Изменение концентрации в сложном процессе

Уравнение Фенске — Андервуда. Исследование режима полного орошения сложной колонны, разделяющей многокомпонентную систему, оказывается значительно более трудным, чем в случае простой колонны, вследствие специфических особенностей варьирования концентраций сложной смеси. В самом деле, в двойных системах возможен лишь один способ варьирования состава, а именно dxy = —dx . Специфика же многокомпонентных систем состоит в том, что в них можно осуществить бесконечное множество способов изменения состава фаз. Между тем концентрации продуктов колонны и внутренних потоков паров и флегмы должны обязательно удовлетворять уравнениям материального баланса, для использования которых нужно иметь возможность оперировать ненулевыми количествами L, D ж R. Поэтому в целях исследования картину гипотетического режима полного орошения сложной колонны удобно представлять как процесс ректификации в колонне бесконечно большого сечения, при котором образуются конечные количества целевых продуктов Z) и i из конечного количества сырья L при бесконечно большом флегмовом числе. [c.356]

Граница кинетической области устанавливается на основе соотношения между истинной и наблюдаемой скоростями процесса. Только для параллельных реакций в области внутренней диффузии достигается более высокая избирательность, чем в кинетической области, если скорость побочных процессов уменьшается при снижении концентрации по глубине зерна быстрее скорости основной реакции. Когда кинетическая модель процесса линейна (скорости всех стадий описываются линейными дифференциальными уравнениями), в рабочем интервале изменения концентраций, наблюдаемые и истинные скорости отдельных стадий сложной реакции связаны соотношением [c.478]

Изучение динамических режимов химического процесса включает изучение вопросов и динамики химических реакций, в том числе нестационарной кинетики, т.е. скорости реакции при любых изменениях условий протекания процесса (переходные режимы, случайные или принудительные возмущения в условиях процесса). Встречается способ построения динамической модели, заключающийся. в том, что к уравнению, описывающему стационарный режим, дописывают инерционный член, характеризующий накопление вещества и тепла. В этом случае общая структура явлений сложного процесса сохраняется. Но в многостадийной каталитической реакции в переходном режиме меняются также концентрации промежуточных веществ. Тогда нестационарная кинетическая модель будет отличаться от стационарной, поскольку последняя построена на основе теории стационарных скоростей реакции. Покажем это на простейшем примере [317] гетерогенно-каталитической реакции [c.240]

Изменение концентрации в сложном процессе [c.14]

Приведенные выше факты даже качественно далеко не исчерпывают многообразие экспериментальных результатов по зависимости А = А (с). Для более сложных по своему строению и более высокомолекулярных веществ изотермы А = А (с) имеют более сложный вид. Это вызвано прежде всего мицеллообразованием (агрегированием молекул в объеме в более крупные частицы), наступающим при повышении концентрации раствора выше определенного предела. При наличии мицеллообразования объемная концентрация молекулярно-диспергированной части поверхностно-активного вещества не повышается с ростом его общей концентрации, поскольку прибавление новых, дополнительных количеств вещества идет только на образование мицелл. В результате поверхностная концентрация и А остаются постоянными и не зависят от изменения полной объемной концентрации. Иногда процесс мицеллообразования может быть полностью или частично необратимым, и тогда может наступать пересыщение по отношению к молекулярно-дис- [c.114]

Изменение концентрации в сложном процессе, включающем несколько одновременных реакций, можно найти тем же способом, что и изменение соответствующей экстенсивной переменной — числа молей (см. раздел И.З). Для каждой реакцип может быть определена интенсивная мера степени полноты реакции [c.30]

Сложнейшей проблемой принципиальной разработки технологического процесса является масштабирование. В химической промышленности невозможно арнведенне лабораторных процессов к промышленным посредством точного копирования лабораторных установок. Переход от лабораторных условий к производственным означает такую перемену масштабов, что возникает целый ряд сложных инженерных проблем, которые невозможно учесть на стадии лабораторных исследований основные факторы, влияюшие иа процесс, безопасность эксплуатации, проектирование оборудования, транспортировка продуктов, стоки и выбросы, период действия катализатора, предельно допустимые концентрации нежелательных примесей и т. д. Более высокие скорости, температуры и давления, изменение закономерностей протекания процессов с увеличением масштаба установки, значительные различия в сырье и материалах — все это обусловливает невозможность непосред-ствепиого перехода от лабораторных исследований к производству. [c.92]

Полученные результаты показывают, что изменение концентрации бутенов по высоте слоя цеолитного катализатора происходит по сложным зависимостям. На их характер заметно влияют условия активации катализатора. Кроме того, для начала реакции нужен некоторый индукционный период, связанный обычно с необходимостью образования промежуточных активных комплексов, которые, собственно, и обесп(>чивают протекание процесса алкилирования [1]. Каждая зона катализатора в известной мере работает как самостоятельный слой. Появление промежуточных активных комплексов по высоте слоя катализатора может происходить неравномерно. [c.342]

Матричная запись уравнения сложного химического процесса (1.6) очень удобна и экономна, и мы к ней вернемся позже в гл. 3. Здесь же заметим, что независимо от формы записи уравнений сложного процесса (1.1) — (1,6) очевидно, что изменения концентраций компонентов про- [c.14]

При синусоидальном изменении концентрации индикатора на входе концентрация его на выходе меняется также по синусоиде с той же частотой, но с другой амплитудой и сдвинутой фазой колебаний. Этот метод хорошо разработан в теории электрических цепей и автоматического контроля, но применение его для химико-технологических процессов ограничивается чисто расчетными работами, так как экспериментально осуществить синусоидальное изменение концентрации значительно сложнее, чем импульсное или ступенчатое. [c.103]

Если за время порядка времени релаксации в остальных стадиях относительные изменения концентрации всех компонентов — как участвующих, так и не участвующих в быстро устанавливающемся равновесии, незначительны, то произведение реакции для рассматриваемой обратимой стадии на протяжении основной части процесса будет практически равно константе равновесия. Это дает дополнительную (помимо условий материального баланса) алгебраическую связь между концентрациями компонентов, а тем самым и между скоростями по отдельным компонентам. Следовательно, уменьшается и число дифференциальных уравнений, необходимых для описания кинетики сложного процесса. В общем случае схема может содержать несколько обратимых стадий с быстро устанавливающимся равновесием, и число дифференциальных уравнений,описывающих кинетику процесса, уменьшается на число таких стадий. [c.280]

Следует также учесть, что нефть медленно, но беспрерывно меняет свой состав. Поэтому изменение в концентрации легких углеводородов может происходить не только за счет процессов изомеризации, приводящих систему к равновесию, но и за счет процессов деструкции тяжелых углеводородов, пополняющих состав легких углеводородов лишь определенными соединениями. Химизм этих сложных процессов генезиса и метаморфизма (т. е. возникновения и дальнейшего изменения) нефтей в природных условиях требует специального рассмотрения, так как он связан не только с реакциями циклических углеводородов, но и с реакциями углеводородов с открытой цепью. Поскольку различные углеводороды с различными скоростями будут подходить к состоянию равновесия, то, очевидно, ближе всего в нефтях к состоянию равновесия подошли структуры, наиболее быстро изомеризую-щиеся, т. е. структуры, имеющие одинаковое число третичных атомов углерода в молекуле или одинаковое число заместителей в цикле (см. главу 4). [c.350]

Протекание химических процессов в реальных условиях часто осложнено наличием таких факторов, как турбулентный характер течения реагирующих потоков и пространственная неоднородность состава реагирующей смеси и полей скоростей и температур. В настоящее время известно, что знание только средних значений таких флюктуирующих величин, как температура и концентрации реагирующих компонент, недостаточно дпя полного описания сложных процессов химического превращения в условиях неизотермичности и турбулентности даже в тех случаях, когда влиянием химической реакции на гидродинамические характеристики системы можно пренебречь [147]. Необходимость учета флюктуаций температуры и концентраций реагентов и их взаимных корреляций обусловлена тем, что средняя скорость элементарного акта химического превращения в условиях неизотермического турбулентного смешения реагирующих компонент не определяется в виде закона Аррениуса при средних значениях этих величин. Кроме того, наличие флюктуаций приводит к существенному изменению коэффициентов переноса, значения которых определяются в этих случаях не только свойствами реагирующих газов, но и свойствами самого течения [86, 97, 127]. [c.178]

Структура фронта пламени. При распространении пламени в его фронте протекает комплекс взаимосвязанных сложных процессов теплопередачи, диффузии и химического превращения. Они определяют величину п и структуру зоны горения, т. е. характер пространственного изменения температуры, концентрации недостающего компонента смеси Лц и скорости реакции вдоль единственной координаты х (по нормали к фронту). [c.19]

Необходимо различать две стороны влияния кислотности раствора на реаки.ии, связанные с изменением валентности. В одних случаях разность потенциалов вполне достаточна для прохождения реакции в определенном направлении, но тем не менее гро-цесс идет медленно. Изменение концентрации водородных нонов может сильно влиять иа скорость процесса. Это влияние имеет сложный характер и не связано непосредственно с общим уравнением реакции. Так, например, в уравнение реакции [c.355]

Этот пример разобран столь подробно лишь для того, чтобы подчеркнуть, насколько важно учитьшать свойства реакционной среды (ее изменение с изменением концентрации компонентов реакции) при кинетическом исследовании механизма реакции, особенно в случае сложных, многокомпонентных ферментативных процессов. [c.147]

Теория замедленного разряда ионов в последнее время получила широкое признание. По этой теории наиболее медленной стадией сложного электрохимического процесса является процесс разряда ионов. Теория замедленного разряда, предложенная Фольмером, не учитывала строения границы электрод—раствор, поэтому не могла объяснить влияния состава электролита на величину водородного перенапряжения. Это направление получило развитие в работах А. Н. Фрумкина, который показал, что, с одной стороны, силы электростатического взаимодействия между электродом и ионами вызывают изменение концентрации реагирующих веществ в зоне реакции, а с другой — наличие двойного слоя сказывается на величине энергии активации электродного процесса. [c.357]

Изменение концентрации серной кислоты у электродов происходит по более сложному закону, так как у положительного электрода прн разряде образуется, а при заряде расходуется вода. Кроме того, вследствие изменения концентрации серной кислоты происходит и изменение объема электролита. На каждый ампер-час отданной емкости общий объем электролита в аккумуляторе при разряде сокращается на 0,8—1 мл. Так как в аккумуляторе в целом на каждые 2F расходуется или образуется 4 г-экв серной кислоты, то описанные процессы 6 аккумуляторе называют теорией [c.477]

Адсорбция из растворов — процесс более сложный, чем адсорбция газов, прежде всего потому, что наряду с силовым полем твердой фазы необходимо учитывать межмолекулярные взаимодействия в жидкой фазе, которые во многих случаях становятся доминирующими. Дальнейшее усложнение системы связано с тем что из жидкой фазы адсорбируются, по меньшей мере, 2 компонента — растворитель и растворенное вещество (одно или несколько) — и конкуренция между ними за места в поверхностном слое приводит к тому, что поверхностные избытки компонентов XI оказываются различными по знаку. Если большинство мест занято молекулами растворенного вещества, происходит вытеснение растворителя из поверхностного слоя (хг >0, л 1 < 0), чего не наблюдается, как правило, при адсорбции газов. Избытки определяют экспериментально по изменению концентрации компонента в растворе в процессе адсорбции (по анализу состава жидкой фазы до и после адсорбции). [c.172]

Применение газовой хроматографии для исследования кинетики и механизма органических реакций началось лишь в 1959 г. В настоящее время без этого метода не обходится практически ни одно кинетическое исследование. Газовая хроматография дает возможность фиксировать изменение концентрации всех компонентов, образующихся в ходе реакции, что делает ее практически незаменимой при изучении кинетики сложных химических процессов. [c.137]

Изучение кинетики химического процесса представляет собой сравнительно сложную задачу и требует выполнения исследовательских работ в значительном объеме. Обычно закономерности протекания процесса изучают при различных условиях во всех возможных областях осуществления реакции, т. е. с выявлением всего комплекса зависимостей, которые характеризуют данный химический процесс. При этом следует иметь в виду, что изменение условий протекания процесса (температуры, давления, концентрации и пр.) может существенно изменить сам характер реакции. В частности, процесс, протекающий в одних условиях в кинетической области, может при изменении этих условий [c.18]

К реакциям, протекающим по более сложной зависимости, чем было рассмотрено ранее, следует также отнести случаи, когда при взаимодействии двух и более исходных компонентов материальный баланс процесса нужно составлять не по одному основному реагирующему веществу, а по каждому из этих веществ. Так, например, при взаимодействии веществ А ш В с параллельным образованием двух продуктов О я Е уравнение (П,28) должно быть дополнено дифференциальным уравнением, отражающим изменение концентрации вещества В в случаях [c.31]

При дальнейщем повышении температуры начинают устанавливаться химические связи, и наступает момент, когда энергия тепло -вого движения становится соизмеримой с энергией взаимодействия высокомолекулярных соединений. В этом случае, несмотря на наличие межмолекулярного взаимодействия, возможно изменение взаимного расположения отдельных частей (сегментов) сложных молекул. Такое состояние именуется высокоэластичным. При дальнейшем повышении температуры энергия взаимодействия молекул и их частей становится настолько большой, что она начинает значительно превышать энергию теплового движения, длительность установления равновесной конфигурации молекул возрастает, начиная с некоторой температуры структура фиксируется, осуществляется переход от равновесной к неравновесной структуре аморфного вещества, т. е. происходит стеклование. Наиболее отчетливо этот процесс прослеживается по изменению концентрации асфальтенов в системе, из которых формируются надмолекулярные структуры. В зависимости от растворяющей способности среды концентрация асфальтенов в системе сначала повышается, проходит через максимум и затем падает. [c.166]

Учитывая, что исходное сырье представляет собой сложную систему как в химическом, так и в физическом отношении, а все основные и побочные реакции протекают на поверхности полидисперсных катализаторов в условиях нарастающей дезактивации, исследование проблем кинетики процессов каталитического гидрооблагораживання остатков строится на двух уровнях теоретических представлений. На первом уровне не учитывается гетерогенность протекания процесса, т. е. используются формальные подходы гомогенного катализа, основанные на различных эмпирических моделях, описывающих формальную кинетику основных реакций [55]. На втором уровне используются макро-кинетические методы гетерогенного катализа с учетом закономерностей диффузионных процессов, протекающих на зерне и в порах катализатора и использующих математические модели, связьшающие материальные балансы изменения концентраций реагентов с диффузионными характеристиками зерна и сырья, объединенные известными приемами. диффузионной кинетики [27]. [c.70]

Тес ретическое определение скорости цепного процесса сопряжено с известными трудностями. В цепном процессе элементарные реакции каждого звена цепи взаимосвязаны. Для определения скорости цепного процесса необходимо установить пространственно-временную связь между всеми элементарными реакциями, участвующими в процессе. В общем случае подобный подход приводит к системе труднорешаемых сложных дифференциальных уравнений, описывающих скорость изменения концентрации каждого продукта при цепном процессе. [c.25]

Образование в результате реакции атомов водорода н кислорода, а также образование свободного гидроксила было доказано непосредственным экспериментом, участие в реакции малоактивных радикалов НОг доказано косвенными опытами. Чтобы описать развитие такого сложного процесса, необходимо знать законы изменения во времени концентраций всех индивидуальных частиц, имеющихся в системе. Такого рода задача несьма сложна, и до сего времени она не решена. Поэтому при анализе кинетики приходится пользоваться рядом упрощающих допущении. [c.218]

Сопремемпая теория цепных реакций позволяет получить уравнения таких цепных процессов, для которых изменениями концентраций исходных продуктов можио пренебречь. Эти уравнения характеризуют условия начала реакции. Именно на начальных стадиях реакции проявляются рассмотренные выше явления пределов самовоспламенения. В общем случае, учитывая роль выгорания или расходования в результате реакции исходных продуктов, можно получить систему нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных, решить которые довольно сложно, поэтому такие общие решения рассматривать не будем. Если же одна реакция протекает медленно, а другие — быстро, то система заменяется одним уравнением, которое легко решается. [c.221]

В ходе химической реакции один (или несколько) компонентов превращается в другой (или несколько других) компонентов. Обычно компоненты, стоящие в левой части уравнения Аа, называют исходными веществами, а в правой части — конечными (или продуктами). Химические процессы, однако, всегда в той или иной степени обратимы, т. е. наряду с процессом Aj Aj всегда имеет место процесс Аа Aj. Поэтому понятия исходные и конечные вещества условны, а запись Aj А и физически, и математически полностью эквивалентна записи Аа Aj. Важнейшей характеристикой простой химической реакции является ее скорость, опредёляемая как изменение концентрации реагирующих компонент в единицу времени [15]. Для сложной химической реакции понятие скорость реакции также существует, однако оно не столь очевидно, как для простой реакции, поскольку в самом общем случае скорость сложного процесса не может быть выражена как явная алгебраическая комбинация концентраций компонентов и некоторых кинетических параметров. Если за интервал времени At — ti — tg количество молекул какого-либо компонента изменилось на [c.13]

Понятие X впервые ввел в практику Де-Донде [8], и оно оказалось весьма удобным для описания сложных химических процессов. В частности, из определения скорости реакции как скорости изменения концентрации вещества в единицу времени в единицу объема, из (1.8) сле- [c.33]

Механизм 1. Импульсом для создания математических моделей реальных гетерогенных каталитических систем, в которых возможно возникновение сложных и хаотических колебаний, послужила работа [146], в которой исследован механизм возникновения хаотических колебаний, состоящий из двух медленных и одной быстрой переменной. Большинство математических моделей, описывающих автоколебания скорости реакции на элементе поверхности катализатора, двумерны, поэтому они не пригодны для описания хаотического изменения скорости реакции. Механизм возникнования хаоса из периодического движения для кинетической модели взаимодействия водорода с кислородом на элементе поверхности металлического катализатора предложен и проанализирован в работе [147]. Модель учитывает основные стадии процесса адсорбцию реагирующих веществ, взаимодействие адсорбированных водорода и кислорода, растворение реагирующих веществ в приповерхностном слое катализатора. Показано, что сложные и хаотические колебания возникают в системе с кинетической моделью из трех дифференциальных уравнений, два из которых описывают быстрые процессы — изменение концентраций водорода и кислорода на поверхности катализатора, и третье уравнение описывает медленную стадию — изменение концентрации растворенного кислорода в приповерхностном слое катализатора. Система уравнений имеет вид [c.322]

Pd l2 действует так же, как в реакции (I), причем образующийся Pd непрерывно путем реакции (III) превращается обратно в Pd l2. Ввиду того что концентрация С1" оказывает противоположное действие на скорости реакций (I) и (III), кинетика здесь более сложная и изменяется в процессе превращения. Найдено, что замена части исходных анионов С1" ионами 0Н или СНзСОз повышает начальную скорость и что скорость поглощения этилена достигает максимума, а затем спадает. Это происходит (по крайней мере, частично) вследствие изменений концентрации Н" во время реакций, имеющих гораздо большее значение, чем изменения концентрации С1" реакция с самого начала протекает при большом избытке С1 [118]. [c.170]

Очевидно изменение эффективности при нелинейных, кинетических зависимостях, особенно если протекает сложный процесс, где имеют место побочные химические реакции, снижающие избирательность. Так, если наблюдаемый порядок химической реакции по исходному, реагирующему компоненту выше первого, то периодическое изменение начальной концентрации или нагрузки вокруг некоторых средних значений приведет к повышению эффективности по сравнению со стационарным режимом, который определяется этими средними значениями входных параметров. Для сложного процесса существенньш оказывается соотношение скоростей (порядков) полезных и побочных реакций. По этой же причине повысится степень превращения на выходе из реактора при периодическом изменении входной температуры. Правда, при этом максимальная температура в слое может периодически ненадолго превышать допустимую по технологическим соображениям температуру, что может быть нежелательным. С увеличением частоты изменения входной температуры при неизменной амплитуде колебаний максимальная температура в слое будет понижаться. [c.124]

При проведении многих реакций реагент используют и как растворитель (реакции сольволиза). Его берут в большом и 1бытке и учесть изменение концентрации реагента в процессе реакции сложно. Скорость таких реакций описывается кинетическим уравнением первого порядка, однако для определения их истинного механизма требуются дополнительные исследования. [c.92]

Хотя наибольший объем информации при исследовании механизма химических реакций был получен и сейчас продолжает получаться в результате изучения их кинетики, тем не менее следует иметь в виду, что интерпретация кинетических данных не всегда столь проста, как это может показаться с первого взгляда. Это связано, в частности, с тем, что эффективно действующие частицы, концентрация которых реально обусловливает скорость реакции, могут значительно отличаться от тех частиц, которые мы вводим в реакционную смесь и изменения концентрации которых в процессе реакции мы реально измеряем. Так, например, эффективными частицами в реакциях ароматического нитрования, непосредственно атакующими молекулы ароматического соединения, являются обычно ионы нитро-ния N02 (см. стр, 141), хотя нитрующим агентом, который мы вводим в реакционную смесь и изменение концентрации которого мы измеряем, является НЫОз соотношение же между концентрациями N02 и НЫОз и, следовательно, между скоростью реакции нитрования и концентрацией HNOз зависит от многих факторов и является довольно сложным. Таким образом, даже в тех случаях, когда механизм исследуемой реакции сравнительно несложен, его выяснение па основании анализа наблюдаемых на опыте величин может оказаться далеко не простой задачей. [c.63]

Значительный интерес представляет кинетика изменения водоотдачи в процесс нагревания и охлаждения. На рис. 57 показано изменение динамической фильтрации и прокачиваемости растворов при термообработке [12]. По мере нагревания водоотдача все более возрастает. Изменения подвижности носят более сложный характер. В одних случаях сначала отмечается улучшение прокачиваемости, а затем все более усиливающееся загустевание, в другпх, наоборот, интенсивное коагуляционное разжижение. Аналогично изменяется и прочность коагуляционных структур. Эти процессы сугубо индивидуальны у различных растворов и зависят от концентрации и характера твердой фазы, примененных реагентов, уровня минерализации и т. п. [c.283]