Кинетические уравнения для гетерогенных процессов

В химическом производстве реализовать принцип оптимизации системы пылегазоочистки можно путем создания высокоинтенсивного пылегазоулавливающего оборудования. Таким образом, в данном случае процесс интенсификации следует рассматривать [15] как решение оптимизационной задачи, принимая в качестве параметра оптимизации интенсивность. Под интенсивностью любого технологического аппарата понимают отношение одной из его целевых количественных характеристик (например, массы уловленного в единицу времени вещества) к массе или объему этого аппарата. Если использовать основное кинетическое уравнение гетерогенного процесса массопереноса в системе газ — жидкость, то, нанример, для тарельчатых газо-очистных аппаратов интенсивность [c.227]

Результирующее кинетическое уравнение, таким образом, описывает многостадийный процесс, поэтому неудивительно, что оно может быть весьма сложным и качественно своеобразным. Различные формы кинетических уравнений гетерогенно-каталитических реакций будут рассмотрены ниже. [c.81]

Исследование и разработка кинетических уравнений гетерогенных каталитических процессов. В большинстве случаев эксперимент проводится в проточно-циркуляционном реакторе, а иногда — также в проточном (интегральном) изотермическом реакторе. [c.128]

Определение константы скорости и выяснение вида кинетического уравнения химического процесса (в том числе и гетерогенно-каталитического) имеет большое практическое значение для проектирования промышленных установок с использованием так называемого метода математического моделирования химических процессов. [c.437]

Скорость адсорбционных процессов (адсорбции и десорбции) так же, как и скорость химических превращений, подчиняется уравнению Аррениуса (III.6). Это позволяет рассматривать стадии II—IV совместно, как принадлежащие кинетической области гетерогенного процесса. [c.165]

Поскольку значение а = — в соотношениях Бренстеда для гетерогенных процессов не обосновано теоретически, появление половинных порядков в кинетических уравнениях для процессов на неоднородных поверхностях, вопреки довольно распространенному у лас мнению, вообще говоря, не свидетельствует о наличии равномерного неоднородного распределения по теплотам адсорбции. [c.57]

Кинетические уравнения гетерогенно-каталитических процессов служат для решения двух важных вопросов катализа. [c.136]

Кинетические уравнения гетерогенно-каталитических процессов используются для решения двух важных вопросов катализа. Во-первых, для рационального подбора оптимального режима каталитического процесса. Так, кинетические уравнения реакции окисления сернистого газа в серный ангидрид, выведенные Г.К.Боресковым на основе рассмотренных выше представлений о неоднородности поверхности, позволили рассчитать оптимальный температурный режим ре- акторов, который оказался отличным от существовавшего ранее. Переход на новый режим позволил интенсифицировать производство серной кислоты без изменений в составе и способе приготовления катализатора. [c.147]

Еще большее значение приобретают адсорбционные явления для реакций электровосстановления и электроокисления органических веществ. Без учета адсорбции было бы невозможно объяснить часто наблюдаемый кажущийся дробный порядок реакции электровосстановления. Известно, что дробный порядок характерен для гетерогенно-каталитических процессов, протекающих с участием адсорбированных веществ. Он отражает различие между их объемными и поверхностными концентрациями. В этой связи интересно отметить, что показатель степени у объемной концентрации ацетона оказался одним и тем же и в кинетическом уравнении, описывающем процесс его электровосстановления на ртутном катоде, и в уравнении Фрейндлиха, передающем его адсорбцию на ртути. Такой результат в сочетании с данными, полученными при изучении влияния pH на кинетику процесса, позволил установить, что реакция электровосстановления ацетона на ртути в растворах кислот является реакцией первого порядка как по отношению к ацетону, так и по отношению к ионам водорода. [c.410]

Вначале рассмотрим электродный процесс при условии избытка компонента А. При этом условии кинетическое уравнение, соответствующее процессу (XX), получают аналогично (147), но из последнего необходимо исключить толщину реакционного слоя (гетерогенно-поверхностный процесс) и ввести в него, как это делалось выще, фактор, учитывающий эффект г ц-потенциала, соответствующие коэффициенты активности и константу адсорбционного равновесия. Таким образом, получим следующее уравнение предельного каталитического тока, обусловленного предшествующей гетерогенно-поверхностной реакцией рекомбинации [c.82]

Газовые гетерогенно-каталитические реакции осуществляются большей частью путем пропускания газов через слой катализатора в зернах, находящийся в контактном аппарате или в трубке. Для таких процессов продолжительность взаимодействия реагирующих веществ с катализатором определяется временем пребывания газовой смеси в реакционном пространстве, т. е. отношением свободного объема в слое катализатора к объему газа, проходящему в единицу времени. Для характеристики скорости взаимодействия вводят величину степени превра-и ения, равную отношению прореагировавшего количества данного компонента к исходному количеству его. Кинетические уравнения таких процессов весьма сложны. Для простейшего случая мономолекулярной реакции, например для реакции крекинга индивидуального углеводорода, может служить уравнение Фроста [c.697]

Независимо от этого в представленной работе затронут вопрос кинетических уравнений контактного процесса. Уравнения эти используются при расчете процессов гетерогенного катализа, в связи с чем вопрос этот актуален и рассматривается на нашем Симпозиуме. В первое время в литературе даже не было данных, позволяющих сравнить эти уравнения, а исследователи ставили себе целью выведение уравнения для кинетической области, не обращая внимания на тот факт, что измерения проводились в диффузионной области, В настоящее время можно встретить сводку уравнений для реакции окисления SO2 на ванадиевых контактах в работах [2, 3]. Авторы этих сводок ограничились, однако, лишь представлением уравнений для того, чтобы подчеркнуть лучшую применимость собственного уравнения скорости. Даже если сравнивались различные уравнения [3, 4], то помимо отрицательных результатов нет оценки пригодности кинетических уравнений для решения различных проблем в области катализа. [c.203]

Наряду с изменением скорости реакции, необходимо исследовать характер изменений, которые вносит сама реакция в состояние системы. Такого рода исследование проводится в главе, посвященной интегрированию кинетических уравнений при постоянной температуре там же описываются способы определения кинетических констант. Характерная черта, вносящая принципиальное различие между прикладной и чистой химической кинетикой, — это исследование взаимодействия химических и физических процессов. Этому вопросу посвящена глава VI, в которой проводится анализ различных стадий гетерогенно-каталитического процесса. [c.8]

В первой части книги рассматриваются вопросы формальной кинетики простых реакций (порядок реакции, константа скорости, кинетические уравнения различных порядков), математические характеристики сложных кинетических систем и экспериментальные характеристики простых и сложных кинетических систем. Вторая часть имеет вспомогательный характер — она посвящена статистическим методам, применяемым к системам из большого числа частиц при равновесии. В третьей — рассматриваются вопросы кинетики гомогенных реакций в газах (реакции мономолекулярные, бимолекулярные, тримолекулярные, сложные реакции в газовой фазе взрывные процессы и процессы горения). Четвертая, последняя, часть посвящена реакциям в конденсированной фазе (кислотно-основной катализ, реакции окисления-восстановления, радикальная полимеризация, гетерогенный катализ). [c.4]

Уравнения (VII.23) достаточно записать только для ключевых веществ, так как концентрации всех остальных реагентов можно выразить через ключевые с помощью линейных соотношений (см. раздел 11.2). При расчете процесса с неподвижным катализатором под и надо понимать фильтрационную скорость потока IV, т. е. скорость, рассчитанную на полное сечение аппарата, равную истинной средней скорости, умноженной на долю свободного объема е. Выражения для функций и в случае гетерогенного процесса должны быть составлены с учетом как кинетических, так и диффузионных факторов поэтому для квазигомогенной модели расчет реактора всегда должен быть предварен анализом процессов на отдельном зерне катализатора, позволяющим установить макроскопическую скорость процесса в единице объема слоя. [c.283]

В последние годы в связи с различными задачами в механике гетерогенных сред в области физики аэрозолей и коллоидной химии возник значительный интерес к вопросам моделирования и экспериментального исследования полидисперсных смесей с учетом агрегации (коагуляции) включений [16—26]. Одни авторы останавливаются на вопросах обоснования, вывода кинетических уравнений (уравнений типа баланса числа частиц), границ применимости кинетических уравнений к описанию реальных смесей [16—18]. Другие — заостряют свое внимание на методике экспериментального исследования процесса соударения [19—21]. Наиболее последовательный подход к системам с коагуляцией (агрега- [c.31]

Кинетическое уравнение для гетерогенного процесса описывает его суммарную скорость. Это заставляет нас выяснить, как включать скорости процессов переноса для отдельных стадий в общее выраже--ние скорости. Проблема нахождения скорости сложных процессов встречается при исследовании теплопередачи путем теплопроводности через слои различных материалов, конвективной тепло- и массопередачи от одной жидкости к другой через неподвижные пограничные слои, а также при изучении сложных реакций. Однако во всех указанных случаях суммарная скорость характеризуется скоростями процессов одного типа. [c.324]

Поскольку модель частицы с невзаимодействующим ядром в большинстве случаев достаточно хорошо описывает действительную- картину явления, в дальнейшем при выводе кинетических уравнений будем исходить именно из этой модели. Однако необходимо отметить, что некоторые исследователи, например Уокер , занимавшийся изучением каталитических процессов на примере газофазных гетерогенных реакций, использовали для составления уравнений скорости квазигомогенную модель.- [c.333]

Для вывода уравнений реакторов, рассматриваемых в данной главе, нужно установить выражения для скорости каталитического процесса, которые учитывали бы совокупность явлений, происходящих при проведении такого процесса. Поэтому возникает необходимость обсуждения механизма каталитических действий. Так как этот вопрос рассмотрен в очень многих работах, не будем повторять здесь их содержание. Следует только отметить, что развитие теории гетерогенного катализа приводит к установлению различных типов кинетических уравнений общего и частного характера. [c.214]

Законченное кинетическое уравнение каталитического гетерогенного процесса в системе газ — твердое тело должно учитывать [c.214]

Вид общего кинетического уравнения зависит от области — кинетической, диффузионной или переходной, — в которой идет процесс, т. е. от соотношения констант скоростей его диффузионных и химических стадий. В общем виде скорость гетерогенного процесса при идеальном вытеснении и неполном перемешивании выражается уравнением [c.157]

К отказу от укоренившихся воззрений на термический крекинг, как на гомогенный процесс, нас давно уже привели некоторые обстоятельства, связанные с трактовкой кинетического уравнения (3), хорошо описывающего зависимость скорости крекинга алканов от глубины распада [53, 104, 107]. Коэффициент торможения р, входящий в эмпирическое уравнение (3), зависит от размеров и геометрической формы реактора [53], гетерогенного фактора [107,] уменьшаясь с увеличением набивки. Попытки вывести уравнение (3) на основе представления о гомогенном характере радикально-цеп-ного крекинга алканов не привели к успеху, давая неизменно второй порядок реакции распада вместо первого относительно давления алкана [1041. Лишь приняв гипотезу о гетерогенном зарождении радикалов, можно получить правильный порядок. Можно получить также первый порядок реакции относительно алкана, если принять, что реакция зарождения цепей является гомогенной, бимолекулярной, как это было показано для этана [154]. [c.53]

Рассмотрим кинетические уравнения химической реакции, протекающей на поверхности гетерогенного катализатора в статических условиях (при постоянном объеме, в закрытом аппарате). При этом предполагаем, что лимитирующей стадией является гетерогенно-каталитическая реакция, а доставка вещества к поверхности, адсорб-пия (десорбция) веществ на поверхности и скорость отвода продуктов реакции от поверхности катализатора не лимитируют процесса. [c.431]

Обычно при низких температурах гетерогенный процесс идет в кинетической области, а при высоких — в диффузионной. Объясняется это тем, что при низких температурах диффузионные процессы протекают значительно быстрее, чем процессы, скорость которых подчиняется уравнению Аррениуса. С повышением температуры скорость последних резко увеличивается, в то время как скорость диффузионных процессов практически не меняется. В результате по достижении некоторой температуры скорости стадий кинетической и диффузионной областей процесса выравниваются. А при дальнейшем повышении температуры скорость стадий кинетической области процесса превышает скорость стадий диффузионной области и он переходит в диффузионную область. При обратном изменении температуры системы происходит обратная смена областей протекания. [c.167]

На основе положений формальной кинетики, метода переходного состояния и законов термодинамики были получены уравнения, описывающие закономерности кинетики простейших реакций. В кинетические уравнения входят константы гетерогенно-каталитических реакций, характеризующие процессы, которые протекают на поверхности, константа равновесия хемосорбционного процесса /Сад и предельное значение адсорбции (Г ), константа скорости химического акта (/гуд), а также константы, характеризующие процессы массопереноса (О, р и р). Теория каталитического процесса, протекающего на поверхности катализатора, должна раскрывать зависимость и куц от строения и свойств катализатора и реагирующих молекул. Проблема эта очень сложная и далеко еще не решенная. [c.654]

Разработайте количественную методику исследования по всем вопросам, изложенным в предыдущем опыте. Советуем Вам воспользоваться прибором, изображенным на рис., 68 и описанием работы с ним на с. 110. Так, взаимодействие металла с кислотой — гетерогенный процесс, т. е. скорость зависит не только от концентрации кислоты, но и площади поверхности металла. Как следует поступить, чтобы площадь поверхности была постоянной Измерьте скорость растворения (по объему выделяющегося водорода) в растворах соляной кислоты различной концентрации, например 1 М 0,5 М, 0,25 М или др. Приводит ли уменьшение концентрации ионов водорода, скажем, в 2 раза к уменьшению скорости реакции в 2 раза Каков порядок реакции Зависит ли он от площади поверхности и концентрации кислоты Попытайтесь вывести кинетическое уравнение процесса. [c.171]

Вычисление порядков реакции по компонентам производилось для соотношения Hj к О2, равного 1, при котором был получен максимальный выход продукта с 1 пропущенного метана. Уравнение (У.28) решалось методом наименьших квадратов с помощью ЭЦВМ Одра-1013 и Минск-22 . В результате был получен ряд кинетических уравнений, описывающих процесс синтеза СН О при неполном гетерогенном окислении метана без гомогенного инициирования и в присутствии инициатора Например, для инициированного окисления (0,2% инициатора) во взвешенном слое алюмосй-ликатного катализатора при 550° С получено уравнение [c.171]

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

Экспериментальные результаты, получаемые динамическим методом, более легко обрабатывать, что обусловлено постоянством концентрации веществ, подаваемых в реакционный объем, например, в слой сорбента. Условие постоянства концентрации выполняется, когда слой сорбента очень тонкий. Если исследуемый сорбент состоит из отдельных гранул, то измерения скорости необходимо проводить на слое толщиной в одно зерно [31. Это условие не удается выполнить, когда сорбционная емкость яород мала. Обычно кинетика изучается в потоке, текущем сквозь тонкий слой сорбента, толщина которого в несколько раз больше диаметра зерна. В таких опытах кривая зависимости концентрации выходнщего из тон1 ого слоя раствора не есть истинная кинетическая кривая гетерогенного процесса это есть динамическая выходная кривая тонкого слоя. Поэтому она но может быть непосредственно описана соответствующими уравнениями кинетики. Нахождение кинетических зависимостей по виду динамических кривых процесса в общем виде сложная задача она будет рассмотрена в гл. VI. [c.90]

Если к<Су, то к% =к, и имеем обычное уравнение кинетики гетС рогенной реакции. При у< к кч =к, так что скорость гетерогенного процесса лимитируется массообменом между проточными и застойными зонами пористой среды. Тогда эффективный кинетический коэффициент гетерогенного процесса зависит от скорости фильтрации к — =f(u)), что и наблюдается в ряде случаев. [c.36]

В работе [143] на основании теоретических положений, рассмотренных в гл. 2 применительно к кинетике гетерогенно-поверхностных реакций, было найдено кинетическое уравнение, описывающее процесс (ХС1У) [c.224]

II применять формулу (1.51). Таким образом, мы имеем бимолекулярную реакцию взаимодействия растворенных в воде ионов двухвалентного железа и кислорода, подчиняющихся в обозначенных пределах уравнению скорости химической реакции первого порядка. Следовательно, лимитирующей стадией гетерогенного процесса является химическая реакция (кинетическая область гетерогенного процесса). Результаты эксие зиментов показывают, что при температуре 17—19° С и рТ = 7,15... 7,40 константа скорости реакции в уравнении (151) ие является постоянной величиной. Очевидно, это объясняется тем, что из-за повышения скорости реакции при увеличении температуры лимитирующее влияние начинает оказывать несобственно химическая реакция окисления двухвалентного железа кислородом, а другие процессы. Можно предположить, что лимитирующей стадией становится диффузионный процесс (диффузионная область). [c.26]

Кинетика и механизм формирования оксидных пленок при термическом окислении полупроводников и металлов - один из центральных вопросов современной физики и химии гетерогенных взаимодействий. К настоящему времени существует большое количество работ, посвященных этой теме. Тем не менее известные способы описания данного процесса обладают рядом существенных недостатков. Первые из них следуют из формально-кинетического способа описания процесса, при котором физический смысл параметров кинетической зависимости остается неизвестным, т.е. подобные схемы пригодны лишь для аппроксимации экспериментальных данных [1-3]. В ряде работ предложены модельные представления о механизме термического окисления кремния и основанные на них кинетические уравнения исследуемого процесса [4, 5]. В этих случаях рост оксидной пленки рассматривается как перманентный , что приводит к необходимости решать систему диффузионных уравнений с подвижной границей раздела формируюшдхся фаз [1,4]. [c.54]

Методы составлений кинетических уравнений (моделей) гете-ЕОГенных каталитических р.еакцкй. Как правило, многие гетероген -ны е каталитические реакции (как ионного, так и электронного типов) удовлетворительно описываются кинетическими уравнениями пер — во го порядка (особенно в области малых заполнений поверхности катализатора). Это, по —видимому, обусловливается тем, что лимитирующей суммарный каталитический процесс стадией является хемосорбция на однородной поверхности катализатора, осуществляемая мономолекулярно. При этом первый кинетический порядок имеет место обычно независимо от того, осуществляется ли хемо — сорбция по одноцентровому или многоцентровому (в виде мультип — летов, ансамблей и др.) механизмам. Установлено, что большее влияние на кинетический порядок каталитических реакций оказывает неоднородность поверхности. В ряде случаев большая адекватность достигается при использовании кинетических уравнений (моделей), выведенных исходя из представлений неоднородности поверхности (Рогинский С.З., Зельдович Я.Б., Темкин М.И. и др.). [c.98]

Для успешного решения указанных задач необходимо располагать информацией о макрокинетике гетерогенно-каталитическо-го процесса и возможных типах моделей текстуры катализаторов. Текстура катализатора определяется как его индивидуальная микроструктура с соответствующим пространственным расположением связанных друг с другом частиц, включая открытые полости между частицами. На основе представлений о возможных видах моделей макрокинетики гетерогенно-каталитических процессов и моделей текстуры катализаторов можно, задаваясь кинетическими уравнениями процесса и начальными оценками кинетических констант, осуществить предварительный поиск требуемой текстуры катализатора. [c.120]

И. Дорохов с сотр., используя методы механики гетерогенных сред и неравновесной термодинамики и учитывая баланс массы, импульса и энергии для двухфазной многокомпонентной среды, в которой протекают химические реа1сции, процессы тепло- и массообмена и фазового перехода, получили кинетические уравнения переноса субстанций как в пределах фазы, так и через фаницу раздела фаз, В этом случае рассматривается так называемая двухтемпературная модель, а влияние поверхностно- [c.142]

При некоторых условиях ведения процесса окисления реакция с поверхности катализатора может переходить в объем. Такая последовательность нашла отражение в гетерогенно-гомогенной теории Полякова [99, 100]. Исходя из этих положений, Ершов, Стадник и Гомопай [101] изучали процесс неполного окисления метана на алюмосиликатном катализаторе с сильно развитой поверхностью (S = 485 м г). Для подавления возможных объемных реакций применялась закалка продуктов реакции водой. Найденные авторами значения энергии активации и порядки реакций образования СНдО и СО 2 по метану, кислороду и воде приводятся в кинетических уравнениях для следующих реакций [c.167]

При условии интенсивного перемешивания, турбулентности потоков и умеренной температуре реакции гидрирования на гетерогенном катализаторе, как правило, протекают в кинетической области. В общем случае кинетика описывается уравнением Лангмюра—Хиншельвуда для случая, когда лимитирующей стадией является химическая реакция на поверхности катализатора. Поскольку процессы гидрирования обычно осуществляются при больпюм избытке водорода, обратной реакцией можно пренебречь. Продукты реакции имеют значительно меньший адсорбционный коэ ициеят, чем сырье (А), поэтому обычно не учитываются в кинетическом уравнении. [c.11]

Метод вращающегося диска ценен тем, что позволяет в общем гетерогенном процессе различить и разграничить диффузионную и кинетическую стадии, иначе — области процесса. Если опытным путем определить плотность диффузионного Ттотока при различных скоростях вращения диска в смешанной области, то, вычислив по, уравнению (XXIII. 12) с и строя график в координатах 1д/ = = /(1дс1), можно найти порядок реакции по данному компоненту и константу скорости к (рис. XXIII. 4). [c.281]

Скорость гетерогенно-каталитического окисления углеводородов, идущего в кинетической области, определяется кинетическим уравнением w = ksRnnPo, (1 -Ь бРпр) где s — удельная площадь поверхности катализатора, Рпр — парциальное давление продукта. Какова роль продукта реакции в этом процессе Как влияет температура на скорость этого процесса [c.127]

Гомогенные процессы ионно-координационной полимеризации подчиняются тем же закономерностям, что и некоординационная ионная полимеризация, протекающая с обрывом цепи (см. п. 2.1 и 2.2). Для корректной обработки гетерогенных процессов иногда необходимо использовать специфические уравнения гетерогенной кинетики. Рассмотрим одну из кинетических схем, описывающих процесс гетерогенной ионно-координационной полимеризации. [c.135]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология