Перемешивание при химической реакции

Метод подхода к основам химической технологии через рассмотрение работы отдельных установок в настоящее время в основном не практикуется в связи с переходом к более обобщенному направлению, в котором теория явлений переноса рассматривается в общем виде. В пределах этого направления могут быть рассмотрены многие классические теории химической технологии. Долгое время явления массопереноса в условиях протекания химической реакции, которые имеют огромное значение в широком многообразии химических процессов, практически не использовались. В последние пятнадцать лет в литературе появились важные работы по общему представлению одновременных процессов массопереноса и химической реакции. Сюда можно отнести теоретические и экспериментальные работы в таких промышленно важных областях, как химическая абсорбция, гетерогенный катализ, продольное перемешивание в химических реакторах и др. [c.7]

Часто на практике для полноты завершения химических реакций и обеспечения интенсивности перемешивания прибегают к использованию каскада реакторов полного перемешивания. Схема каскада реакторов приведена на рис. 3.11 [16], [c.49]

Для химической промышленности характерно, что отличие готового продукта от исходного вещества проявляется в результате химического изменения. Из этого следует, что химическое производство осуществляется в определенном числе аппаратурно-процессных единиц (элементов процесса), из которых по меньшей мере в одной изменяется химический состав обрабатываемого вещества при этом безразлично, вызывается ли это изменение химической реакцией, или разделением, или перемешиванием компонентов без химической реакции. [c.12]

TOB (солей железа, алюминия, магния и т. п.). При введении коагулянтов в воду снижается агрегативная устойчивость системы, ионы сорбируются на поверхности частиц и в результате химической реакции образуется новое малорастворимое соединение, концентрация которого в воде значительно выше его растворимости. Чем больше концентрация примесей, выше температура процесса, интенсивнее перемешивание, тем быстрее частички формируются в крупные хлопьевидные агрегаты. Процессу способствуют электрическое и магнитное поле. [c.479]

Метод заключается в перемешивании раствора в бензине испытуемого нефтепродукта с концентрированной серной кислотой и основан на взаимодействии этой кислоты со смолистыми соединениями испытуемого нефтепродукта. В результате химических реакций — сульфирования и полимеризации, а также осаждения смолистых веществ, которые находятся в нефтепродукте в виде коллоидного раствора, образуется так называемый кислый гудрон, который оседает на дно градуированного отстойника. [c.211]

В данной главе изложены методы расчета степени извлечения и высоты прямо- и противоточных колонн при протекании необратимых и обратимых химических реакций в сплошной фазе с учетом продольного перемешивания. Методы разработаны в основном дпя потока сферических частиц, применительно к барботажным, распылительным и тарельчатым колоннам. Исключение составляет раздел 7.1, в котором рассматриваются методы расчета процессов в кинетической области, применимые дпя любого типа колонных аппаратов. [c.286]

Массообмен, осложненный бимолекулярной необратимой химической реакцией в дисперсной фазе при постоянной концентрации в сплощной фазе рассмотрен в гл. 6. В настоящем разделе обобщим полученные в гл. 6 результаты применительно к прямо- и противоточной колонне с учетом продольного перемешивания. [c.307]

Наиболее простыми по устройству являются односекционные барботажные аппараты для взаимодействия газа (пара) с жидкостью, либо двух жидкостей, либо газа (жидкости) с зернистыми твердыми веществами. Эти аппараты применимы в случаях, когда для протекания процессов тепло- и массообмена и химических реакций достаточно одного контакта восходящего потока с одним слоем жидкости или твердого вещества. Для ускорения протекающих процессов эти аппараты часто снабжаются механическими, инжекционными, газлифтными, пульсационными и вибрационными перемешивающими устройствами. Они способствуют гомогенизации жидкой среды или зернистого материала, росту межфазной поверхности, а также интенсивности межфазного н внешнего массо- или теплообмена. В рассматриваемых аппаратах, работающих обычно в периодическом режиме, достигаются практически полное перемешивание барботируемой среды (жидкости) и определенная степень перемешивания газового потока. [c.15]

Из уравнения (VI. 171) следует, что влияние продольного перемешивания, как и при массообмене, возрастает с увеличением глубины и скорости протекающего процесса [для массообмена — Г для химических реакций ( >0)— ]. [c.249]

Какое влияние оказывает перемешивание на скорость протекания гетерогенной химической реакции а) во всех случаях увеличивает скорость реакции б) в некоторых случаях увеличивает скорость реакции в) не влияет на скорость реакции [c.105]

Якорные мешалки применяют для перемешивания очень густых жидкостей, особенно, если процесс происходит с нагревом через стенки сосуда. Из-за небольшого зазора между краями мешалки и стенками сосуда около последних возникает сильное турбулентное течение, препятствующее перегреванию жидкости и образованию на стенках осадков или продуктов химических реакций. [c.272]

Измерения в таком же сосуде, но с диспергированием газа в жидкости также показали, что при высокой интенсивности перемешивания скорость абсорбции пропорциональна давлению кислорода. Скорость абсорбции оставалась неизменной при использовании кобальта вместо меди (с той же концентрацией). Это свидетельствовало о независимости скорости абсорбции от скорости химической реакции и о влиянии на нее лишь скорости переноса от поверхности в массу жидкости. По данным Филлипса и Джонсона, значения киа при 600 и 4500 оборотах ъ I мин составляли около 0,044 и 0,88 eк соответственно. [c.256]

Кишиневский М, X., Корниенко Т. С., Попа Т. М., Теор. основы хим. технол., 4, 671 (1970). Исследование массообмена в системах газ—жидкость при наличии химической реакции (абсорбция СОа водой и растворами щелочей и аминов в аппаратах с механическим перемешиванием жидкости). [c.271]

Кислород и углеводород представляют собой двухфазную систему. Окислению предшествует растворение О2 в углеводороде. Если процесс растворения происходит очень быстро, то окисление протекает в кинетическом режиме, и процесс растворения никак не отражается на реакции окисления. Скорость растворения О2 при любых способах перемешивания жидкости прямо пропорциональна парциальному давлению кислорода. Снижение парциального давления кислорода замедляет его растворение, и при малых Р02 процесс может перейти в диффузионный режим, когда не химическая реакция, а физический процесс растворения лимитирует окисление. В общем виде окисление в двухфазной системе может быть представлено схемой [c.36]

Исследование устойчивости адиабатического слоя можно распространить также на случай, при котором в потоке имеется продольное перемешивание. В работе Лин Шин-лина и Амундсона з изучалось влияние продольного перемешивания на профили температур и концентраций в случае одного или нескольких устойчивых состояний. Авторы рассматривали простую необратимую химическую реакцию первого порядка типа А В. [c.285]

Связь перемешивания с химической реакцией. . ..... [c.6]

Авторы не затрагивают перемешивания твердых частиц, хотя оно может играть существенную роль, особенно в случае теплонапряженных химических реакций. Поскольку происходит коалесценция пузырей, межфазный коэффициент обмена теоретически рассчитывают (см. гл. V) последовательно для каждого участка в слое, внутри которого высота газовой пробки постоянна. Одновременно сделано важное допущение в месте коалесценции газовых пробок потоки газа в дискретной и непрерывной фазах полностью смешиваются. Таким образом, весь реактор рассматривается как бы составленным из нескольких последовательно соединенных реакторов (рис. VII-17). В результате такого допущения режим в значительной мере приближается к стержневому (идеальное вытеснение) и конверсия в реакторе повышается. Однако остается неясным, каким образом происходит смешение газа из разных фаз при коалесценции двух газовых пробок. [c.275]

V. СВЯЗЬ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ С ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИЕЙ [c.311]

Предметом следующей главы являются реакторы с псевдоожиженным слоем. Здесь химическая реакция рассматривается как средство изучения перемешивания. В этом аспекте химическая реакция в некоторой степени подобна частотной характеристике-концентрации газа при отсутствии реакции в системе. [c.311]

В то же время, если скорость процесса в целом лимитируется химической реакцией, то представляется возможным рассматривать систему как реактор непрерывного действия с перемешивающим устройством. В промежуточном случае для расчета скорости протекания химических реакций требуется знание механизма контакта между газом и твердыми частицами. Необходимо располагать точной информацией о режиме газового потока через непрерывную фазу (т. е. идеальное вытеснение или полное перемешивание степень продольного перемешивания), скорости межфазного обмена газом, распределении пузырей по размерам, а также о соотношении диаметров облака циркуляции и пузыря. [c.336]

Скорость процесса w уменьшается по мере накопления продуктов и израсходования исходных веществ (например, для химических реакций). Этот случай наиболее часто реализуется на практике, причем w в аппарате идеа.льного перемешивания будет скоростью процесса при составе выходного потока. Скорость процесса в аппарате идеального вытеснения будет больше этой величины на входе и упадет до нее только на выходе вследствие одинаковых составов потоков на выходе, поэтому для аппарата идеального перемешивания одинаковая производительность будет достигнута при большем объеме, чем для аппарата идеального вытеснения < Упер- [c.110]

В случае сложных процессов, когда целевым является один из промежуточных продуктов (последовательная химическая реакция), аппарат вытеснения, очевидно, более предпочтителен. Если, однако, для осуществления процесса требуется длительное время (процессы полимеризации, биологические процессы), то аппарат в виде трубы или пучка труб неудобен. В этом случае используют аппараты типа куба или нескольких последовательно соединенных кубов (каскад кубовых аппаратов). Выше показано, что каскад кубовых аппаратов при значительном числе кубов приближается по характеристикам к аппарату вытеснения того же объема. Аппараты перемешивания удобны также, если процесс следует осуществлять лишь в определенном интервале концентраций, например при низких концентрациях исходного вещества. [c.110]

Если привести в соприкосновение два или несколько веществ, то можно получить либо новые соединения, либо неоднородную смесь (которую можно вновь разделить на составные части с помощью механических или простых физических методов), либо, наконец, однородную систему. В первом случае протекает химическая реакция, во втором — механический процесс (в результате которого получается смесь, причем ее неоднородность будет определяться лишь усилиями, приложенными при перемешивании). Третий же случай — процесс образования раствора — является промежуточным между химическим и механическим процессами. Состав растворов в некотором интервале концентраций, температур и давлений может меняться непрерывно. Отсутствием у них постоянства состава и неприменимостью к ним закона кратных отношений и закона эквивалентов растворы приближаются к механическим смесям. С химическими соединениями их роднит однородность (часть тождественна целому) другим общим признаком являются довольно значительные объемные и энергетические эффекты, сопровождающие процесс растворения многих веществ. [c.129]

Значительно сложнее проявляется взаимодействие различных факторов, влияющих на эффективность химических процессов, в случае сложных реакций. Здесь в зависимости от типа химических реакций, соотношения кинетических параметров эффективность реакторов с перемешиванием, трубчатых, с рециклом и без рецикла может изменяться в широких пределах. [c.127]

Структурная схема ячеечной модели с застойными зонами при неравных потоках обмена в противоположных направлениях показана в табл. 4.2. Объем -п ячейки представляется в виде суммы двух объемов объема проточной зоны Уц и объема застойной зоны Пусть — концентрация вещества в проточной части г-й ячейки, где предполагается идеальное перемешивание, г/,- — средняя концентрация в застойной зоне. Между зонами происходит обмен веществом, причем характер обмена может быть различным. Наиболее вероятностными видами обмена могут быть конвективный, диффузионный, а также виды обмена типа адсорбции, химической реакции и т. п. [c.382]

Диаграмма связи массопереноса совместно с химической реакцией в гетерофазной полидисперсной системе. Рассмотрим гетеро-фазную полидисперсную систему типа газ—жидкость или жидкость—жидкость в аппарате (периодическом или непрерывном) с перемешиванием, в котором осуществляется процесс массообмена между фазами с химическими реакциями в объеме фаз. Пусть система характеризуется наличием стабилизирующих поверхностноактивных веществ (ПАВ) и масштаб турбулентных пульсаций в несущей (сплошной) фазе много больше среднего размера включений (капель или пузырей в жидкости). При этом можно предположить, что одиночный элемент дисперсной фазы полностью переносится вихрями несущей фазы и его движением относительно [c.163]

Описанная концепция пзвостпа под названием ламинарной или фронтальной модели зоны турбулентного горения. С другой стороны, экспериментальное исследование горения при очень высокой интенсивности турбулентности привело к появлению объемных теорий турбулентного горения [Горение.. ., 1959 Щетин-ков, 1956 Summer field u. а., 1955], согласно которым в результате интенсивного турбулентного перемешивания химические реакции не сосредоточены в ламинарных фронтах, а распределены по всему объему зоны турбулентного горения. [c.168]

В тех случаях, когда скорости гетерогенных химических реакций, проводимых на твердых катализаторах, лимитируются диффузией реагируюищх веществ к зоне реакции, часто оказывается целесообразным применять тонко измельченные катализаторы для ускорения внутренней диффузии и создавать интенсивное перемешивание в зоне реакции с целью увеличения скорости внешней диффузии. Для систем жидкость — жидкость скорость реакции может лимитироваться диффузией молекул из объема к поверхности раздела фаз и через пограничный слой. Для интенсификации процесса в системах жидкость — жидкость увеличивают поверхность фазового контакта реагирующих веществ путем увеличения их степени дисперсности и интенсивного перемешивания. [c.273]

Условия процесса могут быть постоянными по всему сечению реактора только при хорошем поперечном перемешивании реагирующей смеси. Последнее обычно описывается эффективным коэффициентом поперечной диффузии Е . В неподвижном слое поперечное перемешивание вызывается разделением и слиянием потоков при обтекании твердых частиц. Анализ этого процесса с помощью метода случайных блужданий приводит к значению радиального числа Пекле Ре = vdJE , равному — 8. В многочисленных экспериментальных исследованиях в неподвижных слоях без химических реакций были найдены числа Пекле от 8 до 15 причем при Ке > 10 число Пекле не зависит от числа Рейнольдса. Это подтверждает предположение о том, что поперечное перемешивание является чисто гидродинамическим эффектом. Числа Пекле для переноса тепла те же, что и для переноса вещества, а это говорит о пренебрежимо малой роли твердых частиц в процессе поперечной теплопроводности. С уменьшением числа Рейнольдса ниже 10 число Пекле сначала возрастает, но затем начинает уменьшаться, так как при [c.263]

Когда в реактор непрерывно поступает поток реагентов и в то же время непрерывно отводится поток продуктов реакции, на чистый поток может накладываться явление перемешивания вещества в направлении движения последнего. Общая конверсия, которая может быть получена в данном реакторе при закрепленных условиях питания, сильно зависит от вклада продольного перемешивания в пределах собственно реактора. В самом широком смысле явление продольного перемешивания — это процесс массопереноса. Таким образом, исследование продольного перемешивания в химическом реакторе относится к области массопередачн с химической реакцией. [c.120]

Этот реактор описывается уравнением модели идеального перемешивания с учетом химической реакции и имеет следуюащй вид С .30] [c.48]

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]

Это уравнение относится к случаю, когда можно пренебречь изменением объема реагирующей смеси и переносом массы благодаря терлюдиффузии. Три члена правой части описывают изменение концентрации, обусловленное соответственно движением реагирующей смеси со скоростью V, диффузией или турбулентным перемещиванием (характеризуемыми коэффициентом перемешивания О) и химической реакцией. Вместо должно быть подставлено выражение вида (I, 5) с плюсом, если -тый реагент относится к продуктам реакции, и с минусом, если он относится к исходным веществам. [c.17]

Таким образом, как и в случае массообмена, смешение конечных и исходных продуктов для большого числа химических реакций нежелательно, и оптимальным является режим идеального вытеснения. Следовательно, в рассматриваемых случаях целесообразно применять секционированные аппараты. При этом одновременно обеспечивается локальное перемешивание, благоприятствующее процессу, особенно когда его скорость лимитируется диффузионной стадией. Это положение, разумеется, не рашростра-няется на автокаталитические реакции, в которых целевые продукты являются инициаторами процесса. [c.245]

Эффективность перемешивания является характеристикой каче-стЕ.а процесса, которое оценивают в зависимости от технологического назначения перемешивания. При перемешивании для интенсифика-ци>[ химических реакций, тепловых и диффузионных процессов эффективность оценивают отношением коэффициентов скорости процессов, проводимых с перемешиванием и без перемешивания. Эффективность процессов получения суспензий и эмульсий характеризуется достигаемой степенью однородности единицы перемешиваемого объема жидкости и в каждом конкретном случае определяется целесообразной интенсивностью, требующей минимальных расходов энергии и времени на проведение процесса. Из двух аппаратов с мешалками более эффективно работает тот, в котором определенный технологический процесс достигается при более низкой затрате энергии. [c.266]

Качественное исследование систем уравнений, оиисывающих стационарные режимы работы гетерогенных каталитических реакторов, свидетельствует о множестве стационарных состояний. Причинами множественности стационарных состояний являются нелинейности кинетики химических реакций, а также транспортные эффекты, среди которых наиболее существенны тепло- и массоперенос между поверхностью зерен катализатора и реакционным потоком, перемешивание потока в радиальном и осевом направлениях отвод (подвод) тепла, выделяющегося (поглощающегося) в ходе химических реакций [1, 2]. [c.281]

Для выявления закономерностей перемешивания при протекании химических процессов в реакторе с псевдоожиженным слоем необходимо дополнительно рассмотреть некоторые вопрогсы. Несомненно, нужно выяснить, действительно ли одинаковы концентрации реагента в гидродинамическом следе и пузыре если при этом первая из них равна концентрации в непрерывной фазе, то можно пренебречь обратным перемешиванием за счет гидродинамического следа. В то же время если постулировать одинаковые концентрации в следе и в пузыре, то можно преувеличить роль химической реакции в системе, где определяющей стадией является обмен газом. Выше уже было показано, что деформация концентрационного профиля сама по себе еще не доказывает наличия обратного перемешивания. [c.319]

Благоприятные условия контакта фаз позволяют с успехом использовать псевдоожиженные системы для осуществления различных химических реакций. между газом и твердыми частицами. Псевдоожижающий газ может быть инертным агентом, инт енсифицирующим перемешивание твердых частиц и теплообмен (например, в некоторых процессах обжига термически неустойчивых твердых частиц). В других случаях химически инертными могут быть твердые частицы, выступая в роли только теплоносителя, обеспечивающего равномерное поле температур (в частности, при хлорировании метана, в псевдоожиженном слое песка). Очень часто в реакции участвуют как газ, так и твердые частицы, причем последние иногда в качестве катализатора (примерами могут служить гидрофторирование двуокиси урана, каталитическцй крекинг углеводородов). [c.333]

В ряде случаев варианты конструктивного оформления деталей, размещаемых в псевдоожиженном слое, ограничены, тем не менее имеются благоприятные возможности для надлежащего выбора размера и расположения теплообменных труб, ориентации и формы разного рода устройств, способствующих более однородному псевдоОжижению. Конструктивные соображения могут, однако, потребовать противоположных решений, так что приходится идти на компромисс. Например, химические реакции и процессы массообмена в псевдоожиженном слое протекают обычно более эффективно при меньших размерах газовых пузырей и равномерном их распределении в объеме слоя, это следует учитывать, конструируя систему перераспределительных перегородок. С другой стороны, перемещение твердых частиц, вызываемое движением газовых пузырей, благоприятно сказывается на теплообмене слой — поверхность и перемешивании зернистого материала, в таких процессах, естественно, система перераспределительных перегородок не должна быть чрезмерно развитой, чтобы не препятствовать интенсивному движению теердых частиц. [c.522]

Гидродинамические ф а т т о р ы. Формально к этой группе относятся характеристики д1ежфазной поверхности и перемешивания по сплошной и дисперсной фазам. Однако роль гидродинамических факторов значительно шире, так как гидродинамическая обстановка в реакторе определяет в конечном счете не только интегральную скорость тепло- и массообмена, но и интегральную скорость химической реакции. [c.12]

Характерной, особенностью плазмохимической технологии является использование весьма высокиЗс температур от 2Л03 до (10- 15)-103К (при давлении от 10 до 10 Па и времени контакта от 10-6 до нескольких секунд в равновесных и неравновесных условиях). При этих температурах характерные времена химических реакций становятся сравнимыми с характерными временами процессов переноса и установления термодинамического равновесия. Поэтому уже в процессе перемешивания реагент испытывает значительные превращения, и описание процесса с учетом пространственных неоднородностей полей температуры и концентрации представляет значительные трудности [6]. [c.174]

Уравнения кинетики. Для оиределепия продолжительности технологических операций и стадий технологического процесса с целью достижения заданного значения технологического параметра (степень превращения реагента — для химической реакции, степень перемешивания — для смесителя и т. п.) необходимо сформировать соответствующие кинетические уривнепия, реишв их относительно времени (кинетические уравнения, решенные относительно времени, называются характеристическими уравнениями). [c.91]

Кинетика химических реакций. В реакторах емкостного типа обеспечивается интенсивное перемешивание, поэтому при сравните,чьио небольших объемах реакционной массы эти реакторы адекватно описываются моделями идеального вытеснения во времени. Если реакция идет без изменения объема реакционной массы или его изменением можно пренебречь ввиду малости, то продолжительность основной технологической онерации в реакторе периодического действия можно определить из законов формальной химической кинетики. [c.94]

Исследование реакторов для систем газ—жидкость с целью их эасчета и проектирования ведется в следующих направлениях 10] изучение механизма и скорости процесса массопередачи, осложненного химической реакцией моделирование структуры потоков двухфазной системы оценка влияния продольного перемешивания на эффективность реакторов определение межфазной поверхности, удерживающей способности, перепада давления. Важным вопросом является выбор типа реактора. Сравнение коэффициентов массоотдачи по жидкой фазе для систем газ—жидкость в различных реакторах приведено в табл. 4.1 [10]. [c.83]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология