Влияние перемешивания на протекание химического процесса

Кинетический расчет хемосорбционных аппаратов характеризуется особенностями, которые необходимо учитывать при математическом описании и моделировании процессов массопередачи с химической реакцией. Основные трудности расчета заключаются в решении следующих задач 1) необходимо учитывать изменение не только движущей силы процесса, но и коэффициента массопередачи по высоте аппарата 2) необходимо учитывать влияние реальной структуры потоков на эффективность хемосорбционного процесса. Таким образом, в общем случае задача сводится к созданию, метода расчета, учитывающего протекание химических реакций в диффузионно-реакционном слое и в основной массе жидкости и отражающего специфическое влияние продольного перемешивания потоков на скорость хемосорбционного процесса. [c.144]

Для хемосорбционных процессов влияние структуры потоков на эффективность массообмена зависит от области протекания химической реакции. Поэтому метод аддитивности диффузионных и гидродинамических ВЕП нельзя признать в этом случае достаточно перспективным. По существу требуется найти поправочные коэффициенты, отражающие индивидуальность конкретного диффузионно-химического процесса. Использование для этого решения уравнения материального баланса с учетом протекания химической реакции и продольного перемешивания фаз уже само по себе явилось бы ответом на вопрос о влиянии структуры потоков на эффективность хемосорбционного процесса и не требовало бы привлечения принципа аддитивности. Такая задача рассмотрена в гл. 5. [c.170]

На протекание химических реакций не нулевого порядка и процессов массопереноса существенное влияние оказывает рассеяние вещества (продольное перемешивание) вдоль потока в химическом реакторе (массообменном аппарате) [150]. [c.104]

Характер катализатора и температурного режима окислительного процесса определяет выбор типа реактора. При наличии износоустойчивого катализатора более эффективными, как правило, являются реакторы кипящего слоя, позволяющие приближаться к оптимальному температурному режиму при отсутствии перегревов или переохлаждений в различных зонах слоя катализатора. С большой осторожностью, после тщательного изучения, следует применять метод кипящего слоя для процессов, в которых целевым является продукт неполного окисления, например, формальдегид при окислении метана или метанола. В таких случаях возможно увеличение химических потерь исходного вещества в результате вредного влияния перемешивания газовой фазы в кипящем слое, а также вследствие протекания побочных гомогенных реакций в свободном объеме, который в кипящем слое всегда больше, чем в неподвижном. [c.117]

Однако циркуляция имеет и недостатки во-первых, необходим дополнительный насос во-вторых, увеличивается вредное влияние перемешивания реагентов. Характер протекания химической реакции в трубчатом аппарате иллюстрируется рис. 2.32. Кривая ОВ соответствует течению процесса в условиях идеального вытеснения, т. е. в трубчатке без циркуляции и при турбулентном режиме движения смеси. Как будет показано далее, только при турбулентном режиме трубчатку можно считать аппаратом идеального вы- [c.47]

Однако циркуляция имеет и недостатки 1) необходим дополни- тельный насос 2) увеличивается вредное влияние перемешивания реагентов. Характер протекания химической реакции в трубчатом аппарате иллюстрируется рис. 2 36. Кривая ОАВ соответствует течению процесса в трубчатке с циркуляцией. При циркуляции части продуктов концентрация их на входе в. аппарат скачком возрастает до значения [c.42]

Следует отметить, что в замкнутом реакционном объеме всегда имеется циркуляционное движение реагентов (циркуляционные потоки), обусловленное конвективным массообменом. Но характер изменения показателей технологического режима не зависит от интенсивности циркуляции и перемешивания. Например, для гетерогенных процессов в случае отсутствия перемешивания перенос вещества к поверхности контакта фаз будет определяться молекулярной диффузией, и кривые изменения во времени концентрации и степени превращения (рис. 6.2) могут иметь лишь более пологий вид по сравнению с процессом, протекающим в условиях интенсивного перемешивания. Если скорость химической реакции меньше скорости подвода реагентов за счет молекулярной диффузии, то применение перемешивания вообще не окажет влияния на изменение показателей процесса во времени. Как отмечалось в главе 5, это характерно для протекания процессов в кинетической области. [c.96]

Скорость десульфурации чугуна оказывается связанной с вязкостью используемых шлаков. Однако вязкость шлака меняется одновременно с изменением химического состава шлака, и следовательно, нет достаточных оснований для решения вопроса о том, определяется ли скорость процесса условиями диффузии или протеканием химической реакции иа границе раздела металл — шлак. На этот вопрос можно ответить, если будут известны данные о влиянии перемешивания металла и шлака на скорость десульфурации. [c.75]

Если бы протекание химической реакции восстановления окислов железа определяло скорость десульфурации, то механическое перемешивание не могло бы ускорить этого процесса и не могла бы в суш,ественной мере измениться скорость десульфурации чугуна. Поскольку, однако, скорость десульфурации возрастает при перемешивании реагирующих фаз, можно полагать, что реакции (24) и (25) не являются медленными в процессе удаления серы из чугуна, хотя реакция (24) и является, повидимому, одной из самых медленных химических реакций в системе металл — шлак. Остается предположить, что десульфурация лимитируется диффузионными процессами. Поскольку сера и кислород находятся в одной группе периодической системы Д. И. Менделеева, можно предположить, что скорость их диффузии в шлаках обратно пропорциональна ионным радиусам и коэффициент диффузии серы в шлаке ниже, чем кислорода. Поэтому более вероятно, что скорость процесса десульфурации определяется диффузией иона серы в шлаке. Наличие градиента концентрации серы в шлаке вызывает существование перепада концентраций других ионов в шлаке. При этом, очевидно, в любой точке шлака должно соблюдаться условие электронейтральности. Поскольку перемешивание оказывает сильное влияние, очевидно, что скорость всех химических реакций, имеющих место в процессе десульфурации, достаточно велика и на границе раздела металл — шлак поддерживается состояние равновесия. Следовательно, и реакция [c.92]

Если доля обрыва цепей на поверхности пренебрежимо мала или если поверхность благоприятствует протеканию процесса в нужном направлении (инициирует радикалы, разлагает побочные нестабильные промежуточные продукты и т. п.), то здесь интенсификация теплоотвода и оптимизация реакции достигается максимальным усилением перемешивания и особых проблем не возникает. Иначе обстоит дело при вредном влиянии поверхности за счет обрыва цепей или разложения активных промежуточных продуктов. Тогда направления интенсификации теплообмена и повышения скорости и (или) селективности реакции противоположны. Эту противоположность нельзя обычно устранить каким-либо покрытием поверхности, поскольку, как правило, неактивные в химическом плане поверхности (фосфорные, борные или силикатные эмали) мало теплопроводны. Кроме того, часто вообще не удается подобрать инертное покрытие. В таком случае задачу надо решать расчетом, подбирая решение, оптимальное в химическом или экономическом смысле. Основой такого решения будет математическая модель реактора, представляющая собой систему кинетических уравнений вида (2.5), дополненную уравнениями гибели радикалов на стенке и (или) разложения на стенке кинетических промежуточных продуктов реакции. Без уточнения механизма реакции такую систему с учетом принципа Боденштейна для проточных аппаратов полного смешения (более частый [c.103]

В процессах химических превращений полимеров следует избегать применения высоких температур, концентрированных кислот и щелочей, а тем более окислителей. Полимераналогичные превращения рекомендуется проводить в атмосфере азота. Эти предосторожности необходимы для уменьшения возможности протекания процессов деструкции, которые могут привести к разрыву макромолекулярных цепей (т. е. к понижению их среднего молекулярного веса), к появлению новых разветвлений (т. е. к изменению структуры цепей) и, наконец, к различным нежелательным побочным процессам в результате вторичных реакций между функциональными группами. С повышением температуры реакционной смеси, увеличением интенсивности перемешивания и при введении даже очень небольшого количества окислителей деструктирующее влияние кислорода усиливается. [c.205]

Более или менее интенсивное перемешивание ожижающего агента в псевдоожиженном слое оказывает значительное влияние на протекание химических реакций [55, 211, 212, 297, 313, 314, 328, 329, 331, 665], так как перемешивание приводит к снижению двил<ущих сил процесса, т. е. к заметному уменьшению скорости химических реакций. При этом в ряде случаев вредное влияние обратного перемешивания ожижающего агента не компенсируется увеличением степени использования внутренней поверхности катализатора (т. е. преодолением диффузионных осложнений, характерных для работы с крупными зернами катализатора в неподвижном слое). При конструировании реакторных устройств важно учесть и свести к минимуму отрицательное влияние 1знутренней циркуляции в псевдоожиженном слое. [c.214]

Процесс получения высокочистых продуктов методом противоточной фракционной кристаллизации изучен в [27-34]. В работах показано, что при температурах, близких к температуре плавления кристалла, нельзя не учитывать диффузию примеси в твердой фазе. Диффузия твердой фазы является тем фактором, который определяет скорость протекания процесса очистки твердой фазы в колонном аппарате. В процессе очистки наблюдается рост кристаллов [31, 32]. Укрупнение кристаллов снижает эффективность процесса глубокой очистки веществ. Положительное влияние перекристаллизации в данном случае невелико, поэтому в [27, 31] пpeдJЮжeнo проводить процесс в условиях, препятствующих росту кристаллов. Для борьбы с этим негативным явлением предложено проводить дробление кристаллов при помощи ультразвука [27, 29]. В то же время и продольное перемешивание [27, 30] приводит к снижению разделительной способности колонны. При этом отрицательное влияние обратного перемешивания будет сказываться тем сильнее, чем меньше размер кристаллов. Результаты данных исследований используются для колонных аппаратов небольших размеров при получении продуктов повьшден-ной химической чистоты. [c.311]

Скорость окисления зерна чистого молибденита при 600 С 0,009 мм мин [15, 17]. Эта величина практически имеет лишь ориентировочное значение, так как на процесс окисления МоЗ в различных условиях обжига концентратов накладывается влияние как инертных, так и химически активных в этих условиях веществ. Окисление ускоряется при хорошем контакте сульфидов с кислородом воздуха. В частности, затрудняют доступ кислорода пленки веществ, могущих образоваться на недообожженном зерне МоЗг- Перемешивание и пересыпание концентрата или псевдоожижение (обжиг в кипящем слое) улучшают соприкосновение частиц сульфида с кислородом воздуха и затрудняет соприкосновение твердых частиц между собой. Последнее мешает протеканию твердофазных реакций. Таким образом, по сравнению с муфельными и отражательными печами обжиг в печах вращающихся, многоподовых и особенно в печах кипящего слоя происходит интенсивнее. Но при этом и большее количество М0О3 возгоняется при более низкой температуре. [c.551]

В настоящее время механизм воздействия ультразвука на химические и электрохимические процессы выяснен недостаточно. Существует лишь ряд предположений. Очевидно, что влияние ультразвука объясняется кавитационными явлениями, интенсивным перемешиванием при этом жидкости, мгновенно меняющимися перепадами температур и давлений, электрическими явлениями, возникающими при кавитации. Некоторые авторы отмечают, что ультразвук влияет на энергию дегидратации ионов, способствует преимущественной ориентации ионов и молекул, принимающих участие в электродных реакциях, уменьшению градиента концентрации разряжающихся ионов в прика-тодном слое электролита, повышению предельного тока диффузии и в целом влияет на поляризацию электрода. Ультразвук оказывает также диспергирующее и десорбирующее действие при обработке изделий в жидкостях, что может влиять на протекание собственно электрохимической 1стадии электродного процесса. [c.103]

Вместе с тем протекание реакции зависит, как правило, не только от термодинамических свойств реагирующей системы. Прежде чем перейти в равновесное состояние, определяемое термодинамикой реакции, система проходит через ряд промежуточных состояний. Скорость прохождения системой этих стадий определяется кинетикой процесса скорость установления равновесного распределения энергии по степеням свободы — физической кинетикой, скорость установления равновесного химического состава — химической кинетикой. При этом спецификой плазмохимических реакций является сильное взаимное влияние факторов физической и химической кинетики. Конечная скорость установления равновесного распределения энергии по различным степеням свободы в ряде случаев ограничивает возможность применения классических методов химической кинетики, основанных на предположении о максвелл-больцмановском распределении эиергии в реагирующей системе. Но и в тех случаях, когда методы химической кинетики могут считаться применимыми, исследование химической кинетики системы затрудняется тем, что сравнительно высокие при рассматриваемых температурах скорости химических реакций могут весьма существенно зависеть от скорости физических процессов, таких как диффузия — молекулярный и турбулентный перенос, макроскопическое перемешивание компонентов реагирующей системы. Изучение плазмохимического процесса предполагает, в общем случае, исследование элементарных актов соударений при условии кТ Е термодинамики, физической и химической кинетики процесса, а также вопросов газодинамики перемешивающихся потоков реагирующих веществ с учетом взаимоосложняющих воздействий всех этих факторов друг на друга. Сложность такой постановки задачи очевидна. Поэтому правомерно принять некоторое физически осмысленное упрощение отдельных сторон вопроса, разграничение отдельных факторов и их взаимных влияний. [c.412]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология