Макрокинетические условия химических процессов

На следующем этапе — при макрокинетических исследованиях химико-технологических процессов на опытных, или пилотных, установках — изучают влияние на химическую кинетику таких факторов, которые проявляются при производственной реализации химического процесса, а именно условий организации потоков реагентов и их перемешивания (учет типа предполагаемого промышленного аппарата), влияния тепловых и диффузионных эффектов в аппаратах и др. [c.29]

Заканчивая краткое рассмотрение общих сведений по прикладной макрокинетике сложных гидрогенизационных процессов в нефтепереработке, нужно еще раз подчеркнуть особые трудности макрокинетического анализа сложных модификаций жидкофазного гидрокрекинга с плавающими порошкообразными катализаторами. Вследствие исключительной трудности четкого математического описания и расчета жидкофазных гидрогенизационных процессов на основе результатов лабораторных (или пилотных) исследований ранее использовали эмпирические переходные коэффициенты от лабораторных (пилотных) масштабов работ к заводским [4, 90]. В последнее время [22, 24, 91—93] кинетику химических процессов, осложненных в заводских реакторах наличием диффузии и теплопередачи, начали изучать с применением математических методов [33, 91—93], Такое математическое моделирование пока, к сожалению, практически применимо лишь для простейших процессов типа сернокислотного катализа. Исследования кинетики необходимо проводить в строго определенных условиях, полностью исключающих влияние гидродинамических факторов и гарантирующих изотермичность процесса. Такие условия обеспечиваются, наприме >, при применении проточно-циркуляционного метода [94]. Довольно точные данные о кинетике в некоторых случаях можно получить и по более простой методике при частичном разбавлении исходного сырья продуктами реакции [61, 71] однако полная изотермичность зоны катализа при этом не гарантируется. [c.163]

На втором этапе — при макрокинетических, исследованиях химико-технологических процессов — на опытных, или пилотных, установках — изучают влияние на химическую кинетику таких факторов, которые проявляются при производственной реализации химического процесса, а именно, условия организации потоков реагентов и их перемешивания (учет типа предпо- [c.485]

Макрокинетические исследования начинают с выбора типа аппарата и его математической модели и опыты проводят на укрупненных опытных установках. В настоящее время все многообразие химико-техно логических аппаратов и протекающих в них процессов можно систематизировать по видам их математических моделей (модели вытеснения, смешения, диффузионные, ячеечные и комбинированные). Подготовленность математического описания этих видов моделей позволяет составить полную математическую модель реального химико-тех-нологического процесса с учетом макрокинетических ограничений, полученных из конкретных промышленных условий протекания процесса. В недалеком будущем химическая технология представит для научного исследования всех типовых процессов химико-технологических производств наборы программ и алгоритмов их математических моделей. [c.486]

Химическая кинетика, изучая влияние условий реакции на ее скорость, выполняет двоякую задачу. Во-первых, кинетический анализ экспериментального материала позволяет раскрыть последовательность элементарных химических стадий, через которые исходные продукты преобразуются в конечные во-вторых, на основании кинетических данных создается математическое описание химического процесса — математическая модель в виде уравнения или системы уравнений, выражающих зависимость между скоростью и условиями реакции. Такая модель дополняется впоследствии макрокинетическими расчетами и служит основой для рещения многочисленных вопросов, возникающих при промышленном осуществлении реакции. Разумеется, решения, полученные математически, следует экспериментально проверить, прежде чем осуществлять их в промышленности. Но по мере совершенствования математического моделирования в отдельных случаях удается получать настолько полные модели, что полузаводская экспериментальная проверка становится излишней. [c.118]

Эта проблема сейчас очень остро стоит во всем мире. Научиться предсказывать поведение больших промышленных реакторов, определить наиболее выгодные рен имы их работы и обеспечить устойчивость этих режимов, найти кратчайшие пути перехода от лабораторных условий к промышленным при разработке новых химико-технологических процессов — вот основные задачи, которые стоят перед теорией химических реакторов. Один из основных способов их решения в настоящее время заключается в использовании методов так называемого математического моделирования. Для этого химический процесс описывается макрокинетическими уравнениями, записанными применительно к выбранному типу реактора. Затем они решаются на ЭВМ при определенным образом заданных константах. Анализ большого количества численных решений позволяет осуществить масштабный переход и выбрать наиболее подходящие режимы. [c.98]

Когда скорость диффузии намного меньше скорости химической реакции, скорость процесса равна скорости диффузии. Эту макрокинетическую область протекания реакции называют внешнедиффузионной областью. Константа скорости диффузии очень слабо зависит от температуры и весьма заметно — от линейной скорости потока газа. Поэтому изменением указанных условий эксперимента можно вызвать переход из одной макрокинетической области в другую. В частности, переходу во внешнедиффузионную область благоприятствуют высокие температуры и малые линейные скорости газового потока. [c.73]

На пути к решению этой задачи имеются очень большие трудности. Реальный процесс обычно значительно сложнее идеализированных моделей, рассматриваемых теорией. Кинетические закономерности, лежащие в основе тех или иных промышленных процессов, во многих случаях известны далеко не полностью. Поэтому прежде чем окажется возможным проведение расчета реактора для конкретного промышленного процесса, необходим тщательный анализ реальной очень сложной и запутанной картины, существующей в промышленных условиях, необходимо хорошо понимать макрокинетические закономерности, лежащие в основе анализируемого конкретного процесса. Успехи в области изучения явлений переноса тепла и массы позволяют теперь более строго подходить к расчету промышленных реакторов. Это особенно важно в настоящее время, когда в промышленности многотоннажных химических продуктов имеет место тенденция перехода к агрегатам большой единичной мощности. [c.3]

Важно отметить, что указанные критические эффекты в кинетической области могут непосредственно оказаться на последующих уровнях моделирования зерно катализатора—слой—реактор . Так, для реактора идеального вытеснения с нелинейной реакцией возможны изломы концентрационных профилей по длине реактора [122]. Далее в работе [511] исследована специфика процесса в условиях старения катализатора, когда механизм реакции допускает несколько стационарных состояний. Показана возможность проявления критических эффектов и в этом случае. Анализ влияния флуктуации проведен в работах [107,483]. Проявление критических эффектов в реальной ситуации искажается рядом макрокинетических факторов и неидеально-стью [77]. При анализе таких сложных систем, с одной стороны, важно знание стационарных и динамических характеристик кинетической модели, отвечающей ядру наблюдаемого критического явления с другой стороны, необходимо знать особенности влияния отдельных дополнительных физико-химических факторов, образующих оболочку кинетического ядра . Роль таких факторов анализируется в третьей главе. [c.33]

Таким образом, именно макроскопическая кинетика выражает кинетические зависимости для химических процессов, протекающих в реальных условиях. Применение классических закономерностей без учета влияния макрокинетических факторов может дать только приближенную картину течения реального процесса. Во избежание грубых ошибок необходимо в каждом случае уметь оценить степень такого приближения. Особенно важную роль играют макрокинети-ческие факторы в гетерогенных процессах, в частности в процессах гетерогенного катализа. [c.140]

В табл. 1 даны условия появления явных и скрытых параметров для простейщей реакции, идущей через столкновение двух одинаковых частиц. Определение параметров производится через уравнение (2), дающее линейную функцию-Сл/ =/(1/< л ) при вариации сл при Г== onst (что дает 2 /в и rfs ) и путем вариации Т при сл = onst. (Из этой таблицы видно, что для раскрытия всех кинетических параметров процесса принципиально недостаточно изучения одной кинетики, т. е. функции v=f , Т). Необходимо, кроме того, принять или теоретически вычислить такие опытные неопределяемые параметры, как дезактивирующее число столкновений активной частицы z, скорость ее превращений в продукт реакции г, прирост ее энтропии AS. Иными словами, для полного раскрытия процесса к макрокинетическим опытным данным необходимо добавить определенные представления о микромеханике процесса. Это и является источником всех спорных и до сих пор еще не рещенных вопросов в химической кинетике. [c.92]

Из всего сказанного следует, что одной из предпосылок решения вопроса о химическом механизме реакции должно быть выяснение природы тех промежуточных веществ, которые являются активными участниками входящих в механизм реакции элементарных процессов. Применяющиеся в настоящее время экспериментальные методы обнаружения химически неустойчивых (лабильных) промен уточных веществ и методы измерения их концентрации будут рассмотрены в следующем параграфе. Здесь же ограничимся рассмотрением общего вопроса о том, в какой мере особенности химического механизма реакции, предполагаемого известным, отображаются в макрокинетическом законе реакции. Этот вопрос частично уже затрагивался в предыдущей главе в связи с обсуждением возможного механизма сопряженных и автокаталитических реакций. Из этого обсуждения следовало, что однозначная связь макрокинетического закона реакции с ее механизмом, вообще говоря, не имеет места. В частности, мы указывали, что кинетический закон ряда сложных цепных реакций, иду-1ЦИХ при участии лабильных промежуточных веществ — свободных атомов и радикалов, при определенных условиях выражается простыми формулами, ни в какой мере не отображающими сложного механизма реакции. Таковы, например, реакции горения и медленного окисления водорода, кинетический закон которых может быть выражен простыми авто-каталитическими формулами, не отвечающими сложному механизму этих реакций. Из этих, как и из других аналогичных примеров, следует, что макрокинетический закон реакции в общем случае не может дать правильного суждения об истинном химическом механизме сложной реакции. Более того, часто один и тот же закон может быть получен из различных предполагаемых механизмов данной реакции. [c.63]

В. И. Гольданский. Мне кажется, что по этому вопросу из имеющихся результатов можно получить довольно мало данных. Трудно отнести макрокинетические результаты к той или другой области энергии, а имеющиеся теоретические работы имеют характер расчетов элементарных актов. Этот вопрос тесно связан с другим вопросом программы Как варьировать условия экспериментов и какие осуществить расчеты, чтобы получить количественные сведения о функциях возбуждения реакций горячих атомов Отвечая на оба эти вопроса, надо иметь в виду, что при анализе материала даже тогда, когда первоначально получаются монохроматические горячие атомы (а это бывает в случае К-захвата), мешает известная неоднозначность, связанная с тем, что в ходе замедления все равно возникает некоторый спектр энергий. В процессе замедления происходит как бы расслоение горячих атомов часть из них вступает в реакцию вначале, часть позднее и т. д. На какой интервал спектра энергий приходится центр тяжести химических превращений, сказать трудно. Ответ Б. Г. Дзантиева на этот вопрос — это ответ качественный. Максимум вероятности химического взаимодействия может лежать и при единицах электронвольт и при сотнях электронвольт. [c.39]

Требования практики быстро и надежно освоить новые процессы и технологии методами математического моделирования породили необходимость формирования так называемого мак-рокинетического подхода к исследованию кинетики сложных химических реакций. Этот подход опирается главным образом на кинетический эксперимент, проводимый со смесью сложного состава в области температур и давлений, характерных для технологического процесса. Основное внимание концентрируется на корректной постановке этих экспериментов и последующей корректной математической обработке данных. По возможности при выводе макроскопических уравнений скорости обычно учитываются имеющиеся теоретические предпосылки о механизме реакции. В этом отношении макрокинетические модели нельзя считать чисто феноменологическими. В то же время не исключены ситуации чисто феноменологического подхода, когда вид уравнений макрокинетики отвечает только требованиям адекватного описания экспериментальных данных и однозначности оценок констант. Феноменологические модели, в области рабочих условий, для которых они построены, как правило, хорошо работают в составе математической модели реактора. [c.70]

Для большинства условий могут быть йредложены гипотезы о макрокинетическом механизме процесса, согласно которым его скорость определяется скоростями двух лимитирующих стадий а) при высоких скоростях диффузии — диффузией ДХБ к поверхности подложки и химической реакцией на поверхности б) при низких скоростях диффузии и высоких концентрациях НС1 в объеме газа — химической реакцией на поверхности и диффузией НС1 от поверхности в объем газа. [c.276]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология