Кинетика реакций в сложных системах

Скорость перехода компонента из одной жидкости в другую, не смешивающуюся с ней (например, из стали в шлак), часто определяется величиной конвективного перемешивания в обеих фазах, возникающего в результате разницы температур, выделения пузырьков газа и пр. В таких случаях распределение скоростей течения и концентраций на границе двух жидкостей представляется более сложным, чем при движении жидкости относительно твердого тела. В связи с этим изложенные выше представления о пограничном слое могут быть использованы лишь для качественного рассмотрения кинетики реакций в системе, состоящей из двух жидкостей. [c.376]

Теоретически существует другая возможность (кроме той, что указана в пунктах 3—5) использования экспериментальных результатов если ход Исследуемого явления удается описать в виде системы уравнений, то, решая ее для новых условий, можно определить ход явлений в этих условиях. В случае физико-химических процессов система уравнений, описывающих явление (например, кинетику реакции, тепло- и массообмен и т. д.), — это обычно система дифференциальных уравнений, которые не удается решить аналитически. Отсюда следует, что метод подобия имеет важное значение, хотя все чаще удается решать сложные системы уравнений благодаря использованию ЭВМ. [c.23]

Эмульсионная полимеризация. Эмульсионная полимеризация по сравнению с полимеризацией неразбавленного мономера или его растворов происходит в сравнительно сложных системах. Поэтому, несмотря на большое практическое значение подобных реакций, объяснение кинетики их (и особенно возможных, очень высоких скоростей полимеризации) появилось лишь недавно и все еще сравнительно неполно. [c.131]

Образование сложных эфиров при реакции бензилхлорида с твердыми солями в толуоле, катализируемой третичными аминами или четвертичными аммониевыми солями, также проходит в органической фазе и имеет первый порядок по субстрату и катализатору [94]. Кинетика замещения 81—83] и этери-фикации с использованием краун-эфиров в качестве МФК в системах жидкость/жидкость [55, 81—83] и твердая фаза/жидкость [73] также подтверждает общую схему механизма МФК. Реакцию между твердым фенолятом калия и алкилгалогенида-ми в толуоле могут катализировать даже линейные полиэфиры, связанные с полимерным носителем, и кинетика реакции оказывается точно такой же, как и с растворенным катализатором. Эти наблюдения указывают на возможность тесного контакта между смолой-носителем катализатора и твердой солью [74]. [c.54]

В прикладных исследованиях кинетики целесообразно применять только циркуляционные статические установки. Основное преимущество статических систем — отсутствие дозирующих устройств, недостаточно точная работа которых, как показали обследования, является, наряду с неточностями анализов, основным источником ошибок в исследованиях кинетики процессов. Замкнутость системы и возможность обеспечить высокую точность в определении количества вводимых реагентов позволяет сводить баланс вещества по разности, что очень существенно при изучении сложных реакций, где не все компоненты удается аналитически определять. В статических установках за один опыт снимается полная кинетическая кривая реакции при заданных начальных условиях с практически неограниченным числом точек, что значительно ускоряет весь процесс исследования. [c.404]

Если применять лучи, более богатые энергией, стационарная концентрация водорода повысится и может выделиться свободный водород, а также разложиться перекись водорода с выделением кислорода (это зависит от окислительно-восстановительного потенциала среды). Этот пример показывает, что даже в такой простой системе, как вода и водные растворы бромистого калия, под действием рентгеновских лучей происходит весьма сложный комплекс процессов. В других случаях в реакциях нередко принимают участие и атомы кислорода. Кинетика такого сложного сочетания взаимодействий еще мало изучена. [c.553]

Поскольку скорости реакции по каждому из компонентов могут быть выражены с помощью соотношений (V.4) через скорости отдельных стадий и тем самым через концентрации компонентов Х , выражения (V.109) образуют систему дифференциальных уравнений, описывающую зависимость [Х ] от i, т. е. кинетику реакции в открытой системе. Для получения уравнений кинетических кривых необходимо проинтегрировать эту систему дифференциальных уравнений. При этом можно предварительно исключить из этой системы диф( )еренциальных уравнений N — q концентраций с помощью (V.111), т. е., как и в случае сложных реакции в замкнутой системе, проводить интегрирование системы, число уравнений в которой равно числу линейно независимых стадий q. [c.236]

На аналоговой машине МН-7 из-за ограниченного числа операционных усилителей нельзя анализировать кинетику достаточно сложных реакций. Например, наличие в системе уравнений шести различных концентраций, четы рех констант скоростей и одного произведения концентра-164 [c.164]

Понятие о статистической частице . Классическое уравнение кинетики. Понятия концентрации и времени контакта для проточной системы. Кинетика реакций в проточных системах, кинетика сложной реакции, осуществляемой в системе с рециркуляцией. Уравнение кинетики, учитывающее переменность состава общего питания реактора при постоянном и строго определенном составе свежего питания. [c.29]

В тех случаях, когда реакционная система слишком сложна и измерение ключевых компонентов ее во время протекания реакции представляет большие трудности, когда работы должны быть проведены в сжатые сроки или отсутствуют достаточные экономические стимулы для изучения кинетики реакции, вместо кинетических исследований можно использовать метод, основанный на анализе поверхностей поведения системы. Этот метод позволяет эффективно и экономично оценить поведение системы при изменении до шести параметров в широких пределах. Однако он не дает возможности экспериментатору вычислить показатели системы при значениях температуры, давления и расхода, которые не могут быть экспериментально проверены при помощи наличного оборудования или аппаратуры. [c.26]

В-5. КИНЕТИКА РЕАКЦИИ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ [c.250]

В-5. Кинетика реакций в сложных системах [c.251]

Неотложная задача — разработка надежных и достаточно простых методов исследования кинетики гетерогенных процессов в сложных системах. В этой области не преодолен существенный разрыв между высоким уровнем общетеоретических построений и возможностями их применения для изучения кинетики конкретных процессов, но интенсивно развиваются феноменологические теории и расширяется круг методов [48 . Имеются успехи в развитии методов изучения быстрых реакций в растворах, а также в некоторых других разделах химической кинетики. Однако в целом пока сохраняется положение, при котором в связи с трудностью получения надежной кинетической информации сведения о механизме процессов во многих случаях получают не с использованием кинетических данных, а по результатам изучения промежуточных и конечных продуктов физическими или другими методами. [c.218]

В связи с биологическими применениями особый интерес представляет разыскание гомогенных химических колебаний в жидкой среде. Возможность наблюдения подобных явлений в замкнутой системе облегчается, если речь идет о колебаниях гомогенного катализатора, присутствующего в системе в малой концентрации. Пусть каталитическая реакция идет в две стадии в первой из них катализатор реагирует с исходным веществом и теряет свою активность, а во второй стадии происходит регенерация катализатора. При простой кинетике обеих стадий устанавливается стационарная концентрация активного катализатор а. Если же кинетика оказывается сложной, то возможна запаздывающая регенерация катализатора, что приведет к колебательному изменению его концентрации. [c.443]

Для реакций с более сложной кинетикой требуется анализ системы из более чем двух уравнений с соответствующим числом неизвестных, что не только усложняет вычисления, но и по существу представляет серьезную и интересную математическую задачу. Если же нельзя воспользоваться моделью идеального смешения, то возникает задача с пространственным распределением температуры и концентраций, т. е. при учете продольного перемешивания — система уравнений в частных производных, исследование которой еще значительно сложнее в математическом отно шении. [c.469]

В работе 1 был проведен анализ влияния процессов переноса на протекание сложной реакции в псевдоожиженном слое на примере двух последовательных реакций первого порядка. В настоящей работе этот анализ проведен для произвольной реакции, кинетика которой описывается системой линейных уравнений. [c.5]

Анализ условий протекания реакции на неизотермических гранулах в сочетании с кинетикой типа Лэнгмюра — Хиншельвуда содержится на стр. 184. Такой анализ сложен. Однако возможно рассмотрение неизотермической системы с простой кинетикой или изотермической системы со сложной кинетикой. Результаты анализа этих случаев зачастую позволяют судить о том, какова наиболее вероятная причина необычного поведения системы. Применение рисунков IV-3—IV-5 иллюстрируется Примером IV.4. [c.183]

Весьма важен вопрос о выборе контролируемого параметра при исследовании кинетики реакций. В простых газо-жидкостных процессах, в которых хорошо изучены направления химических превращений (например, реакции гидрирования непредельных соединений или восстановления нитросоединений водородом), контролируемым параметром может служить давление. Процесс в этом случае проводят статически в изохорических условиях, а скорости реакций измеряют по скорости изменения давления в системе. Математическая обработка полученных результатов достаточно проста. Сравнительно недавно стал применяться адиабатический метод исследования кинетики реакций [3, 4], когда контролируемым параметром является только температура. Метод основан на определении скорости разогрева адиабатического реактора и применим для экзотермических реакций. Для его использования нужно знать тепловые эффекты реакций и теплоемкости реагентов и продуктов. Хотя разработаны способы применения адиабатического метода для исследования сложных параллельных и последовательных реакций и даже для проточных систем [5], однако в этих случаях математическая обработка данных, да и сам эксперимент, становятся весьма затруднительными. Кроме того, надо иметь в виду, что принципиально при применении чисто адиабатического метода всегда есть опасность непредвиденного изменения направления реакции в момент достижения высоких температур, что сразу затрудняет расшифровку полученных данных. По всем этим причинам адиабатический метод пока не нашел широкого распространения. [c.343]

Отыскивается численное решение системы дифференциальных уравнений, описывающих кинетику реакции газофазного изотермического окисления метана по механизму, который рассматривается ниже. Используемый здесь алгоритм численного интегрирования с заданной степенью точности, который разработан для сложных химических реакций при любых соотношениях констант скоростей, входящих в систему уравнений кинетики, подробно изложен на стр. 12—24. [c.40]

Скорость любой химической реакции определяется сложной зависимостью между скоростью собственно химического процесса и таких физических факторов, как перенос массы и теплопередача. При расчетах делается допущение, что термодинамическое рассмотрение применимо как для химического равновесия, так и для кинетики суммарной реакции. Эффекты массопередачи можно рассчитать теоретически для определенных моделей реагирующих систем и сравнить результаты с соответствующими данными, полученными на промышленных и лабораторных установках. Эти данные говорят о влиянии таких параметров процесса, как скорость газового потока и температуры предварительного нагрева газа перед вводом в реактор [7] выявляется возможность видоизменения модели таким образом, чтобы она более точно соответствовала реальной реагирующей системе. Однако в большинстве работ по химической кинетике реакций газификации углеродов роль физических факторов, как правило, учитывается лишь частично или совсем не учитывается. Этот вопрос подробно рассматривается ниже. Следует заметить, что имеются большие расхождения кинетических данных различных авторов, что в значительной степени обусловлено неодинаковыми условиями опыта и трудностями, с которыми связан строгий учет всех сопутствующих физических факторов. [c.213]

Еще раз следует подчеркнуть, что важной особенностью предлагаемого механизма является стабилизация предшественника карбена, динамически связанного в форме тригалометилидного аниона на границе раздела фаз. Кинетика таких реакций и реакций алкилирования слабых кислот не исследована. Их изучение осложняется гетерогенностью системы, конкурентными реакциями, сложными равновесиями, а также общими ограничениями, связанными с получением линейных зависимостей для констант скоростей второго порядка (см. [10]). Однако, несмотря на все эти трудности, известные факты, по-вцдимому, согласуются с рассмотренным выше механизмом. [c.63]

Эта глава посвящена простым реакциям, т. е. реакциям, протекание которых можно достаточно хорошо описать всего одним кинетическим уравнением в сочетании со стехиометрическим соотношением и условиями равновесия. Для таких реакций избирательность задана и постоянна следовательно, основным фактором, определяющим расчет реактора, является его размер, необходимый для. достижения заданной производительности. Кроме того, в данной главе изложены вопросы сравнения размеров одиночных реакторов с размерами реакторов в сложных системах, содержащих ряд реакционных аппаратов в различных комбинациях (сначала для необратимых реакций п-го порядка, а затем для реакций с более сложной кинетикой). В конце главы расскотрены уникальные по свойствам автокаталитические реакции. Расчет сложных реакций, для которых решающим фактором является избирательность процесса, приведен в следующей главе. [c.131]

Во-в 1 орых, ввиду все более и1ирокого использования открытых систем для изучения кинетики реакций, в частности для измерения скоростей процессов в реакторах идеального смешения по концентрации компоне тов в стационарном режиме, уже в гл. II вводится понятие открытой системы. Поэтому кинетические закономерности реакций в открытых системах рассматриваются параллельно с соответствующими закономерностями для реакций простых типов и сложных реакций в гл. IV и V нового издания, а не объединены в одну главу. [c.5]

Точное рассмотрение кинетики процесса удаления сернистых соединений требует решения сложной системы дифференциальных уравнений. Предварительная оценка кинетики термообессерива-ния показывают, что ограничивающей стадией является разложение серауглеродного комплекса, которое может интенсифицироваться либо повышением температуры, либо подачей в зону реакции углеводородных газов [3, 4]. [c.225]

Книга вводит читателя в увлекательную науку о превращениях веществ. Простота изложения материала не требует от читателя высокого уровня подготовки в области математики, химии и термодинамики. Достаточно знания основ этих наук. Издание включает три части соответственно об эмпирической кинетике, элементарной теории одностадийных реакций, кинетике сложных цигслических процессов (цепных и каталитических), а также о кинетике реакций в сложных системах. Такими системами являются природные системы атмосфера, вода, почва и живые организмы. Лишь для атмосферы возможно описание динамики химических превращений без учета биологических факторов, что и представлено в заключительной главе. [c.2]

Для анализа кинетики реакции ксантогенирования в широких интервалах параметров, когда уравнения реакций целых порядков из-за гетерогенности системы неприменимы, наиболее целесообразным является применение уравнения реакций нулевого порядка [2, 11]. Оно справедливо для малорастворимых реагентов, если они присутствуют в избытке в другой фазе. Классическим примером такой реакции является омыление сложного малорастворимого эфира в воде, концентрация которого будет поддерживаться постоянной за счет постоянного восполнения из несмешивающего-ся эфирного слоя [30, с. 468]. Поскольку концентрация реагента в зоне реакции постоянна, то скорость реакции также постоянна и является, по-существу, константой скорости реакции. Процесс ксантогенирования, особенно в начальной его стадии, когда в избытке имеется жидкий СЗг, принадлежит к этому типу реакций. [c.90]

Весьма удобным методом решения сложных задач, возникающих в статистической теории полимеров, является метод Мон-те-Карло [41, 42]. В последние годы он находит все более широкое применение в таких областях, как расчет конформаций макромолекул [42], динамики полимерных цепей [43—47], кооперативных взаимодействий в макромолекулярных системах [48]. Метод Мон-те-Карло может применяться и для расчета кинетики реакций вообще [49]. В работах Платэ и Литмановича [36, 37, 50, 51, 55, 56] и Клеспера [39, 40] была показана возможность применения метода Монте-Карло и для расчета кинетики реакций макромолекул. [c.100]

Термическое гидродеалкилирование представляет собой сравнитель- Ю простой процесс. Кинетика реакции достаточно хорошо изучена она сопровождаетсн лишь немногими нежелательными побочными реакциями. Отсутствует проблема поддержания активности катализатора, для удаления углеродистых отложений можно ограничиться простыми механическими методами. Достигается превосходная избирательность превраще- шя алкилароматических углеводородов в ароматические. Однако наряду с этими преимуществами термического гидродеалкилирования следует учесть и необходи.мость применения весьма высоких температур. Возможность нерегулируемого нарастания температуры требует сложной системы управления реакцией. Значительные трудности могут возникнуть к при конструировании реактора в связи с необходимостью предотвратить забивание выходных секций коксом. Для работы ири очень высоких температурах необходимы специальные легированные стали. Наконец, при термическом гидродеалкилировании не достигается столь полного гидрообессеривания, как при каталитическом, и приходится уделять дополнительное внимание качеству продукта. Разумеется, можно предварительно обессеривать сырье, но это должно проводиться очень осторожно, так как при термическом гидродеалкилировании превращение гидронафталинов в нафталины проходит неизбирательно и большинство процессов гидроочистки сопровождается заметным гидрированием нафталинов. [c.224]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология