Условия превращений и скорость реакций

При исследовании кинетики реакций весьма важен вопрос о выборе контролируемого параметра. 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 случав проводят статически в изохорических условиях, а скорости реакций измеряют по скорости изменения давления в системе. Математическая обработка полученных результатов достаточно проста. Для сравнительно простых реакций можно применять адиабатический метод исследования кинетики [4—6], когда контролируемым параметром является только температура. Метод основан на определении скорости разогрева (охлаждения) адиабатического реактора и применим для сильно экзотермических (или эндотермических) реакций. Для его использования нужно знать тепловые эффекты реакций и теплоемкости реагентов и продуктов. Надо, однако, иметь в виду, что при применении чисто адиабатического метода всегда есть опасность непредвиденного изменения направления реакции по мере повышения температуры, что сразу затрудняет расшифровку полученных данных. Гораздо большую перспективу имеет применение для исследования каталитических процессов метода неизотермического эксперимента, где наряду с анализом веществ производится замер профиля температуры по длине слоя катализатора или по ходу опыта. [c.403]

Скорость химической реакции определяется типом химического превращения (какие связи и как они преобразуются в элементарном акте), строением реагентов к условиями проведения реакции (среда, температура). Если тип химической реакции один и тот же, то в одинаковых условиях константа скорости реакции зависит от химического строения реагентов, а в превращениях сходных по структуре молекул [c.177]

Соотношение (111,213) совпадает с выражением (111,120), использованным в примере III-8 для расчета оптимального температурного профиля в реакторе идеального вытеснения при той же реакции. Однако если в примере II 1-8 из этого соотношения выводилось условие максимизации скорости реакции, что эквивалентно требованию обращения в нуль производной dw /dT в подынтегральном выражении во всем интервале интегрирования, то в рассматриваемом случае подынтегральное выражение не может обращаться тождественно в нуль во всем интервале, так как на основании зависимости (III, 199) температура в зоне реакции определенным образом связана со степенью превращения. [c.133]

Расчет степени превращения по термодинамическим данным, описанный в разделе VI, позволяет определить максимально возможный выход, не давая, однако, никакой информации о скорости процесса. Такие термодинамические расчеты относятся к условиям равновесия, когда результирующая скорость равна нулю. Теоретически достижение равновесия невозможно в конечное время проведения процесса, и степень превращения всегда несколько ниже, чем при равновесии. Чтобы промышленный процесс был экономичен, время его проведения должно быть ограничено. Чем оно короче, тем большее количество исходных веществ может быть переработано установкой или тем меньшие размеры должно иметь оборудование, предназначенное для получения заданного количества продукта. Из этого следует, что для окончательного выбора химической концепции метода необходимо знать зависимость скорости реакции от параметров проведения процесса, т. е. кинетику процесса. [c.203]

Химическое превращение может происходить непосредственно в момент столкновения или после того, как столкнувшиеся молекулы разойдутся. Продолжительность столкновения составляет iO —10 сек, время жизни возбужденной молекулы порядка 10- сек, а промежуток между двумя соударениями при нормальных условиях равен в среднем 10 ° сек. В зависимости от того, какое время требуется для осуществления химического превращения, скорость реакции может зависеть или нг зависеть от скорости дезактивации. [c.72]

Т. е. для одних и тех же условий константа скорости реакции во взвешенном слое катализатора в 1,75 раза больше, чем в фильтрующем. С увеличением заданной степени превращения соотно- [c.161]

Вначале была изучена зависимость скорости реакции окисления железа от скорости подачи пара. Опыты проводились в условиях, когда скорость реакции не зависела от скорости подачи пара и соответствовала истинной скорости реакции превращения железа в магнитную окись железа. [c.326]

Кинетика и механизм реакции изомеризации зависят от типа катализатора и условий проведения реакции. В условиях гетерогенного катализа реакция изомеризации парафинов протекает по термодинамически контролируемому механизму [11]. Количественной оценкой кинетических параметров реакционной способности углеводородов является константа скорости превращения углеводорода в изомерный углеводород или смесь изомеров. Изучение путей этих превращений и состава промежуточных продуктов связано с изучением механизма реакции. [c.14]

Вследствие малой величины степени превращения можно считать в первом приближении, что все зерна катализатора работают при одинаковых условиях, а скорость реакции можно рассчитать по алгебраическому уравнению материального баланса. [c.47]

В темноте и при низкой температуре (ниже —300°) такая реакция не осуществляется единственным замеченным в этих условиях превращением является реакция, протекающая на стенках сосуда, т.е. гетерогенно каталитическая. Протекание реакций на стенках сосуда устанавливается по тому признаку, что их скорость пропорциональна поверхности сосуда (например, скорость возрастает при введении осколков стекла в реакционный сосуд) и сильно зависит от характера стенки. [c.205]

Кроме мероприятий по предотвращению пожаров и взрывов лри проектировании необходимо учитывать и ряд других возможных опасных ситуаций. Например, несовместимость сырья или химических компонентов процесса, в результате которой могут возникнуть неизвестные или неконтролируемые источники энергии. Неконтролируемая энергия может выделяться при экзотермической реакции, быстром разложении веществ и других превращениях, что приводит к повышению давления, температуры, скоростей реакции выше предполагаемого уровня. Необходимо предупреждать возможность смешения воды, например, с горячими нефтепродуктами или другими средами, потому что даже при атмосферном давлении вода, соприкасаясь с горячими продуктами, испаряется, увеличиваясь в объеме в несколько тысяч раз. С некоторыми веществами вода бурно реагирует с выделением большого количества тепла. Ошибочное смешение разных веществ в условиях, когда необходим жесткий контроль, может привести к образованию нежелательных вредных веществ. [c.30]

В гомогенной газовой и жидкой системе с интенсивным перемешиванием скорость превращения обусловлена скоростью реакции. В следующей части данного раздела книги мы коснемся вопросов, относящихся к превращениям в потоке движущихся реагентов, а также рассмотрим влияние интенсивности перемешивания и неизотермических условий проведения превращений в разных типах реакторов на достигаемый результат процесса. [c.242]

Константа скорости реакции в длительных опытах с подъемом температуры для обеспечения постоянной степени превращения в условиях нарастающей дезактивации катализатора может быть определена из следующего уравнения [59] [c.77]

В противном случае степень превращения Хд просто недостижима из-за разогрева реагирующей смеси в ироцессе реакции до равновесной температуры Т . Если же входная температура смеси выбирается с учетом условия (111, 197), то для достижения нужной степени превращения в реакторе х значение может оказаться таким низким, что реакция вообще не пойдет при данной температуре либо потребуется чрезмерное увеличение размеров аппарата вследствие малой скорости реакции в его начале. [c.123]

Соответственно изменению п с температурой будет изменяться и энергия активации реакции (О ). Таким образом, при жидкофазном окислении углеводородов в условиях, когда зарождение цепей происходит преимущественно по гомогенному механизму, может существовать такая температура, при которой скорость реакции образования свободных радикалов будет наибольшей. Соответственно при небольших временных превращениях, когда в целом скорость цепного процесса определяется скоростью наиболее медленной стадии — зарождения цепей, скорость окисления также будет характеризоваться экстремальной температурной зависимостью. [c.37]

В области отрицательных значений температурного коэффициента по мере повышения температуры и снижения скорости реакции уменьшается выход кислородных соединений и увеличивается содержание олефинов, особенно пропилена. Согласно наблюдениям автора, при высоких отношениях углеводорода к кислороду, т. е. в условиях очень ограниченной конверсии углеводорода, минимальная скорость реакции соответствует максимальному образованию пропилена относительно превращенного углеводорода. Эта закономерность справедлива также для случая получения н-бутилена из н-бутана и изобутилена из изобутана. [c.330]

При крекинге газойля с получением бензина реакция сначала имеет первый порядок, но по мере увеличения степени превращения порядок реакции приближается ко второму . В промышленных условиях диффузия, по-видимому, не влияет на скорость реакции. По этому вопросу имеются хорошие обзоры . [c.335]

Гетерогенная модель. Если скорость процесса массопередачи мала или сравнима со скоростью реакции Гел, то равновесие между газом и жидкостью не достигается нигде в объеме аппарата. Поэтому для расчета степени превращения уравнения (5.13) и (5.14) должны быть решены одновременно. В этом случае конверсия строго зависит от величины межфазной поверхности а, и выбор условий проведения процесса более сложен, чем в первом случае. Типичными примерами таких ситуаций являются процессы абсорбции, сопровождающиеся химической реакцией абсорбируемого компонента в жидкой фазе. [c.241]

Поскольку часть молекул А, взаимодействующих с катализатором в общей реакции а, расходуется на каталитическое превращение Ь, то скорость реакции дезактивации с ниже, чем в отсутствие каталитического превращения Ь. Этот эффект тем сильнее, чем больше доля молекул, превращающихся по каталитическому пути а, т. е. чем больше каталитическая активность данного центра К. Это может практически полностью подавить реакцию (I). При прочих равных условиях стабильность и соответственно стационарная концентрация активных центров определяются их каталитической активностью. Чем больше активность участков данного типа, тем больше их стационарная концентрация на поверхности катализатора при катализе. [c.302]

Из кинетической теории газов была выведена теория бинарных соударений для реакций в газовой фазе. В смеси двух газообразных веществ А и В их молекулы должны столкнуться, чтобы между ними произошла химическая реакция. Было показано, что частота столкновений Z пропорциональна произведению концентраций [А] [В]. При условии, что каждое соударение приводит к химическому превращению, скорость реакции будет равна частоте соударений. Частота столкновений между молекулами определена теоретически. В этом случае Скоросп. реакции константа скорости бимолекулярной реакции в газо-иаиного меньше частоты вой фазе должна быть порядка 10" дм -моль -соу и1рС11ий -с . Хотя действительно есть реакции, константа скорости которых такого порядка например [c.338]

Харгрий и Морис изучили действие различных условий на скорость реакции и влияние введения продуктов неперекисного характера на течение ранних стадий окисления. Исследователи установили, что при окислении олефинов различного строения до небольшой глубины превращения (2% поглощенного О2) выход перекиси зависит от активности а-метиленовых групп молекулы олефина. Так, 1,4-диены и фенилалкены дают гидроперекиси почти количественно, однако в случае окисления алифатических олефинов выход гидроперекиси изменяется от 42 до 100% чем более высокозамещенным является окисляемое соединение и чем ближе к концу цепи расположена двойная связь, тем он меньше. [c.471]

Каталитические реакции, применяемые в большом масштабе в качестве промышленных процессов, являются в большинстве случаев гетерогенными. Хотя каталитические реакции этого типа уже рассматривались в предыдущих главах, тем не менее здесь будут изложены некоторые специфические случаи гетерогенных каталитических реакций, чтобы показать различия между гетерогенной и гомогенной системами. Для объясне-нения ускоряющего действия катализаторов в гетерогенных системах были предложены различные механизмы, именно 1) катализатор периодически окисляется и восстанавливается [514] 2) электроны, излучаемые из катализатора, ионизируют газы (реагируюыще компоненты), делая их способными реагировать [264], 3) реагирующие компоненты адсорбируются на катализаторе, причем более быстрое превращение происходит благодаря увеличению концентрации на поверхности [154, 177, 178, 470] или созданию условий повышения скорости реакции, и 4) изменяется молекулярное состояние реагирующих компонентов (образование атомов) [55, 514]. Наиболее вероятной причиной ускорения реакции считалась адсорбция газов на катализаторе. В гетерогенном газовом катализе, например, при окислении двуокиси серы в серную кислоту с применением различных катализаторов — платины или ванадиевой и мышьяковой кислот, экспериментально измеряемая скорость реакции — это скорость, с которой сернистый ангидрид диффундирует через слой адсорбированной трехокиси серы, в то время как газы, достигая поверхности катализатора, реагируют почти мгновенно. В противоположность этой группе гетерогенных каталитических реакций имеется другая группа, в которой реагирующие вещества образуют с очень большой скоростью адсорбционный слой на катализаторе, в котором происходит химическая реакция с небольшой скоростью. [c.176]

Прежде чем анализировать те последствия, к которым приво дит элементарный процесс передачи цепи с разрывом в процессах полимеризации и сойолимеризации, необходимо строго доказать его существование, т. е. показать, что в реальных условиях константа скорости реакции (6) соизмерима с константой скорости роста цепи (кр) или в некоторых случаях даже больше кр. В противном случае в кинетике полимеризации эта реакция большого значения иметь не будет, хотя понятна ее решающая роль в дальнейших превращениях уже готового полимера. [c.435]

Применяют рециркуляцию непревращенного газойля, вследствие чего можно ограничить степень превращения за один проход до уровня, при котором заметное протекание нежелательных реакций не наблюдается. Зависимость выхода бензина при крекинге без рециркуляции от продолжительности реакции представлена на рис. 17. Наличие почти линейного участка на этой кривой убедительно доказывает протекание главным образом реакции первого порядка. Однако при чрезмерно большой продолжительности реакции (высокой жесткости условий) начинается разложение бензина со скоростью, превышающей скорость его образования, и общий выход бензина снижается. Кроме того, при этих условиях увеличивается скорость реакций коксообразо-вания. Поэтому при процессах термического крекинга с рециркуляцией крекинг свежего сырья проводят в более мягких условиях, чем требуемые для получения максимального выхода бензина при варианте без рециркуляции. Это не означает, однако, что приходится идти на снижение выхода бензина, так как при работе с рециркуляцией максимальный выход бензина все же выше, чем при варианте без рециркуляции. [c.179]

Для адиабатического реактора, рассмотренного в разд. 9.4.2, при 78%-ном превращении скорость реакции значительно уменьшалась, так что процесс почти достигал равновесных условий (показанных кривой СС на рис. 19). В этой точке отходящие газы ох.лаждались до поступления во второй адиабатический реактор. Таким образом, снова восстанавливалась высокая скорость превращения. Из этого следует, что можно получить примерно оптимальный температурный профиль, используя несколько адиабатических реакторов. Первый реактор должен был бы при этом работать в таком режиме, чтобы температура в нем достигала значения температуры на кривой максимальной скорости. После пересечения этой кривой желательно охладить реагенты до такой степени, чтобы на входе во второй адиабатический реактор поддерживалось то же самое значение скорости реакщ1и. Эта операция до известной степени произвольная, так как чем больше адиабатических реакторов входит в ряд, тем ближе приближение к кривой максимальной скорости. Путь А-1-2-3-4-5-6-7-8-9) показывает такую схему для пяти реакторов. Однако при этом требуются значительные затраты на применение оборудования для создания зон охла кдения между реакторами. На практике достаточно трех реакторов. В этом случае маршрут реакции будет следующим АА, XX, YY. Поэтому можно прийти к выводу, что для многих промышленных гетерогенно-каталитических реакций в равной мере хоропсие результаты могут быть получены и при значительно более экономичной работе реактора при минимальной температуре изотермического ре/кима. [c.444]

В случае каталитических превращений скорость реакции возрастает с температурой, как у каждой химической реакции, однако при этом часто меняется селективность катализатора. Кроме основной реакции могут идти побочные и последующие, что существенно изменяет характер каталитического процесса. От температуры зависит не только скорость и направление реакции, но и активность и длительность работы катализаторов. Каждый катализатор проявляет максимальную активность при определенной оптимальной температуре. При разработке условий для проведения какой-либо реакции ставится серия юпытов, в которых подбирается наиболее благоприятная температура и наилучшее время контакта. [c.16]

Поскольку молекулы углеводорода не связаны друг с другом, вряд ли (ВОЗМОЖНО, что бы монозамещению подвергались сперва /З-метилено-вая группа и затем (только через некоторое время) у-метиленовая группа. На основании экспериментальных данных пока еще нел[>зя сделать никакого вывода о предпочтительном окисле-нии /З-углеродного атома. В этом случае относительная скорость реакции водорода в положении 2 была бы больше, чем в других положениях. Продукты окисления 3, 4, 5 и других. метиленовых групп находились бы в меньшем процентном отношении, но тем не менее все же присутствовали бы в продуктах реакции с са.мых ее первых мгновений. Поэтому, если парафиновый углеводород окисляют на 25—30%, т. е. работают в условиях, когда дизамещение еще не принимает существенных размеров, молено не бояться, что распределение изомеров в продуктах реакции будет зависеть от степени превращения. [c.582]

Схема каскада непрерывнодействующих реакторов полного перемешивания и график распределения скорости реакции по ступеням каскада представлены на рис. УП1-26. Штриховые линии соответствуют средним скоростям реакции в каскаде и в одиночном реакторе (при условии, что конечные степени превращения в обоих случаях одинаковы). В том же отношении, что и средняя скорость реакции, возрастает в каскаде (по сравнению с одиночным реактором) выход в расчете на единицу реакционного объема. [c.308]

Реакторы периодического действия более гибки , чем непрерывнодействующие, и в них нетрудно подобрать соответствующие условия проведения определенных реакций. Используются они также, когда процесс еще не освоен полностью, или когда продукт может подвергнуться внезапному отравлению , как в биохимических процессах (тогда теряются меньшие партии материала), или когда скорость основного превращения мала и время для его проведения велико. В последнем случае время, затрачиваемое на предварительные и конечные операции в системе периодического действия, не очень заметно отражается на общей производительности установки. Тогда нужно определить время, необходимое для получения максимального количества продукта в данной установке (тр ), или время проведения процесса таким образом, чтобы максимально уменьшилась стоимость продукта. [c.418]

Аналогично производится расчет и для других температур. В последнем столбце табл. 22 приведены значения степеней превращения, рассчитанные для всегс диапазона температур. Отметим, что вследствие быстрого понижения температуры и, следовательно, скорости реакции крекинг этана в адиабатических условиях практически не осуществляется. [c.95]

Характерными чертами этих реакторов являются простота конструкции и обслуживания, а также высокая производительность в сочетании с выдачей продукции постоянного качества. В лабораторных условиях метод проведения реакций в потоке особенно пригоден для изучения кинетики быстрых реакций. Степень превращения определяют после установления стационарного режима в опытном аппарате, применяя различные физические методы, не нарушая при этом течения реакции. Измерение параметров при стационарном режиме в непрерывнодействующих реакторах удается выполнить с более высокой степенью точности, чем при нестационарном режиме в реакторах периодического действия. Степень превращения можно варьировать изменением скорости подачи и длины пути ингредиентов в реакторе. [c.140]

GianettoA., BerbottoG., Ri er a S i., A8, 1370 (1965). Абсорбция и десорбция с химическими превращениями (в условиях, когда за реакцией второго порядка, идущей с умеренной скоростью, следует весьма быстрая реакция с участием ионов). [c.281]

В зависимости от стоимости сырьевых компонентов Л и В степень их превращения может иметь большее экономическое значение, чем повышение количества продукта, получаемого в данном объеме. Степень превращения будет тем большей, чем больше скорость реакции 1 по сравнению с реакцией 2 и реакции 3 по сравнению с реакцией 4. Если температурный коэффициент реакции 1 меньше, чем коэффициент реакции 2, то понижение температуры будет увеличивать степень превращения. Если температурный коэффициент реакции 3 больше, чем для реакции 4, то продукт X будет преимущественно превращаться в продукт Y, а не Q. Отсюда можно сделать вывод о том, что, при условии справедливости сделанных предположений о величинах температурных коэффициентов, в начальной стадии реакции при образовании продукта X температура должна быть низкой, а в дальнейшем, при его переходе в продукт Y или Q, должна значительно повышаться. Так как все четЪфе реакции протекают одновременно, температура должна повышаться постепенно. [c.305]