Кинетика процессов в проточной системе

Реактор, в котором концентрация компонентов реакции непрерывно изменяется вдоль слоя катализатора или (в данном месте катализатора) в ходе процесса, называется интегральным реактором. В дифференциальном реакторе концентрация по всему слою катализатора (а в отдельном месте катализатора— во времени) практически не изменяется, например при работе в проточной системе при малых степенях превращения. Подробнее об этом см. в книге Киперман С. Л., Введение в кинетику гетерогенных каталитических реакций, изд-во Наука , 1964,стр. 383. — Прим. перев. [c.175]

На практике химические газофазные процессы обычно осуществляются непрерывно в проточных реакторах в так называемых динамических условиях. В отличие от рассматривавшихся до СИХ пор закрытых (статических или замкнутых) систем, в которых реакции протекают при постоянном объеме, в открытых (проточных) системах процессы протекают при постоянном давлении. Статический метод позволяет проследить в течение одного опыта зависимость скорости процесса от концентрации реагирующих веществ в широком интервале их изменений и потому особенно пригоден на начальной стадии исследования кинетики процесса. Динамический метод позволяет быстрее накапливать продукты реакции и при установлении стационарного состояния, когда состав выходящей из реактора смеси продуктов становится постоянным, получать пов-торимые кинетические данные, значительно более надежные, нежели единичная точка на кинетической кривой опыта в статических условиях. [c.251]

В отличие от статических и динамических (непрерывных) процессов, осуществляемых без повторной переработки непрореагировавшего сырья, система с рециркуляционным контуром (собственный рециркулят) имеет условие, когда процесс установившегося состояния не может быть реализован. Поэтому необходимо найти эти условия для Канадой конкретной реакции. Эта задача может быть выполнена совместным рассмотрением уравнений кинетики, написанных применительно к проточным системам [31,48,56,58], и рециркуляции [10, 61]. [c.34]

Только что развитые соображения относительно колебатель-вой неустойчивости химического реактора справедливы, конечно, только для реакций с простой кинетикой. Если в реакции участвуют промежуточные продукты, концентрация которых меняется существенно нестационарным образом, то и в проточных системах могут возникать рассмотренные выше кинетические и термокинетические колебания. Применением полученных результатов к процессам гетерогенного катализа мы займемся ниже. [c.458]

Изучение кинетики реакций в проточных системах, в отличие от систем статических (аппараты периодического действия), имеет свои особенности. Основная разница в исследовании кинетики этих двух методов проведения процесса обусловлена вопросом о том, как учитывать время пребывания реактантов в зоне реакции, от которого зависит глубина превращения исходного сырья. [c.189]

Как видно, уравнение (IV, 32) при и 1 и /п = 1 ничем не отличается от уравнения (IV,I), описывающего кинетику гидрогенизации в статической системе. Теоретически же уравнение (IV, 1) может быть применено для проточной системы лишь в случае ведения процесса в аппарате идеального вытеснения, обеспечивающего одинаковое время пребывания в зоне реакции всех молекул исходных реактантов, как это имеет место в закрытом статическом сосуде. [c.298]

Изучена кинетика паровой конверсии сжиженного газа и пропан-водородных смесей в интервале температур 500—700° С и объемных скоростей подачи углеводородов от 500 до 30 000 ч- . Получены данные об изменении состава конвертированного газа в широком диапазоне времен контакта, позволяющем оценить влияние параметров процесса на направление и степень превращения углеводородов сжиженного газа в проточной системе и выбрать условия конверсионной переработки его в газ заданного состава. Библиогр. 20, рис. 6, табл. 1. [c.155]

К методам получения контролируемой вынужденной конвекции в исследованиях кинетики электродных процессов относятся следую щие вращающийся цилиндрический электрод [168], вращающаяся ячейка с цилиндрическими электродами [285], трубчатый электрод, через который протекает раствор [296 - 298], отдельные проволочные электроды и электроды в виде сетки в проточных системах [528], а также близко расположенные параллельные плоские электроды в про точных системах [77, 213, 365]. Ни один из них не дает близкую к идеальной однородность толщины нернстовского диффузионного слоя, характерную для вращающегося дискового электрода. [c.184]

Некоторые общие и частные вопросы кинетики реакций в проточной системе рассматривают многие исследователи (иапример, А. А. Баландин [482, 672], А. В. Фрост [647, 760], Г. М. Панченков [21, 759], X. Холь-борт [761], А. А. Введенский [762], С. Я. Пшежецкий и Р. Н. Рубинштейн [763], М. Ф. Нагиев [484]. В работах С. 3. Рогинского и О. М. Тодеса [593, 594, 764] дается анализ динамики каталитического процесса на длинном слое катализатора в условиях постоянства его активности, а также в ходе старения катализатора и его отравления. Авторы рассматривают условия установления стационарного состояния потока для разных кинетических зависимостей, распределение концентраций вдоль слоя катализатора, зависимости их от разных параметров, в основном ограничиваясь случаем малых концентраций, когда можно пренебречь изменением объема при реакции. [c.369]

Кинетика процесса в условиях внутренней диффузии (при которых эта реакция осуществляется на практике, на таблетках катализатора) до последнего времени вообще не изучалась. Исследование, проведенное нами в изотермических условиях в проточно-циркуляционной системе под давлением, показало, что полученные результаты удовлетворительно описываются уравнением степенного вида [c.392]

Практическое определение терминов лабильный и инертный, предложил Таубе. Инертные комплексы — это те, в которых реакции замеш.ения лигандов протекают настолько медленно (с вре- менами полупревращения минута или более), что их можно изу- чать методами классической кинетики реагенты смешивают, в. сосуде и непосредственно наблюдают за ходом процесса во времени по изменению оптической плотности, pH, выделению газа и т. д. А лабильные комплексы — это те, которые реагируют так быстро, что для их изучения необходимо применять лишь современные методы проточные системы, специальные приспособления для быстрого смешивания, быстро регистрирующие электронные самописцы и даже так называемые релаксационные методы. [c.172]

Скорость реакции, выраженная количеством полученного продукта за единицу времени (нисходящая кривая), составляет в начале процесса значительную ординату, а через некоторое время — лишь ординату Мп- При приближении к равновесию или при снижении концентрации исходных веществ в необратимых процессах скорость реакции стремится к нулю. Производственный процесс нецелесообразно вести со столь малой скоростью, поэтому его и не доводят до равновесия. Кривые на рис. 20 ориентировочно выражают кинетику процесса во времени как для химических реакций, так и для любой межфазной массопередачи, протекающей в аппаратах периодического действия (в изолированной системе) или в проточных аппаратах, близких по режиму к аппаратам идеального вытеснения (см. стр. 65). [c.81]

Особенности кинетики реакций крекинга и алкилирования на цеолитах. Несмотря на общность характера каталитических процессов, протекающих на кристаллических и аморфных алюмосиликатах, кинетика реакций углеводородов на последних имеет ряд специфических особенностей. Ранее нами было установлено 1[12], что кинетика реакции крекинга кумола на цеолите типа X (10 X фирмы Линде) в проточной системе не описывается уравнением для гетерогенно-каталитических реакций 1-го порядка для случая, когда продукты реакции адсорбируются много сильнее исходных веществ. Применимость этого уравне- [c.420]

Рассмотрим данные по кинетике реакции синтеза карбамида при постоянном давлении в проточной системе. Следует отметить, что при оценке скорости реакции синтеза карбамида в проточной системе длительность процесса полагают равной времени пребывания реакционной смеси в аппарате (т). Последнее определяется следующим образом [c.98]

Однако плотность смеси в свою очередь зависит от времени пребывания, так как объемное соотношение между газовой и жидкой фазами определяется длительностью (глубиной) протекания реакции синтеза. Поскольку зависимость усм от времени неизвестна и, следовательно, не представляете возможным раскрыть уравнение (43), кинетику синтеза карбамида в проточной системе обычно изучают при различных скоростях подачи реагентов в аппарат заданного объема. При этом оценку эффективности процесса проводят не только по степени превращения карбамата аммония [c.99]

Обсуждение результатов ранее проведенного экспериментального изучения кинетики. Дана интегральная форма у-ния кинетики, описывающая протекание процесса в проточной системе. [c.109]

Системы, в которых происходит обмен веществом с окружающей средой, в термодинамике называют открытыми системами. В промышленности химические процессы большей частью протекают в разнообразных проточных реакторах (реакции, протекающие в потоке). Чтобы получить представление о том, как используют методы химической кинетики при описании процессов в открытых системах, целесообразно изучить кинетику реакций в реакторах идеального смешения и в реакторах идеального вытеснения., [c.551]

Расчет каталитического процесса требует знания кинетики химического превращения, не осложненного процессами переноса тепла и вещества. Проточно-циркуляционный метод изучения кинетики является наилучшим для достижения этой цели. Проскок пузырей при исследовании этим методом кинетики в псевдоожиженном слое никак не может повлиять на точность кинетического уравнения. Кратность циркуляции в системе настолько высока, что любая молекула практически находится в контакте с катализатором одинаковое время. Однако наличие застойной зоны в лабораторном реакторе может привести к заниженным значениям константы скорости, поскольку в этой зоне катализатор не перемешивается и по существу представляет собой зерно большого размера. [c.351]

Математическая модель ферментативного гидролиза целлюлозы в реакторах периодического и непрерывного действия была использована для количественного анализа влияния различных факторов на кинетику гидролиза [57, 58], что в свою очередь дает возможность целенаправленного изменения и оптимизации условий проведения процесса для повышения его эффективности. В качестве примеров на рис. 6.5 показан ряд кинетических кривых накопления продуктов в реакторе периодического действия, а на рис. 6.6 — в проточном колонном реакторе, полученных численным расчетом на ЭВМ в предположении, что какой-либо из возможных факторов не имеет места в реакционной системе, а также приведены экспериментальные данные. Как видно из рисунков, только при учете влияния всех факторов (кривая 2) модель достоверно описывает ход процесса (экспериментальные точки ложатся на теоретическую кривую). С другой стороны, сравнивая кинетические кривые, полученные в предположении отсутствия влияния того или иного фактора, с кривой 2, можно наглядно оценить роль каждого из факторов в процессе гидролиза. [c.178]

В 1930-х годах появились первые научные исследования по кинетике реакций, протекающих в проточных системах. Начало этим исследованиям было положено химиками — специалистами в области катализа А. А. Баландиным, Г. К. Боресковым, М. Г. Слинь-ко и М. И. Темкиным (СССР), А. Ф. Бентоном (США), Э. Винтером (Германия). В 1932 г. Г. К. Боресков впервые в качестве одной из основных задач конструирования и расчета трубчатых контактных аппаратов для сернокислотной промышленности назвал обеспечение максимальной скорости процесса и максимального использования контактного объема . Отмечая отставание теории и недостаточное знание закономерностей протекания даже таких важных каталитических процессов, как окисление сернистого газа, он предложил метод проведения этой реакции в условиях не одной оптимальной температуры для всего процесса, а оптимальной кривой изменения температур, характерной для каждого процесса и катализатора . Эти пионерские исследования были продолжены в 1936—1937 гг. с целью установления оптимальных условий контактного процесса — температурного режима и состава исходной газовой смеси. Работы эти следует считать своеобразной экстраполяцией химической кинетики на ту область, которая до 1940-х годов была объектом химической технологии, как науки сугубо прикладной, лишенной права на фундаментальные исследования. [c.152]

Обоснованы новые взгляды на кинетику реакции алкилирования и составлены кинетические уравнения для процессов, проходящих в статической, полупроточной и проточной системах, в гомогенных и гетерогенных условиях. Представлены экспериментальные зависимости влияния температуры, давления, времени контакта, мольного соотношения реагентов, ультрафиолетового и у-излучений и других факторов на выход продуктов алкилирования. Обсуждены вопросы промотирования катализаторов. Монография может быть использована в практической и научной деятельности инженерами и научными работниками предприятий химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, научными работниками академических институтов, отраслевых НИИ и КБ, может служить также учебным пособием для преподавателей, аспирантов и студентов вузов химико-технологических специальностей. [c.2]

Другие методы. Кондис и Драноф [23, 24] изучали кинетику адсорбции этана цеолитом 4А в проточной системе с микровесами. Этан вводили в установку в потоке гелия. Масса цеолита в процессе адсорбции и десорбции непрерывно записывалась. Коэффициенты диффузии рассчитывали по уравнениям, аналогичным уравнениям (8) и (9). Эти же авторы [25] рассмотрели влияние на адсорбцию не-изотермичности условий ее протекания. Адсорбция этана на-цеолите 4А при комнатной температуре сопровождалась разогреванием таблеток их температура повышалась на 15° С. Однако скорость адсорбции при этом незначительно отличалась от скорости адсорбции в изотермических условиях. Возможно, это связано с понижением сорбционной емкости при повышении температуры. Увеличение диффузии компенсируется уменьшением емкости, так что доля сорбированного вещества остается постоянной. Влияние изменения температуры в процессе адсорбции рассматривается также в работе [26]. [c.471]

Промышленное использование конверсионных катализаторов должно базх1роваться на изучении кинетических закономерностей процесса. Между тем кинетика конверсии углеводородных газов с водяным паром представляет собой малоизученную область. Из опубликованных работ имеется лишь два исследования Лейбуш с соавторами [22, 23] по кинетике конверсии метана. Первое выполнено в статических условиях в отсутствии катализатора и представляет поэтому интерес лишь с теоретической точки зрения. Второе носвяш ено изучению кинетики конверсии метана в проточной системе, однако с использованием непромышленного катализатора. Как было показано одним из нас [24], некоторые положения данного исследования вызывают определенные возражения, главным образом в отношении правильности предложенного кинетического уравнения, поскольку экспериментальные данные, полученные как самими авторами, так и нами, неудовлетворительно подчиняются этому уравнению. [c.127]

Как видно из данных табл. 22, максимальная величинаэнергии активации (46 ООО кал моль) получена при изучении кинетики в проточно-циркуляционной установке [144, избирательность процесса в этом случае оказалась невысокой (60—62% и ниже), т. е. глубина крекинга была довольно значительна. По-видимому, это объясняется тем, что роль термического крекинга в установках такого типа существенно больше, чем в лабораторных установках проточного типа, из-за большего объема системы (циркуляционный контур). [c.60]

Во втором случае гидратация проводится на мелкодисперсных скелетных катализаторах, которые хранят под водой и подают в реактор в виде суспензии в воде. Наиболее простым является синтез в периодическом реакторе с мешалкой. При этом АН добавляется к суспензии меди Ренея в воде со скоростью, обеспечивающей регулирование температуры в реакторе. В данном процессе конверсия нитрила находится в пределах 65 - 80%, содержание АА в конечном растворе -до 45%, кратность использования катализатора (до регенерации) - 15 [39]. Имеются также данные о непрерывном синтезе в двух или трех последовательных реакторах с циркуляцией катализатора в каждом из них при противоточном движении реакционной смеси и катализатора [40]. Очевидно, что аппаратурное оформление процессов с суспендированным катализатором более сложно, чем процессов с неподвижным слоем катализатора. Закономерности гидратации на скелетной меди в проточно-циркуляционной системе, в том числе эмпирическое уравнение кинетики процесса, описаны в работе [41]. [c.14]

Ректификация — это необратимый процесс фазового превращения, происходящий в проточной системе (необратимость в далном случае является следствием обесценивания тепла). Аппарат классической термодинамики применим лишь для закрытой системы и обратимых процессов. Поэтому с его помощью можно анализировать лишь процесс равновесной дистилляции (испарение) или конденсации. Затем необходим поэтапный переход к анализу дифференциально равновесных процессов в открытой системе и процессов в проточной системе. Наконец, должен быть применен аппарат термодинамики необратимых процессов для получения феноменологических уравнений кинетики. [c.6]

В ряде работ отмечается, что суммарньп эффект гидрогенолиза смеси сераорганических соединений подчиняется правилу аддитивности, что позволяет переносить результаты изучения гидрогенолиза индивидуальных соединений на процесс гидроочистки. Однако все работы в области изучения кинетики каталитического гидрогенолиза сераорганических соединений (так же как и изучение кинетики иревращения этих соединений в условиях каталитического крекинга и риформинга) проводились в проточных системах. На основании полученных опытных данных авторы пытались вывести кинетические уравнения, удовлетворяюга,ио этим данным. При этом они использовали либо кинетические уравнения, выведенные с учетом ряда упрощающих допущений, либо обобщенные уравнения. Полученные с помощью таких уравнений величины скоростей реакции не могут быть использованы для широких обобщени11. Представляется целесообразным дальнейшее [c.303]

Кинетику образования карбида кобальта С02С из окиси углерода на катализаторах состава кобальт—окись тория—кизельгур изучали Крэксфорд иРайдил [30], Эйдус и Зелинский [31 ] и Уэллер [32]. Опыты Крэксфорда и Райдила производились в статической системе, и поэтому их результаты менее надежны. Эйдус и Зелинский, а также Уэллер пользовались проточными системами, что дает более достоверные данные о кинетике процессов. По наблюдениям Крэксфорда и Райдила, скорость обуглероживания была очень велика в первые несколько минут, после чего уменьшилась и оставалась постоянной в течение не менее 20 час. Эйдус и Зелинский не определяли начальной скорости, но нашли, что скорость остается постоянной Б промежутке времени от 5 до 15—20 час., а затем понижается. Уэллер наблюдал очень большую начальную скорость, а затем постоянство скорости в период от 30 до 150 мин., а после 150 мин.—ее уменьшение (см. рис. 126). Величина константы скорости обуглероживания на промежуточном участке кривой мало зависела от парциального давления окиси углерода в интервале 0,07—0,6 атм, что выражается уравнением [c.423]

В ранних работах [16 17] для изучения кинетики изомеризации н-олефинов применяли статический метод. Позднее стали использовать проточный [18] и проточно-циркуляционный [19] методы. Последние два метода наиболее эффективны тогда, когда время реакции невелико, когда возникновение побочных продуктов зависит от времени контакта реагентов с катализатором и когда необходимо ограничить реакционную зону только длиной слоя катализатора. Большинство непрерывных промышленных процессов осуществляется в контактных системах проточного типа. Однако для исследования реакций всеми перечисленными методами необходимы большие количества реагентов, что не всегда удобно в лабораторной практике. В последние годы для изучения ряда каталитических реакций с успехом применяются импульсные установки [20—23]. Преимуществами этих установок являются использование небольших количеств катализатора и исследуемь1х веществ, а также малое время контакта катализатора с углеводородами. Кроме того, импульсный метод позволяет проводить опыты при высокой активности свежего катализатора. [c.45]

Темкин положил начало широкому применению проточно-циркуляционного метода для изучения кинетики гетерогенно-каталитических процессов [13]. На рис. Х.5 представлена схема установки такого типа для окисления бензола в малейновой ангидрид. Обпщй принцип работы установки ясен из рис. Х.5. Вся циркуляционная система реактор, насос с клапанной коробкой и коммуникации находится в термостате или имеет специальный обогрев. Температура [c.409]

Испытание катализаторов селективного гидрокрекинга или гидронитроочистки следует проводить на действующих установках, причем должны быть испытаны как модельные соединения (т. е. хризен и 1,2-бензофлуорен), так и реальные жидкие продукты процесса Коалкон. Обычное испытание в проточном реакторе приводит к ряду трудностей (см. разд. 8.3), двухфазные системы с восходящим потоком могут дать результаты, осложненные ограничением массопередачи [9]. Эффективная реакторная система для изучения как основных параметров реакций, так и кинетики была описана Карберри, а позднее улучшена другими исследователями (см. разд. 8.3). Эта система включает автоклав с постоянным потоком газа и жидкостей либо через вращающуюся корзиночку с катализатором, либо через фиксированный слой катализатора, заполненный пульсирующим потоком газа и жидкости. [c.180]

Однако выражение (111, 12) неприменимо для расчета кинетики промышленных процессов, протекающих в проточных реакционных системах с изменением объема. Формула (III, 12) может применяться для расчета аппаратов непрерывного действия только в одном случае—когда в них осуществляется реакция, кинетика которой описывается конкретным кинетическим выражением. Последнее должьо укладываться в общую кинетическую зависимость ( И, 12) при условии, если в реакторе имеет место режим потока идеального вытеснения, так [c.194]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология