Массопередача в гомогенных реакциях

Знаменатель уравнения (1-76) равен обратной величине коэффициента массопередачи при предположении, что диффузия идет через весь пограничный слой фазы экстракта. Из уравнения следует, что в случае почти мгновенной гомогенной реакции интенсивность экстрагирования по сравнению с чисто физической диффузией увеличивается тем больше, чем больше концентрация реагирующего вещества в растворителе. [c.70]

Гомогенная реакция в одной и более фазах Гетерогенная реакция на границе раздела двух фаз Гомогенная реакция с удалением продукта (например, экстракция жидкости жидкостью, стр. 157) Реакция на поверхности твердого катализатора (стр. 171) Массопередача с химической реакцией(например, химическая абсорбция газа, стр. 160) Реакции в слое псевдо-ожиженного твердого тела (например, сжигание углерода, стр. 181) [c.153]

МАССОПЕРЕДАЧА В ГОМОГЕННЫХ РЕАКЦИЯХ [c.160]

Исходя из общих представлений о скорости массопере-дачи А при гомогенной реакции второго порядка в пленке, удобно ввести множитель, отражающий увеличение скорости максимальной физической массопередачи в результате химической реакции. Это фактор химического ускорения Р , который, по определению, равен [c.167]

Кинетическое уравнение. Если в системе имеется несколько фаз, то необходимо учитывать перенос веществ от фазы к фазе. Таким образом, в общем случае уравнение скорости, кроме обычных кинетических уравнений гомогенных реакций, должно содержать еще выражение массопередачи. Не может быть одного универсального уравнения скорости, так как выражения массопередачи зависят от типа гетерогенной системы. [c.323]

Реакции в системе жидкость — жидкость должны рассматриваться на основе теории массопередачи с одновременной химической реакцией. Теоретические рассуждения показывают, что такие процессы могут быть отнесены к гомогенным реакциям только тогда, когда скорость химического превращения очень мала. Вероятно, что скорости всех действительно важных промышленных реакций в системе жидкость — жидкость зависят от диффузионных сопротивлений. [c.376]

К — коэффициент массопередачи к — константа скорости гомогенной реакции [c.378]

Этот взгляд согласуется с данными работ Абрамзона и сотр. [11 — 13], которые изучали вопрос о реакционной фазе при экстракции. Тем не менее процессы, протекающие по схеме на рис. 10-1, в, представляют несомненный интерес в связи с обсуждением влияния реакций на массопередачу экстрагируемого соединения. Понятно, что данная схема отражает лишь один частный случай гомогенной реакции, а именно реакцию второго порядка между экстрагируемым веществом и любым другим реагентом (необязательно экстрагентом), протекающую в извлекающей фазе. Потребуются лишь незначительные изменения в схеме (рис. 10-1, е), чтобы отразить обратный процесс, а именно реэкстракцию. Однако подобные изменения почти не повлияют на ход рассуждений, позволяющих понять влияние реакций, сопровождающих массопередачу экстрагируемого соединения. [c.381]

Обычные значения коэффициентов массопередачи лежат в пределах 10 —10 см/с, что соответствует общему сопротивлению 100—1000 с/см. Химическая гетерогенная реакция первого или псевдопервого порядка, обратное значение константы скорости которой сравнимо с значением этого сопротивления, будет оказывать ощутимое влияние на скорость экстракции. Такую реакцию обычно называют медленной, понимая под этим лишь сравнимость времени релаксации химического и диффузионного процессов. В кинетике гомогенных химических реакций принято условно делить все реакции на быстрые и медленные. Гомогенные реакции первого порядка, имеющие константу скорости выше 10 с , считаются быстрыми для их исследования требуются специальные методы, отличающиеся от традиционных [70]. [c.391]

Для гетерогенных систем других типов в целом картина анало гична, и кинетика гетерогенного каталитического процесса опреде ляется не только скоростью химического превращения, но и ско ростью диффузии, которая зависит от типа гетерогенной системы Следовательно, характерной особенностью гетерогенных химиче ских процессов является усложнение их явлениями диффузии и в связи с этим в общем случае математическое описание скорости, кроме обычных кинетических уравнений гомогенных реакций, должно содержать еще и выражение массопередачи. Трудность состоит в том, что не может быть одного универсального уравнения скорости, так как выражение массопередачи зависит от типа гетерогенной системы. [c.78]

Если же массопередача не является лимитирующей стадией и процесс полностью контролируется скоростью протекания реакций в основной массе жидкости (кинетическая область), то влияние продольного перемешивания жидкости может быть учтено на основе соответствующего анализа гомогенных реакций. Так, еще в 1953 г. Данквертс [183] получил для диффузионной модели решение уравнения [c.158]

Модуль Тиле для реакции, протекающей в неизотермических условиях Модуль Тиле для адсорбции Модуль Тиле для таблетки катализатора Потенциал ионизации Коэффициент массопередачи Константа равновесия гомогенных реакций [c.9]

Массопередача Гомогенная химическая реакция Массопередача, сопровождаемая гетерогенной химической реакцией Массопередача Гомогенная химическая реакция [c.157]

Во многих практически важных случаях массопередача необходима, чтобы привести в контакт химические реагенты и тем самым обеспечить возможность протекания химической реакции. Так, например, для более быстрого и полного растворения газа в жидкой фазе в сравнении с чисто физическим растворением можно воспользоваться реакциями реакции в полимерах сопровождаются повышением молекулярной массы, при этом иногда их протекание зависит от подвода или удаления летучих соединений при получении азотной кислоты проводят реакцию в жидкой фазе между водой и растворенными газообразными оксидами азота. Реакция может воздействовать на растворимость таких газообразных соединений, и, кроме того, скорость растворения может возрастать, если в критической области вблизи границы раздела фаз скорость реакции достаточно велика в сопоставлении со скоростью диффузии. В настоящей главе как раз и преследуется цель дать некоторое представление о характере взаимного влияния скоростей диффузии и гомогенной реакции в условиях массопередачи через границу раздела фаз, которое иногда приводит к увеличению коэффициента массопередачи. [c.332]

Формально уравнения для массопереноса в диффузионной области не отличаются от уравнений для скорости гомогенной реакции первого порядка. Так как большинство реакций, сопровождающих массоперенос — реакции псевдопервого порядка (одно вещество взято в избытке), то это несколько затрудняет определение кинетической области. Здесь так же, как и при определении диффузионной области, следует установить зависимость коэффициентов массопередачи от интенсивности перемешивания. [c.115]

Скорость массопередачи, сопровождаемой гомогенной химической реакцией первого порядка, от сферической частицы к потоку в присутствии другой сферической частицы. [c.280]

Различия между скоростями превращения для гомогенной и гетерогенной систем отражаются на математическом уравнении, которое для гетерогенной системы учитывает взаимосвязь химической реакции и массопередачи. Основная цель, поставленная авторами в данной главе, — проанализировать эту взаимосвязь и на основании результатов анализа предложить уравнения для общей скорости превращения. [c.153]

Последний член уравнения (У,8а) учитывает скорость образования продукта в результате гомогенной химической реакции в фазе/. Благодаря массопередаче состав реакционной фазы изменяется меньше, чем рассматриваемый объем поэтому следует применять среднюю величину скорости. [c.156]

Когда скорость реакции очень мала по сравнению со скоростью массопередачи J, состав фазы / равномерен и находится в равновесии с другой фазой. Если известно уравнение, описывающее кинетику реакции, то легко вычислить (см. стр. 160). В случае относительно быстрой реакции на распределение концентрации сильно влияет соотношение между скоростями массопередачи и гомогенной химической реакции может быть найдено только на основании экспериментального исследования связи указанных факторов со степенью дисперсности (см. стр. 160). [c.157]

Для гомогенных систем константу скорости процесса часто трактуют как константу скорости химической реакции. Для гетерогенных систем константа скорости процесса адекватна коэффициенту скорости массопередачи (или просто коэффициенту массопередачи). Реакции с различным порядком описывают разными кинетическими уравнениями [18, 19, 105, 140, 213]. [c.200]

Равновесие гетерогенных процессов определяется константой равновесия химических реакций, законом распределения компонентов между фазами и правилом фаз. Равновесие между исходными реагентами и продуктами химической реакции, происходящей в одной из фаз, определяется константой равновесия Кр, Кс или Kw так же, как и для гомогенных процессов. При расчете и моделировании гетерогенных процессов степень приближения к равновесию характеризуется критерием равновесия Ра. Равновесные концентрации компонентов в соприкасающихся фазах определяются законом распределения вещества, который устанавливает постоянное соотношение между равновесными концентрациями вещества в двух фазах системы при определенной температуре. Постоянство соотношения не нарушается при изменении начальной концентрации компонента или общего давления в системе. На законе распределения основаны такие промышленные процессы, как абсорбция газов жидкостями, десорбция газов, экстрагирование и т. п. При моделировании процессов массопередачи подобие характеризуется критерием равновесности в следующем виде [c.151]

Расчет хемосорбционных колонн может быть значительно упрощен, если процесс хемосорбции рассматривать не как процесс массопередачи, сопровождаемой химиче -ской реакцией (как это делается сейчас), а как гомогенную химическую реакцию, осложненную массопередачей. Такой подход используется в настоящей работе. [c.164]

При ведении гомогенных процессов в аппаратах идеального вытеснения /т.е. без внутренней продольной циркуляции/ гидравлический режим практически не влияет на скорость реакции /II/. В отличие от этого при гетерогенных процессах скорость подвода реагентов к поверхности взаимодействия может, например,оказаться меньше скорости реакции на поверхности и тем самым лимитировать суммарную скорость процесса. В результате изменение гидродинамической обстановки будет уже существенно влиять на скорость реакции,поскольку скорость массопередачи является функцией числа Рейнольдса. Для правильной интерпретации результатов опыты, проводимые в проточных условиях, следует вести Б модели и образце при одинаковых гидродинамических режимах. [c.283]

Последним доказательством применимости уравнений химической кинетики должно являться в нашем случае более сильное влияние температуры на величины коэффициентов массопередачи, по сравнению с соответствующей зависимостью Для диффузионной кинетики. Поставленные опыты по определению коэффициентов массопередачи при различных температурах показали, что значение энергии активации колеблется в пределах 0,7—8,0 ккал. Такие значения очень малы, и это, казалось, противоречит представлению о том, что катионообменная экстракция определяется медленной химической реакцией. Однако не следует забывать, что в гетерогенных процессах действующие вещества разобщены. Поэтому химическая реакция протекает в очень небольшой области, расположенной вблизи границы раздела фаз, и реализация удачных столкновений молекул осуществляется только в одном направлении — в сторону другой фазы. В гомогенных же процессах активные молекулы могут гораздо быстрее вступить во взаимодействие по всему объему фазы, двигаясь в любом направлении. Таким образом, медленность химических реакций определяется не природой действующих веществ, а условиями, в которых она протекает. [c.95]

Гетерогенные процессы более распространены в промышленной практике, чем гомогенные. При этом, как правило, гетерогенный этап процесса (массопередача) имеет диффузионный характер, а химическая реакция происходит гомогенно в газовой или жидкой среде. Однако в ряде производств протекают гетерогенные реакции на границе Г—Т, Г—Ж, Ж—Т, которые обычно и определяют общую скорость процесса. Гетерогенные реакции происходят, в частности, при горении (окислении) твердых веществ и жидкостей, при растворении металлов и минералов в кислотах и щелочах. [c.64]

В уравнениях (IV,43) (IV,46) величинами, определяющими скорость процесса, служат константа скорости процесса (реакции) в гомогенных средах или коэффициент массопередачи в гетерогенных АС — движущая сила процесса и — реакционный объем Р — поверхность соприкосновения реагирующих веществ. [c.86]

Уравнение (6-5) аналогично уравнению для гомогенной поликонденсации (при Р = 1). Это естественно, так как при гомогенной поликонденсации скорость массопередачи обычно настолько превышает скорость основной реакции, что скорости диффузии обоих мономеров становятся количественно неразличимыми, т. е. Ра = Рв- При Р 1 (при межфазной поликонденсации) зависимость молекулярного веса от величин С% и Св отличается от такой же зависимости для гомогенной поликонденсации, причем смещение максимального значения степени поликонденсации Р от соотношения мономеров 1 1 определяется величиной Р (рис. 66). [c.174]

Применение метода пограничного слоя к массопередаче оказало значительную помощь при разработке теории процессов разделения и химической кинетики. Среди некоторых интересных проблем, которые были изучены, можно назвать массопередачу из капли [8], свободную конвекцию при электролизе [9] и гомогенные химические реакции в неизотермических пограничных слоях [10]. [c.532]

Во-первых, в то время как процесс окисления SO2 в камерах идет преимущественно в газовой фазе, в орошаемых башнях он совершается в жидкой фазе, что приводит к резкому ускорению реакции между SOo и окислами азота. Кроме того, если для завершения медленной гомогенной газовой реакции окисления SO2, протекающей в объеме, требовалось вполне определенное время пребывания газа в камерах (т. е. требовался большой объем камер), то при проведении того же процесса в гетерогенных условиях основную роль играет не объем башни, а поверхность соприкосновения между газом и жидкостью. Путем подбора формы насадки эта поверхность может быть создана в меньшем объеме, и тогда для переработки SO2 требуется меньшее время пребывания газа в башне. При одной и той же насадке, меняя условия ее работы— увеличивая плотность орошения и скорость газа в башне, можно интенсифицировать гетерогенный процесс массопередачи на единицу поверхности и в той же башне перерабатывать соответственно больше сернистого газа в единицу времени. [c.116]

В этом разделе будет рассмотрена гомогенная реакция, проте-каюш ая между веществами А ж В ъ одной реакционной фазе, в то время как А поступает из другой фазы путем массопередачи. Анализ соотношения между массопередачей и химической реакцией в конце концов приводит к выражениям для потока вещества А через поверхность раздела фаз и общей степени превращения А и В. Эти выражения получены из материального баланса (У,8в) и с их помощью можно произвести расчет реактора, как указано в главе II. [c.160]

Рис. У-6. Фактор химического ускорения Г А для гомогенной реакции второго порядка нри массопередаче А (модель пленки по ван Кревелену и Хофтай-зеру 112)

Данные о влиянии ироцессов массопередачи на относительно быстрые реакции можно получить, проводя эксперименты при различных температурах. Кажущаяся энергия активации реакцип довольно высока, если скорость процесса определяется химическо11 реакцией однако, когда начинает сказываться торможение Диффузией и массопередачей, величина кажущейся энергии активации снижается. Прн обсуждении экспериментальных данных следует пользоваться методами, рассмотренными на стр. 163 (для гомогенных реакций) и на стр. 171 (для гетерогенных реакций). [c.238]

Плато на кривых зависимости скорость экстракции —интенсивность перемешивания является неоспоримым доказательством медленных гомогенных реакций, если показано, что поверхность изменяется в широких пределах [9, 100]. Маловероятно, чтобы Щ коэффициент массопередачи снижался с уменьшением диаметра капель в такой же мере, в какой возрастала поверхность фазового контакта. Так, Розен [101] считает, что для чистых жидкостей коэф-фициент массоотдачи слабо зависит от радиуса капли. Действи-тельно, изучение массоотдачи диэтилгексилфосфорной кислотой при переходе ее из декана в воду [102] показало, что для мелких капель f диаметром 1,0-10 —5,8-10" см коэффициенты массопередачи практически не зависят от диаметра. [c.400]

В работе Е. И. Мартюшина с сотр. [96] развит приближенный метод, позволяющий проанализировать влияние перемешивания жидкости на выход целевых продуктов для различных сложных реакций, протекающих в основной массе жидкости. При этом учитывалось, что, по крайней мере, скорость поступления одного из компонентов газа в основную массу жидкости определяется скоростью массопередачи, и поэтому влияние перемешивания жидкости может быть заметно иным, чем при протекании гомогенных реакций. Анализ проведен на основе представлений о том, что концентрация продукта быстрой реакции А + В Г, заканчивающейся в пограничном слое, либо постоянна во всей основной массе жидкости, либо пропорциональна начальной концентрации хемосорбента Вщ. Предполагается также, что все реакции — первого порядка по каждому из компонентов. Рассмотрены реакции типа [c.157]

В качестве примеров специально выбраны две задачи, которые не имеют аналогии с теплопередачей. В примере 18-4 рассмотрен неустановившийся процесс испарения жидкости в многокомпонентную смесь это приводит к анализу эффекта массодиффузии . В примере 18-5 показано, как толщина диффузионного пограничного слоя зависит от положения описываемой области и свойств жидкости в системе, где перенос массы сопровождается гомогенной реакцией. Б следующем разделе обсужден расчет профилей скорости, температуры и концентраций в потоке, движущемся ламинарно вдоль пластины, при высоких скоростях массопередачи на ее поверхности. [c.532]

Перенос массы происходит, где бы ни протекала химическая реакция, будь то промышленный реактор, биологическая система или исследовательская установка. Как отмечал Вейсц [1], реагенты должны встретиться, если нужно, чтобы реакция происходила заметим, что во многих случаях реакция замедляется или прекращается, если не удаляются ее продукты. Взаимодействующим веществам нетрудно прийти в контакт при гомогенных реакциях в одной хорошо перемешиваемой жидкой или газовой фазе. Однако скорость массопередачи может полностью определять химическое превращение, когда реагенты должны перемещаться из одной фазы в другую, чтобы протекала реакция. Сюда, например, можно отнести случай, когда реакция происходит на поверхности очень активного катализатора, который находится в контакте с жидкой средой, доставляющей взаимодействующие вещества и уносящей продукты реакции. При обратимом процессе реакция протекает лучше, если целевой продукт непрерывно удаляется за счет переноса массы во вторую фазу, в которой превращения не происходит. Кроме того, относительные скорости массопередачи нескольких реагирующих компонентов и продуктов реакции могут в значительной мере оказывать влияние на избирательность, если при этом протекают конкурирующие реакции. [c.11]

I — абсорбция N204 и быстрая реакция с НаО в жидкой пленке 2 — абсорбция ЫзОз или НЫОг и быстрая реакция с Н2О в жидкой пленке 3 — гомогенная реакция ЫгОл с Н2О в объеме газовой фазы, протекающая, по-видимому, с образованием паров кислоты и последующим поглощением азотной кислоты жидкостью — верхний предельный случай 4 — массопередача N02 через газовую и жидкую пленки, за которой следует медленная реакция с Н2О в объеме жидкой фазы. [c.392]

Таким образом, окислительная сульфатизация окиси цинка в цинк-хлоридном расплаве представляет собой процесс, имеющий довольно сложный механизм и включающий посколько случаев массопередачи (растворение в расплаве SOj, Oj и ZnO) и гомогенные реакции между растворенными веществами. Малая величина кажущейся шергии активащга сульфатообразования в расплаве, найденная в работе [ ], позволяет отнести его к диффузионно-кинетическим процессам. [c.317]

Наблюдаемая неполная симбатность хода А С so, и г может быть объяснена зависимостью от движущей силы массопередачи, т. е. имеет место химическое ускорение массопередачи Применительно к процессу окислительной сульфатизацип суспензии окиси цинка в цинк-хлоридных расплавах это означает, что протекание гомогенной реакции (3) ускоряет предшествующую стадию — сорбцию SOg солевым расплавом [реакция (2)]. [c.320]

Существенное затруднение возникает при сравнении констант скоростей поверхностных реакций с константами скоростей соответствующих гомогенных реакций. Из уравнения для частных коэффициентов массопередачи следует, что концентрации в поверхностных слоях должны выражаться в тех же единицах, что и концентрации в объеме (например, в моль/см , если поток дан в моль/см -мин). В частности, при т=3, п=0 размерность константы скорости будет смУмоль -мин, тогда как для гомогенной реакции третьего порядка константа скорости имеет размерность см /моль -мин. Выражение концентрации в поверхностном слое в моль/см предполагает, что он имеет некоторый объем. Тогда количество вещества, образующееся в объеме слоя с поверхностью раздела фаз, равной 1, будет [c.110]

В нротивопо.ложность реакциям, протекающим микрогомогенно, в гетерогенных системах не все реагенты способны участвовать в реакции. Например, в гетерогенной системе реакция между А и В происходит в одной фазе (гомогенно), хотя А в действительности присутствует и в другой фазе. Очевидно, реакция протекает то лысо после перехода А в реакционную фазу. Скорость перехода А, таким образом, может повлиять на скорость превращения, особенно если собственная скорость реакции выше скорости массопередачи. [c.152]

При ведении гомогенных процессов в прямопроточных условиях (т. е. без внутренней циркуляции в аппарате) гидравлический режим практически не влияет на скорость реакции. В отличие от этого при гетерогенных и каталитических превращениях скорости подвода реагентов к зернам катализатора могут оказаться меньше скоростей поверхностных реакций и тем самым определять результирующий эффект процессов [84, 92]. В данных условиях значительное изменет яие гидравлического режима при сохранении объемной скорости подачи сырья будет влиять на скорость реакции. Это обусловливается тем, что скорости массопередачи (при одном и том же коэфициенте диффузии) в турбулентной области являются функцией параметра Рейнольдса [189]. Особенную важность этот вопрос приобретает при ведении очень быстрых реакций. [c.135]

Электродные реакции — это гетерогенные процессы, и их кинетика определяется закономерностями переноса заряда и массопередачи. В некоторых случаях необходимо учитывать также сопряженные химические реакции. Перенос заряда может осуществляться в одну или в несколько стадий ниже будут рассмотрены процессы, включающие одну, две или более последовательных стадий. Химические реакции, сопровождающие перенос заряда, иногда протекают достаточно быстро, и их можно не учитывать при выводе кинетических зависимостей, но часто такое упрощение недопустимо. Сопряженные реакции могут протекать исключительно на поверхности электрода (гетерогенные, или поверхностные, реакции) или же в околоэлектродном пространстве (гомогенные, или объемные, реакции). Они могут предшествовать переносу заряда или следовать за ним возможны также химические превращения промежуточных продуктов электролиза. [c.165]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология