции от места реакции — поверхности металла в глубь раствора и т. п. Суммарная скорость гетерогенного процесса определяется торможениями его отдельных стадий. Если, однако, торможение одной из последовательных его стадий значительно больше других, то сумм.арная скорость процесса определяется в основном скоростью этой наиболее заторможенной стадии. В коррозионных процессах довольно часты случаи диффузионного или диффузионно-кинетического контроля, т. е. значительной заторможенности стадий массопереноса. В связи с этим диффузионная кинетика представляет теоретический и практический интерес. [c.204]

Трудности, связанные с определениед коэффициентов диффузии в многокомпонентных системах, обусловили развитие методик по применению исследований бинарной массопередачи к многокомпонентной [65, 66, 69]. Предлагается рассчитывать многокомпонентный массоперенос через коэффициенты диффузии всевозможных пар компонентов смеси. Идея использования бинарных соотношений для коэффициентов диффузии при расчете массообмена в многокомпонентных смесях в ряде работ нашла практическое приложение [54], хотя еще до сих пор находится в стадии теоретической доработки. [c.345]

Изучение механизма реакции можно начать с измерения скоростей реакций смесей различного состава при разных температурах в дифференциальном реакторе, позволяющем контролировать тепло- и массоперенос. Полезны также изотопные метки и кинетические изотопные эксперименты. Такое исследование может дать достаточно ясное представление о важнейших стадиях реакции, например может позволить определить лимитирующую стадию. Информация о лимитирующей стадии может быть полезной при попытках повысить активность селективного, но относительно мало активного катализатора. Однако глубокое понимание механизма гетерогенных каталитических реакций достигается очень редко. Но благодаря успехам последних лет в приборостроении сегодня имеется больше оснований надеяться на достижение этой цели, чем 10 лет назад. Некоторые детали механизма можно понять, если сочетать тщательные кинетические исследования с подробным описанием катализатора методами хемосорбции, температурно-программированноп десорбции (ТПД), спектроскопических исследований поверхностного слоя, которые позволяют судить и о состоянии поверхно-стп катализатора, и о промежуточных соединениях, образующихся на ней в ходе данной реакции. [c.12]

Процессы переработки нефти и газа претерпели в своем развитии как качественные, так и количественные изменения, вытекающие из задач развития народного хозяйства нашей страны. В настоящее время в нефгегазоперерабатывающей и нефтехимической промышленности широкое применение находят совмещенные процессы, для которых характерно использование многофункциональных аппаратов с одновременным протеканием стадий реакции, тепло- и массопереноса. Особенно актуально использование многофункциональных аппаратов в малогабаритных малотоннажных установках переработки углеводородного сырья для доведения показателей качества целевых продуктов до требований стандартов. [c.6]

В зависимости от того, какая стадия является скоростьопре-деляющей, различают электродные реакции, контролируемые массопереносом, замедленной передачей электрона, предшествующей или последующей химической реакцией. Каждая из стадий имеет собственный механизм, ее кинетика описывается своими математическими уравнениями и, следовательно, различного вида графическими зависимостями в координатах сила тока — потенциал. [c.273]

Дисковый электрод — это единственный твердый электрод, для которого можно решить в явном виде уравнения массопе-реноса в движущемся растворе, в связи с чем его чаще всего используют в случае определений не с ртутным капающим, а с твердым электродом. Вращающийся дисковый электрод позволяет легко установить природу замедленной стадии электродной реакции, поскольку в случае диффузионной кинетики, как следует из уравнения (5.17), сила тока пропорциональна д/ > з в случае замедленного переноса заряда она не зависит от частоты вращения. Таким образом, изменяя скорость вращения диска и силу тока на нем, можно не только определить кинетику электродной реакции, но и наблюдать смену лимитирующей стадии с изменением скорости массопереноса. [c.278]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология