Реакция в массе жидкости

Наблюдаемая скорость этого превращения является результатом как переноса массы (т. е. диффузии реагента А из газовой фазы и диффузией реагента В из общей массы жидкости к зоне реакции), так и самой химической реакции. Если скорость химической реакции велика, то зона реакции находится в пределах пограничной пленки со стороны жидкости и скорость превращения лимитируется скоростью диффузии реагентов А и В к этой зоне. [c.251]

Однако прежде чем приступить к решению этой задачи, полезно вывести уравнение (IV, 3) другим способом. Поскольку в ступени т скорость реакции остается постоянной, ее можно записать как отношение конечных приращений концентрации и времени. Рассмотрим некоторую массу жидкости, поступающей в ступень т. В среднем время пребывания этой массы равно отношению объема жидкости в реакторе к объемной скорости потока [c.121]

Для реакций в жидкости, имеющей свойства идеального раствора, закон действующих масс выражается как функция концентраций [c.15]

Те же рассуждения могут быть использованы для установления, сводится ли абсорбционный процесс к режиму псевдо-т-го порядка или к мгновенному . Реакция имеет псевдо-т-й порядок, если концентрации всех реагентов, кроме растворенного газа, фактически постоянны в массе жидкости, ому случаю соответствует условие У М Ес- Если У М У/ Ес та реакцию можно рассматривать как мгновенную, когда скорость процесса полностью лимитируется диффузией. [c.70]

Из сопоставления с уравнением (П1,7) следует, что коэффициент ускорения, выражающий, во сколько раз химическая реакция, сопровождающая абсорбцию, увеличивает количество газа, абсорбированного за определенное время, по сравнению с чисто физической абсорбцией, равен У [ + К (Dp/D )] (1 + К), или просто (1 + К) при одинаковых коэффициентах дис узии. В последнем случае общая концентрация прореагировавшего и непрореагировавшего газа А, т. е. [Л ] + [Р], составляет у поверхности А I + К) и в массе жидкости А° (1 + К). Значит для расчетов можно пользоваться уравнениями для абсорбции нереагирующего растворяемого газа, заменив в этих уравнениях концентрацию газа на общую (суммарную) концентрацию свободного и прореагировавшего газа А. [c.71]

Здесь С и С — общие (суммарные) концентрации прореагировавшего и непрореагировавшего газа А соответственно у поверхности и в массе жидкости. В то же время величина С выражает суммарную концентрацию при полном насыщении всей массы абсорбента газом А. Значит (С —С ) представляет собой количество газа А, которое может быть поглощено единицей объема основной массы жидкости, имеющей суммарную концентрацию С , до достижения полного насыщения этим газом в условиях химического равновесия в растворе (парциальное давление газа А над раствором должно быть таким, чтобы обеспечить величину концентрации непрореагировавшего газа в растворе А, равновесную с продуктами реакции). [c.71]

С помош ью модели Данквертса можно проанализировать и случай необратимой реакции первого порядка в условиях, когда масса жидкости не находится в равновесии, т. е. Л" 0. В этом случае в момент времени = О у поверхности появляется элемент жидкости, имеющ,ий состав основной ее массы В течение его пребывания у поверхности растворяемый газ диффундирует в него от границы раздела фаз, поэтому его концентрация вблизи границы выше, чем [c.113]

При этом уравнение диффузии и реакции в пленке для условия нулевой концентрации А в массе жидкости представляет собой [c.116]

Когда ЛГ —> оо, Л —> О и выражение (У,9б) превращается в уравнение (У,36), характерное для необратимой реакции первого порядка при отсутствии в массе жидкости растворенного газа. [c.127]

Для обратимой реакции надо применять уравнения (У,131) и (У,132). Примем, что масса жидкости не содержит растворенный НаЗ, поэтому Л = О и В = = 10 моль/см . Предположим также, что коэффициенты диффузии продуктов реакции такие же, как и для амина. Тогда [c.135]

СО2 с NHg, а В — концентрация NH3 в массе жидкости, будет очень мала. При таких условиях реакция не влияет на скорость абсорбции СО2, которая будет равна k A o А со — концентрация растворенной СО2 у поверхности жидкости). В то же время скорость абсорбции сероводорода будет равна (1 + B°Mh,s). причем коэффициенты диффузии приняты одинаковыми. Это значение скорости абсорбции H2S больше, чем и, таким образом, скорость абсорбции H2S будет значительно выше чем СО2 при В > > Асо,- Этот вывод при рассматриваемых условиях не зависит от парциального давления сероводорода у поверхности жидкости. Поэтому такой процесс высоко селективен в отношении абсорбции HaS. [c.137]

При протекании таких реакций в диффузионной пленке будет наблюдаться обеднение реагентом В и возрастание концентрации Р по сравнению с основной массой жидкости. Оба эти фактора благоприятствуют взаимодействию Р и А с. образованием Ра. по сравнению с реакцией между В и Л и образованием Р1. Поэтому для повышения селективности необходимо увеличить коэффициент массоотдачи, что позволит уменьшить обеднение по В или накопление Р в пленке, и увеличить концентрацию реагента В в основной массе жидкости для поддержания достаточно высокой его концентрации и в пленке. [c.138]

НОСТИ выделится теплота реакции вместе с теплотой растворения. В соответствии с пленочной моделью выделенное тепло должно-быть передано массе жидкости через пленку толщиной под влия- [c.139]

В случае физической абсорбции или медленной реакции, когда Р = кц А — Л ), скорость абсорбции выражается приведенными выше уравнениями (V, 168)—(V, 171) при подчинении системы закону Генри. Если же этот закон не соблюдается, то значения р,- и Л при заданных концентрациях в массах жидкости и газа и известной величине отношения кд/к легко могут быть найдены с помощью хорошо известного графического метода . [c.148]

РЕАКЦИЯ В МАССЕ ЖИДКОСТИ [c.153]

Приведенное выше уравнение (VI,2) применимо и для расчета очень медленных реакций. Скорость реакции в массе жидкости составляет Уг Л , Б , где У — объем жидкости, а г Л , В — скорость реакции в единице объема, когда концентрации растворенного газа и реагента составляют соответственно Л и В . Значит, доля абсорбированного газа, вступающего в реакцию до того как жидкость выйдет из абсорбера, будет незначительной, если [c.155]

VI-1-2. Медленные реакции. В этом случае до удаления из абсорбера реагирует заметное количество абсорбированного газа (т. е. при реакции первого порядка величина не намного меньше единицы), но лишь незначительная доля абсорбированного газа реагирует в диффузионной пленке. Такой процесс представляет собой физическую абсорбцию, за которой следует реакция в массе жидкости или удаление растворенного газа из системы с потоком этой жидкости. Таким образом [c.156]

Рассмотрим теперь условия, при которых концентрация Л растворенного газа в массе жидкости может снизиться до нуля, в то время как реакция слишком медленна, чтобы заметное количество [c.159]

Метод определения к а при медленной реакции полезен также, когда жидкость не идеально перемешана или имеются сомнения в этом отношении. Метод не зависит от степени перемешивания массы жидкости. Кроме того, этот метод особенно полезен в тех случаях, когда физическая абсорбция не может быть использована для определения к а. Согласно уравнению (VI,2) для физической абсорбции [c.160]

Простое уравнение (VI, 16) справедливо, разумеется, только если реакция необратима или практически не отличается от необратимой. Например, в условиях, рассмотренных в примере VI-4, реакцию можно считать практически необратимой, потому что равновесная концентрация двуокиси углерода в массе жидкости составляла 0,15/3,22, т. е. лишь около 5% от концентрации насыщения. Однако, условия, выраженные неравенством (VI, 19) не выполнялись, так как реакция не была достаточно быстрой, чтобы поддерживать концентрацию свободной СОа в массе жидкости близкой к равновесному значению. [c.161]

В стационарном режиме количество непрореагировавшего газа, входящего в основную массу жидкости, равно сумме его количеств, реагирующего в массе и уносимого жидкостью. Например, для реакции первого порядка при Л,- = О [c.161]

Как уже говорилось, в данной главе рассматриваются лишь случаи, когда толщина пленки o значительно меньше объема жидкости, приходящегося на единицу межфазной поверхности. На. Объем основной массы жидкости, соответствующий единице поверхности равен (1/а — б) =< 1/а. При таких условиях существенной особенностью быстрых реакций (в используемом здесь смысле) является то, что концентрация непрореагировавшего газа в массе жидкости пренебрежимо мала или почти не отличается от равновесной (соответственно для необратимых или обратимых реакций). Покажем это применительно к общему случаю. [c.162]

Пусть реакция необратима и имеет т-ът порядок по А. Тогда скорость реакции, отнесенная к единице объема массы жидкости, будет k (Л ) ", где k зависит от концентрации реагента, с которым взаимодействует А. Скорость реакции А в объеме жидкости, соответствующем единице межфазной поверхности, составит k (Л ) "/а. Средняя концентрация реагента в пленке будет не больше, чем в массе жидкости, а средняя концентрация А в пленке — меньше, чем А. Значит скорость реакции в пленке, отнесенная к единице межфазной поверхности, будет меньше чем k (Л )"". Далее, скорость реакции в пленке не может быть намного ниже, чем в массе жидкости, если реакция быстра (в используемом здесь смысле) и заметно влияет на скорость абсорбции. Таким образом [c.162]

У1-2-3. Медленные реакции. В этом случае реакция слишком быстра, чтобы выполнялось условие (VI,35), и концентрация Л растворенного газа в массе жидкости существенно ниже, чем величина А в то же время растворяемый газ не реагирует в заметной степени при переносе через диффузионную пленку. Для необратимой реакции первого порядка условие, соблюдение которого обеспечивает справедливость последнего допущения, можно найти, подставив 1/г = О (т. е. бесконечное время пребывания в периодическом процессе) в уравнение (VI, 13). Тогда [c.167]

Если кинетика реакции сложна, точный математический анализ невозможен. Однако обычно можно воспользоваться следующей проверкой правомерности предположения о квазистационарности процесса. Сначала интегрируют уравнение (VI,45), принимая постоянной величину В . При этом время, необходимое для того, чтобы концентрация растворенного газа А в массе жидкости возросла от нуля до определенного значения Л , равно [c.170]

Важным является частный случай медленной реакции, когда реакция достаточно быстра, чтобы концентрация Л в массе жидкости была близкой к нулю, но не настолько, чтобы реакция в заметной степени проходила в пленке. Для реакции первого порядка условие, при котором концентрация Л в массе жидкости была бы намного меньше величины Л, находят подстановкой 1/т = О в неравенство ( 1,18) для проточного абсорбера. Это приводит к выражению [c.170]

Комбинируя соотношения ( 1,44) и ( 1,58), получаем следующие условия, при которых реакцией в пленке можно пренебречь, а концентрация свободного Л в массе жидкости незначительна [c.170]

Быстрые реакции. Как и для проточного абсорбера, можно считать, что если реакция достаточно быстра, чтобы заметная доля абсорбируемого газа реагировала в пленке, концентрация непрореагировавшего газа в массе жидкости будет ничтожно малой (в случае необратимой) или близкой к равновесной (в случае обратимой реакции). Состав массы жидкости, выраженный концентрацией вещества В, реагирующего с растворенным газом, изменяется во времени. Если в первоначальный момент он равен В° (0), а в момент времени I его значение В (О, то [c.172]

Главное преимущество ячейки с мешалкой заключается в том, что скорость абсорбции измеряется при использовании жидкости, имеющей однородный и известный состав. Однако объем жидкости, приходящийся на единицу межфазной поверхности, здесь во много раз больше, чем в насадочной колонне. Поэтому, когда реакции идут в основной массе жидкости, ячейка с мешалкой не может быть прямо использована в качестве модели процессов, протекающих в насадочной колонне. [c.179]

Второе применение уравнения практически важно в тех случаях, когда прямое определение k a по данным физической абсорбции затруднено. Это может быть при достижении на одном из концов колонны условий, весьма близких к равновесным, что требует крайне точного измерения концентрации для определения k a. Тогда к жидкости следует добавить реагент такого типа и концентрации, чтобы масса жидкости поддерживалась в состоянии равновесия (предпочтительнее — с нулевой концентрацией непрореагировавшего растворенного газа) без заметного протекания реакции в диффузионной пленке. Надо лишь проявлять осторожность при выборе абсорбента с тем, чтобы обеспечить одновременное выполнение обоих условий. [c.189]

Обе реакции необратимы и имеют второй порядок. Концентрация А в массе жидкости равна нулю. Указанные авторы вычис-лили значения коэффициента ускорения Е как функцию У М = = V2V . /г2B i на основании пленочной модели (см. раздел У-1-1) и пенетрационной модели Хигби. При использовании пленочной модели в качестве параметров были взяты отношения (значения от 10 до 10 ) и В В ЮлА (значения 4 и 8). Для пенетрационной модели вычисления проводились при В В = Вс1Вл = [c.59]

Здесь ае — концентрация А, которая была бы при равновесии с жидкостью данного локального состава (см. главы П и X). В предельном случае, когда концентрации всех компонентов, кроме А, постоянны в объеме, величину можно считать равной Ае,т. е. концентрации растворенного газа А при равновесии с основной массой жидкости (см. раздел П1-5-1). Решение уравнения диффузии, осложненной реакцией, в этом случае будет таким же, что и для необра- [c.67]

Обращаясь к модели Хигби, получим выражение для скорости абсорбции, сопровождаемой необратимой реакцией первого порядка в неустановивщихся условиях (для случая равенства нулю концентрации растворенного газа в массе жидкости), из уравнения (111,12) [c.111]

V-7-2. Модель Хигби. Коэффициент ускорения для этого случая может быть выражен уравнениями (111,75) и (111,76), представленными в разделе II1-5-1. В том же разделе рассмотрен случай, когда реакция имеет псевдопервый порядок в отношении концентрации растворенного газа, а концентрации других реагирующих веществ (кроме растворенного газа) остаются практически неизменными, вследствие чего скорость обратной реакции одинакова во всех точках. В таком случае могут быть использованы соответствующие уравнения (111,11) или (111,12) для описания необратимой реакции первого порядка при подстановке в них вместо Л разности (Л — Л,) [где Ле — равновесная концентрация растворенного газа Л в массе жидкости]. Соответствующий пример приведен в разделе III-5-1. [c.126]

Число реагентов В и продуктов реакции Р может быть любым 1 моль растворенного газа реагирует стехиометрически с молями В , 2з молями 2 и т. д., образуя при этом Ух молей Р , у молей Р и т. д. Концентрации у поверхности равны Л Бь Р 1 и т. д., а в массе жидкости А°, В, Р и т. д. Так как равновесие устанавливается и у поверхности, и в массе жидкости, то [c.128]

Пример У1-4. В качестве примера более сложной реакции рассмотрим абсорбцию двуокиси углерода из смеси с воздухом карбонат-бикарбонатным буферным раствором при условии, что реакция СОа в растворе имеет псевдопервый порядок. Рассмотрим состав жидкости в реакторе без учета состава входящего потока. Пусть концентрации СОд и НСО будут соответственно и концентрация свободной СОз в массе жидкости а ее концентрация, равновесная с концентрациями СОд и НСО в массе жидкости,— А . Тогда, согласно изложенному в разделе Х-1 [c.158]

Концентрация Л непрореагировавшей СО в растворе представляет собой существенную величину по сравнению с равновесной растворимостью. Действительно, (0,15 + 0,9) 100/3,22 = 32%. Эта концентрация является суммой величины Л = = 0,15-10-6 моль1см [где Л — концентрация СОг, равновесная с концентрациями СО3 и НСО в массе жидкости] и разности (л° — Л ) = 0,9-10 моль/см , отражающей степень превышения величины Л над Л из-за конечной скорости реакции (это слагаемое стремится к нулю при он °о)- [c.159]

Значит, согласно условию (VI,13), превращением в пленке можно пренебречь. Следовательно, концентрация ионов карбоната, бикарбоната и гидроксила в пленке такова же, что и в массе жидкости, поэтому реакция имеет псевдопервый порядок. [c.159]

Если к х не намного меньше единицы, т. е., когда значительная доля растворенного газа вступает в реакцию до удаления из абсорбера, приведенные выше неравенства становятся аналогичными относящимся к беспроточному абсорберу (этот случай детальнее будет рассмотрен ниже). Основное различие между этими двумя случаями состоит в том, что условия для снижения концентрации Л почти до нуля без заметного протекания реакции в пленке более легко достигаются в проточном абсорбере. Концентрация Л в массе жидкости здесь поддерживается низкой не только из-за реакции, но и вследствие протока жидкости через абсорбер (жидкость полностью за- [c.160]

VI-1-3. Быстрые реакции. Когда реакция, в которую вступает растворенный газ, медленна (в том смысле, который обсуждался в предыдущем разделе), скорость диффузии непро-реагировавшего газа из пленки в массу жидкости практически такая же, как и скорость его диффузии в пленку от поверхности жидкости. Профиль концентрации А в пленке выражается прямой линией (пунктирная прямая ВС на рис. VI- ). Если реакция достаточно быстра, чтобы количество абсорбируемого газа, реагирующего в пленке, было сопоставимо с тем, что переносится в непрореагировавщем виде в массу [c.161]

В случае реакции нулевого порядка по Л, рассмотренном Ван де Вуссе , при отсутствии обеднения реагента в пленке скорость реакции растворенного Л, отнесенная к единице объема, одинакова во всех точках жидкости, где концентрация Л больше нуля. Учет того, что объем пленки ничтожно мал по сравнению с общим объемом жидкости, приводит к выводу, что если реакция не протекает почти исключительно в массе жидкости (если реакция в пленке проходит в заметной степени), то концентрация Л должна падать до нуля внутри пленки, т. е. она оказывается равной нулю в массе жидкости. Этот вывод еще более обоснован при снижении концентрации (обеднении) реагента внутри пленки. [c.162]

Во многих случаях, когда концентрации всех реагентов, кроме Л, фактически не изменяются вблизи поверхности, реакция имеет псевдопервый порядок по Л. При несоблюдении же этого условия вблизи поверхности концентрации веществ, реагирующих с Л, будут ниже, а продуктов реакции выше, чем в случае реакции псевдопервого порядка. Тогда скорость реакции Л в пленке будет относительно медленнее чем в массе жидкости по сравнению с реакцией псевдопервого порядка, и полученные выше выводы о незначительной величине Л будут еще более обоснованными. [c.163]

Таблица 2. Условия практического отсутствия реакции в пленке и незначительности концентрации свободного растворенного газа в массе жидкости для беспроточного абсорбера

Рассмотрим случай, когда реакцией в пленке можно пренебречь, но скорость реакции достаточно велика для поддержания химического равновесия в массе жидкости, т. е. Л = Ае (Ае — концентрация растворенного газа Л, соответствующая этому равновесию). Тогда уравнения (VIII,2) и (VIII,3) принимают вид [c.187]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология