Гетерогенный процесс на поверхности раздела фаз

Гетерогенно-каталитические процессы более распространены в промышленности, чем процессы гомогенного катализа. Это обусловливается тем, что гетерогенные катализаторы более удобны в производстве, их легче отделять от газовой или жидкой фазы в непрерывно действующих реакторах. Активность гетерогенного катализатора существенно зависит от площади поверхности раздела фаз 5 катализатора и фазы, в которой находятся реагенты. Важной характеристикой катализатора является его удельная поверхность. Удельной поверхностью катализатора 5уд называется площадь поверхности раздела фаз, отнесенная к одному грамму или одному кубическому сантиметру катализатора [c.634]

Скорость реакции можно выразить изменением числа молей какого-либо компонента, происходящим за единицу времени в единице объема фазы (в случае гомогенной реакции) или на единицу поверхности раздела фаз (в случае гетерогенной реакции). Исходя из этого определения, скорость процесса, протекаю-шего в кинетической области, выразится уравнениями [c.74]

Поверхностное натяжение шлакового расплава. Большинство процессов протекает в гетерогенных системах, имеющих поверхность раздела несмешивающихся фаз. Свойства поверхностей и взаимодействие на их границе часто определяют многие технологические показатели процесса. В частности, от величины поверхностного натяжения на границе штейн—шлак зависят размеры устойчивого зародыша и процесс коалесценции капель в расплавах, смачивание шлаков, флюсов и огнеупоров, а вместе с этим и кинетика взаимодействия шлаков с флюсом, пропитка и разрушение огнеупоров. Поверхностные свойства в значительной степени влияют на скорость большинства термотехнологических процессов, вспенивание шлаковых расплавов и выделение газов и металлов. [c.82]

Нефтяные дисперсные системы являются гетерогенными системами с высокоразвитыми поверхностями раздела фаз. В этой связи особое внимание при изучении нефтяных дисперсных систем уделяется поверхностным явлениям, в частности исследованию их структурно-механических свойств, обусловленных поведением компонентов нефтяных дисперсных систем на границе раздела фаз. С достаточной вероятностью предполагается, что ключевым вопросом в этих случаях является рассмотрение процессов сорбции-десорбции на межфазных поверхностях. С формированием межфазных слоев можно связать изменение качественных коллоидно-химических характеристик многих нефтяных сырьевых композиций, промежуточных и конечных товарных нефтепродуктов. [c.40]

Наиболее традиционным методом описания процессов переноса в пористых средах является квазигомогенное приближение, основанное на замене реальной дисперсной среды сплошной средой с эффективными характеристиками. При этом вводятся эффективные характеристики — коэффициенты переноса тепла и массы в объеме квазиоднородного пористого тела, эффективные константы скоростей реакций, причем гетерогенные реакции формально рассматриваются как гомогенные. При этом учет влияния геометрии поверхностей раздела фаз зачастую достигается применением соответствующей упрощенной геометрической модели строения э.ф.о. среды. Однако квазигомогенное приближение в ряде случаев оказывается недостаточно точным. [c.139]

Многие промышленные процессы основаны на реакциях между реагентами, находящимися в различных фазах. Подобные реакции осложняются тем, что реагенты до начала взаимодействия должны переместиться по крайней мере к поверхности раздела фаз. Следовательно, скорость гетерогенной реакции, кроме химических факторов, зависит также от физических факторов, влияющих на скорость массопередачи между фазами. К физическим факторам относятся [c.173]

Таким образом, в гетерогенном катализе окисления меркаптанов, во-первых, исключается разрушение катализатора в щелочной фазе, во-вторых, поверхность раздела фаз, где протекает реакция окисления, образуется развитой поверхностью носителя катализатора, а не интенсивным перемешиванием фаз, как в случае гомогенного катализа. Очевидно, что механизм реакции окисления высокомолекулярных меркаптанов на гетерогенном катализаторе не будет сильно отличаться от механизма гомогенного окисления, поэтому в этом разделе работы основное внимание будет уделено рассмотрению технологических аспектов процесса демеркаптанизации дистиллятов нефти. [c.64]

На практике наиболее часто встречается два типа гетерогенного катализа 1) процессы, катализатор которых находится в твердой фазе, а реагирующие вещества — в жидкой 2) процессы, катализатор которых находится в твердой фазе, а реагирующие вещества — в газовой. Реакция, как правило, происходит (а в некоторых многостадийных процессах — начинается) на границе раздела фаз, т. е. на поверхности твердого тела — катализатора. Гетерогенный процесс можно разделить на пять стадий 1) транспорт реагирующих веществ к поверхности катализатора (диффузия) 2) адсорбция реагирующих веществ на поверхности катализатора 3) реакция на поверхности катализатора 4) десорбция продуктов реакции с освобождением поверхности катализатора 5) транспорт продуктов реакции в объеме (диффузия). [c.277]

В этой главе рассматриваются в основном процессы массообмена, сопровождаемые гомогенными химическими реакциями в объеме реагирующих сред. Рассмотрению гетерогенных химических реакций на поверхности раздела твердое тело — газ и твердое тело — жидкость посвящена обширная литература. Роль гетерогенных химических реакций на поверхности раздела жидкость — жидкость и газ — жидкость в процессе массообмена обсуждается в данном разделе. [c.259]

Возникновение новых фаз. Рассматривая кинетику гетерогенных процессов, мы до снх пор предполагали (хотя и не оговаривали этого), что между взаимодействующими фазами имеется поверхность раздела и что не происходит образования никакой новой фазы, В действительности так и бывает во многих практически встречающихся процессах, например при испарении жидкости или твердого вещества с поверхности, при кристаллизации растворенного вещества из насыщенного раствора на имеющихся уже кристаллах этого вещества, при конденсации пара на поверхности данной жидкости или твердого вещества. [c.489]

Растворение твердого тела в жидкости, сопровождаемое химическим взаимодействием или при отсутствии его, может служить типичным примером гетерогенного процесса. Гетерогенные процессы характеризуются тем, что протекают или начинаются там, где вещества разных фаз соприкасаются, т. е. на поверхности раздела фаз. Для газов при нормальных условиях коэффициент диффузии составляет от 0,1 до I см сек, для жидкостей I см в сутки, для твердых тел эта величина порядка от I j i в год до 1 см в 100 лет. [c.425]

Пористые мембраны представляют гетерогенные системы с весьма развитой поверхностью раздела твердое тело (матрица)— газ. Известно, что состояние газа или жидкости вблизи поверхности раздела фаз отличается от свойств той же среды в большом объеме. Особенности поведения веществ в этой области принято называть поверхностными явлениями. Термодинамически поверхностные явления трактуются как проявление особого вида взаимодействия системы, которое характеризуется уменьшением свободной энергии Гиббса при переходе вещества из объемной в поверхностную фазу. Убыль свободной энергии Гиббса пропорциональна площади поверхности и количественно определяется работой, которую необходимо затратить на образование поверхности или перемещения массы из объема в поверхностный слой в изотермическом процессе. Следовательно, речь идет о существовании потенциала поверхностных сил. [c.42]

Чтобы лучше понять закономерности кинетики гетерогенно-ката-литических процессов, целесообразно рассмотреть специфические особенности катализа на поверхности раздела фаз. В гомогенном катализе катализатор выступает в молекулярной форме, в гетерогенном катализе катализатор выступает в форме совокупности большого числа молекул или атомов, образующих отдельную фазу. Так, например, в коллоидной частице платины сосредоточено 10 10 атомов, из них менее 1 % расположено на поверхности частицы. В скелетном никеле число атомов в частице радиусом 50 мкм равно 10 , из них только несколько процентов находится на поверхности раздела фаз. Следовательно, в гетерогенном катализаторе только незначительная часть атомов или молекул катализатора может непосредственно взаимодействовать с молекулами реагирующих веществ. С увеличением 5уд возрастает доля молекул или атомов, находящихся на поверхности раздела фаз, возрастает и каталитическая активность. Однако диспергирование катализатора до молекулярной степени дисперсности необязательно приведет к максимальной активности катализатора. Активность при этом может проходить через максимум и снижаться до нуля. Активные центры на поверхности катализатора могут включать несколько атомов или атомных групп. Их каталитическая активность может зависеть от атомов и молекул, находящихся во втором, третьем или п-м слоях атомов и молекул. Тогда переход к молекулярной степени дисперсности приведет к разрушению активного центра и к потере активности катализатора. В гомогенно-каталитических реакциях в растворах молекулы катализатора равномерно распределены по всему объему жидкой фазы. В гетерогенном каталитическом процессе молекулы или атомы, принимающие участие в элементарном каталитическом акте, сосредоточены в очень малом объеме, ограниченном поверхностью катализатора и толщиной слоя раствора (газа) Л, равной расстоянию, на котором начинают существенно проявляться силы притяжения между молекулами реагирующих веществ и поверхностью катализатора. Принимая /г 10 м и 5уд 100 м г"1, рассчитаем объем реакционного пространства, в котором протекает элементарный химический акт [c.636]

Основной областью применения газожидкостного псевдоожижения, по-видимому, являются процессы гетерогенного катализа с жидкими и газообразными компонентами в различных сочетаниях. Одной из определяющих стадий таких процессов является перенос вещества через поверхность раздела газовой и жидкой фаз. [c.672]

Отличительной особенностью коррозионных процессов является их сложность и многостадийность. Обычно коррозионный процесс состоит по меньшей мере из трех основных стадий 1) переноса реагирующих веществ к поверхности раздела фаз — к реакционной зоне 2) собственно гетерогенной реакции 3) отвода продуктов реакции из реакционной зоны. Каждая из этих основных стадий может в свою очередь состоять из элементарных стадий, протекающих последовательно и параллельно. [c.11]

Кинетика гетерогенных процессов. Во всяком гетерогенном процессе взаимодействие происходит на поверхности раздела между фазами или в непосредственной близости от нее. [c.487]

Для оценки эффективности возможных путей воздействия на скорость гетерогенной реакции очень важно знать, какая из стадий ее является в данных условиях наиболее медленной и, следовательно, определяющей скорость реакции в целом. В одних случаях этой стадией являются процессы диффузии того или другого компонента реакции из объема фазы к поверхности раздела или наоборот. В других —само химическое взаимодействие на поверхности раздела. Различие между этими случаями наиболее сильно проявляется в зависимости скорости реакции от температуры. Скорость диффузионных процессов изменяется с температурой сравнительно слабо (примерно на 1—3% на градус), а скорость химического взаимодействия—значительно сильнее (примерно на 10—30% на градус, в зависимости от энергии активации). [c.489]

Гетерогенный ката/ из. В гетерогенных каталитических процессах каталитическая реакция протекает на поверхности раздела фаз газ — твердое тело или жидкость — твердое тело, жидкость — газ. В качестве катализаторов выступают твердые тела — металлы, оксиды, соли, кислоты, нанесенные на носители, и др. Природа гетерогенных каталитических процессов определяется, во-первых, особенностями взаимодействия реагирующих молекул с поверхностью катализатора и, во-вторых, тем, что первичный каталитический процесс идет на поверхности раздела фаз в очень ограниченном реакционном объеме системы Поэтому во многих гетерогенных каталитических процессах существенную роль играют процессы переноса реагентов к поверхности раздела фаз и отвод от нее продуктов реакции. [c.616]

Наличие поверхности раздела между соприкасающимися фазами и свой-етва поверхностей раздела имеют весьма существенное значение в процессах испарения и конденсации, сорбции и десорбции, в гетерогенных реакциях, в явлениях катализа, трения, смазочного действия, адгезии и др. [c.328]

Механизм гетерогенных процессов сложнее гомогенных, так как взаимодействию реагентов, находящихся в разных фазах,, предшествует их доставка к поверхности раздела фаз и массообмен между фазами. Гетерогенный процесс представляет собой совокупность взаимосвязанных физико-химических явлений и химических реакций. Для количественной характеристики сложного технологического процесса в ряде случаев допустимо расчленение era на отдельные стадии и анализ каждой из них. Такой анализ позволяет, например, установить, в какой области— диффузионной или кинетической — идет процесс, и при расчете пренебречь той стадией, которая оказывает малое влияние, если только скорости диффузии и химических реакций не соизмеримы. [c.153]

Гетерогенная химическая реакция - процесс, протекающий на поверхности раздела фаз. [c.135]

Если в результате недостаточно интенсивного перемешивания или недостаточной скорости диффузии реагентов к поверхности раздела фаз и продуктов реакции от поверхности раздела фаз в системе возникает градиент концентрации реагентов или продуктов, то скорость может оказаться и не пропорциональной 5/1/. Поэтому строго можно утверждать лишь, что скорость гетерогенного гомофазного процесса зависит от отношения величины поверхности раздела фаз, на которой проходит химическое превращение, к объему реакционной смеси, не оговаривая при этом вид зависимости. [c.36]

При равновесии во всех частях системы должны быть постоянными давление и температура, так как в противном случае будут протекать процессы массо- и теплообмена между различными частями системы. Система может быть гомогенной, если свойства всех ее частей одинаковы или изменяются непрерывно от точки к точке. Система называется гетерогенной, если две или более гомогенных систем разделены поверхностями раздела. [c.229]

Гомогенной химической реакцией называется процесс, протекающий в одной фазе. Гетерогенной реакцией называется процесс, протекающий на поверхности раздела фаз. Любая реакция в растворе или реакция горения природного газа на воздухе будет гомогенной реакцией, реакция окисления в ЗОз на твердом катализаторе — гетерогенной реакцией. [c.309]

Поэтому, строго говоря, можно только утверждать, что скорость гетерогенного гомофазного процесса зависит от отношения поверхности раздела фаз, на которой происходит превращение, к объему реакционной смеси. [c.40]

Каталитическую активность гетерогенного катализатора характеризуют константой скорости реакции, отнесенной к одному квадратному метру поверхности раздела фаз реагентов и катализатора, или скоростью реакции при определенных концентрациях реагирующих веществ, отнесенной к единице площади поверхности. Промышленные катализаторы применяют в форме цилиндров или гранул диаметром несколько миллиметров. Гранулы катализатора должны обладать высокой механической прочностью, большой пористостью и высокими значениями удельной поверхности. Большую группу катализаторов получают нанесением активного агента, например платины, палладия, на пористый носитель (трегер) с высокоразвитой поверхностью. В качестве носителей применяют активированный уголь, кизельгур, силикагель, алюмогель, оксид хрома (П1 и другие пористые материалы. Носитель пропитывают растворами солей металлов, например Pt, Ni, Pd, высушивают и обрабатывают водородом при 250—500° С. При этом металл восстанавливается и в виде коллоидных частиц [л = (2 -f- 10) 10 м1 осаждается на поверхности и в порах носителя. Можно провести синтез катализатора непосредственно на поверхности носителя, пропитав носитель растворами реагентов, с последующей термической обработкой. Так получают катализаторы с металлфталоцианинами, нанесенными на сажу, графит и другие носители. Широко применяются металлические сплавные катализаторы Ренея. Их получают из сплавов Ni, Со, u, Fe и других металлов с алюминием в соотношениях 1 1. Сплав металла с алюминием, измельченный до частиц размером от 10" до 10" м, обрабатывают раствором щелочи, алюминий растворяется, остающийся металлический скелет обладает достаточной механической прочностью. Удельная поверхность скелетных катализаторов превышает 100 м г" . Такие катализаторы применяются в процессах гидрирования, восстановления и дегидрирования в жидкофазных гете рогенно каталитических процессах. [c.635]

Гетерогенный катализ. При гетерогенном катализе все изменения и превращения веществ происходят на поверхности раздела твердой фазы катализатора и газовой (паровой) фазы реагирующих веществ и в значительной мере связаны с явлением сорбции. Процесс можно расчленить на следующие пять этапов [c.215]

В случае гетерогенного гомофазного процесса, идущего на поверхности раздела фаз, изменение объема реагентов само по се,бе не изменяет числа актов химического превращения. В этом случае скорость реакции обратно пропорциональна объему системы. В то же время увеличение поверхности 5 раздела фаз должно привести к увеличению числа актов химического превращения, т. е. к увеличению скорости реакции. Если в системе обеспечено достаточно интенсивное перемешивание и не создается градиента концентрации в пределах реактора, то скорость должна быть пропорциональна 5. Следовательно, в такой системе [c.36]

Поверхностное натяжение [1—3]. Поверхностная энергия играет исключительно важную роль в большом числе самых разнообразных явлений. Свойства поверхности раздела сказываются прежде всего на испарении, сублимации и конденсации, так как при переходе вещества из одной фазы в другую его молекулы должны пройти через эту поверхность. В таких процессах, как адсорбция, диффузия, катализ, химические реакции в гетерогенных системах, вещество либо переходит через поверхностный слой, либо поглощается им, либо вытесняется из него в объем. Трение, смазочное действие и адгезия также связаны с поверхностными свойствами веществ. [c.5]

Если разность химических потенциалов всех реагентов на поверхности раздела и в глубине фаз стремится к нулю, т. е. подвод реагентов к поверхности раздела совершается с большой скоростью, то наиболее медленной стадией является межфазная реакция. Говорят, что реакция идет в кинетической области или —при кинетическом режиме. Если эта разность достигает максимально возможного значения хотя бы по одному из компонентов, то стационарный процесс протекает в диффузионной области и самой медленной его стадией является массопередача. Поэтому часто многие химически несходные процессы протекают по одинаковым диффузионным законам. В остальных случаях говорят о течении гетерогенного процесса в смешанной области, когда две или более стадии ограничивают его общую скорость. [c.277]

Привести примеры гетерогенных процессов, в которых межфазная реакция протекает на поверхности раздела твердой и газообразной фазы, твердой и жидкой фазы, двух твердых фаз. [c.286]

По зоне протекааия химического процесса реакции делятся на гомогенные и гетерогенные. Гомогенные реакции протекают в объеме какой-либо одной фазы, гетерогенные - на поверхности раздела фаз, наприме ), реагент - гетерогенный катализатор. [c.26]

Следовательно, гомогенные и гетерогенные реакции различают по зоне протекания самой химической реакции. Так, гомогенные реакции осуществляются в объеме одной фазы, а гетерогенные — на поверхности раздела фаз. Понятия фазового состояния компонентов реакции и зоны ее протекания не совсем однозначны, так как существуют гомофазные гетерогенные процессы (в частности, газофазные реакции на твердом катализаторе) и гетерофазные гомогенные реакции, когда реагенты находятся в двух несмешиваю-щихся жидких фазах, но реакция протекает только в объеме одной из фаз, куда второй компонент проникает из другой фазы за счет растворения. [c.99]

В тех случаях, когда скорости гетерогенных химических реакций, проводимых на твердых катализаторах, лимитируются диффузией реагируюищх веществ к зоне реакции, часто оказывается целесообразным применять тонко измельченные катализаторы для ускорения внутренней диффузии и создавать интенсивное перемешивание в зоне реакции с целью увеличения скорости внешней диффузии. Для систем жидкость — жидкость скорость реакции может лимитироваться диффузией молекул из объема к поверхности раздела фаз и через пограничный слой. Для интенсификации процесса в системах жидкость — жидкость увеличивают поверхность фазового контакта реагирующих веществ путем увеличения их степени дисперсности и интенсивного перемешивания. [c.273]

В. И. Касаточкина, который рассматривает графитацию как гомогенный процесс. Положения о фазовых состояниях гомогенной системы были развиты В. А. Каргиным и Г. Л. Слонимским [96] по отношению к полимерам. Под фазой они понимают гомогенную систему, находящуюся в термодинамическом равновесии. Гомогенная система, в которой нет поверхностей раздела между ее частями, может быть химически неоднородной. Понятие фаза не отождествляется с понятием агрегатное состояние . Так, твердые стеклообразные тела термодинамически являются жидкими фазами к твердым фазам относятся только кристаллические тела. Гомогенность понимается без учета неоднородностей, обусловленных молекулярным строением тела, и аморфный полимер считается гомогенным телом, а микрокристаллический полимер, в котором имеются неупорядоченные области, — гетерогенным. При этом авторы утверждают, что внутренние напряжения в полимере отражаются на форме кристаллов и ограничивают их рост. Пластинчатые и игольчатые формы вызывают меньше напряжений и потому быстрее растут. Развивающаяся кристаллизация приводит к минимуму внутренних напряжений и к наилучшим условиям для их релаксации, т. е. к уменьшению внутренней энергии. [c.203]

Для количественной оценки поверхностного сопротивления процессов массопередачи, сопровождаемых ассоциацией, диссоциацией или сольватацией молекул, Пратт [387] предположил, что на поверхности раздела фаз протекает обратимая реакция с порядком т в прямом направление и и в обратном. Для скорости гетерогенной реакции и поверхностного сопротивления Пратт получил вьфажения [c.262]

Любые гетерогенные процессы, например разложение или образование твердого химического соединения, растворение твердых тел, газов и жидкостей, испарение, возгонка и т. п., а также важные процессы гетерогенного катализа и электрохимические процессы, проходят через поверхности раздела твердое тело—газ, твердое тело—жидкость, твердое тело—твердое тело, жидкость— жидкость или жидкость—газ. Состояние вещества у поверхности раздела соприкасающихся фаз отличается от его состояния внутри этих фаз вследствие различия молекулярных полей в разных фазах. Это различие вызывает особые поверхностные явления на границе раздела фаз например на границе жидкости с газом или с другой жидкостью действует поверхностное натяжение. Поверхностное натяжение определяет ряд важных свойств, например шарообразную форму пузырьков газа или капель жидкос1и (в туманах, эмульсиях, при распылении расплавленных стекол, при образовании новых фаз и т. п.). [c.435]

Ввиду того что в гетерогенных процессах взаимодействие происходит на поверхности соприкосновения (поверхности раздела) фаз, скорость данного процесса при прочих равных условиях зависит от величины и состояния этой поверхности. Скорость возрастает при увеличении поверхности и прн проведении процесса в условиях, когда поверхность гсепрерывно обновляется, [c.489]

В случае гетерогенного гомофазного процесса, идущего на поверхности раздела фаз, изменение объема само по себе не меняет числа актов химического превращения, т. е. величину dNidt. Поэтому скорость такого процесса т обратно пропорциональна объему системы [c.39]

Катализаторы могут быть гомогенными или гетерогенными. В случае гетерогенных катализаторов химическая реакция идет на границе раздела фаз, образуемых катализатором и реаги- эующими веществами. Гетерогенный катализ является предметом специального раздела физической химии, рассматривающего химические и физико-химические процессы на поверхности раздела фаз, и выходит за рамки настоящего курса. [c.243]

Вследствие многообразия гетерогенные процессы трудно поддаются обобщению. В дальнейшем рассматриваются гетерогенные процессы с участием жидких и твердых фаз, а также электрохимические процессы. Полагаем, что твердая фаза являгтся сплошной (не раздробленной). Скорость гетерогенных реакций определяется количеством вещества, вступившего в реакцию или получившегося в ней на единице поверхности раздела фаз в единицу времени. При таком определении скорости она при стационарном течении процесса имеет смысл потока реагента, / (моль/м -с). [c.276]

Как правило, стадиями гетерогенного процесса являются подвод реагентов к поверхности раздела фаз адсорбция на поверхности двумерная диффузия на поверхности непосредственно реакция, проходящая, как обычно, через ряд стадий, состоящих — в свою очередь, — из элементарных актов десорбция и уиос продуктов реакции от поверхности в объем жидкой фазы. В объеме могут происходить последующие гомогенные реакции. Реакцию на поверхности часто называют межфазной. Совокупность всех перечисленных стадий и есть гетерогенный процесс. Скорость всего процесса равна скорости лимитирующей стадии. Если увеличить ее скорость, то скорость процесса возрастет. Ускорение быстрых [c.276]

Площадь поверхности, участвующей в диффузии, равна в гетерогенном процессе площади поверхности раздела фаз. Ее размером можно управлять, изменяя степень измельченностн фаз системы при измельчении по-, л г л [c.165]