Массопередача с поверхностными реакциями

Кроме того, из приведенных формул следует, что учет поверхностных реакций не дает различия скорости массопередачи в прямом и обратном направлениях. [c.264]

Гетерогенная реакция всегда протекает последовательно с массопереносом, поэтому возможно простое арифметическое сложение диффузионного и химического сопротивлений [21]. Таким образом, гетерогенная реакция оказывает дополнительное сопротивление массопередаче, но не влияет на коэффициенты массоотдачи. Поскольку в схеме на рис. 10-1, б исключена всякая возможность перехода непрореагировавших молекул через границу раздела фаз, теряется прежняя основа для сравнения и смысл фактора ускорения. Оценить влияние поверхностных реакций можно, приняв за основу для сравнения скорость экстракции в случае, когда реакция бесконечно быстра. Понятно, что при этом любая другая реакция, протекающ,ая с конечной скоростью, будет замедлять экстракцию. [c.385]

МАССОПЕРЕДАЧА С ПОВЕРХНОСТНЫМИ РЕАКЦИЯМИ [c.171]

В случаях массопередачи с поверхностными реакциями образование СМБ радикальным образом влияет на кинетику. Видимо, впервые это продемонстрировано на примерах экстракции циркония (гафния) из различных водных растворов в алкилфосфорные кислоты [61—63, 86]. Массообмен в диффузионных ячейках с перемешиванием характеризуется в этих и подобных случаях следующими особенностями [c.183]

Из приведенных формул следует, что учет поверхностной реакции не приводит к различию скорости массопередачи в пря" мом и обратном направлениях и, как указывалось выше, зависимость общего коэффициента массопередачи от концентраций не является обязательным следствием наличия поверхностных реакций, проходящих с конечной скоростью. [c.52]

Коэффициент массопередачи Константы скорости прямой и обратной поверхностных реакций [c.10]

Как указывалось в разделе 2.1, общий коэффициент массопередачи, определяемый уравнением М = Ко с — с ), зависит от i и С2 при больших скоростях процессов для систем с переменным Ц). Поэтому зависимость общего коэффициента массопередачи от концентраций не является обязательным следствием наличия поверхностных реакций, идущих с конечной скоростью. [c.121]

Уравнения поверхностной реакции и массопередачи имеют вид [c.128]

Представления о поверхностных концентрах ях, как уже отмечалось, используют при описании массопередачи без реакций с частными коэффициентами массопередачи (коэффициентами массоотдачи), /= = Э1(С]—С1г)=Р2(С 2г—Сг). В ЭТОМ случае поверхностные концентрации должны выражаться в тех же единицах, что и объемные, например в молях на литр, а поверхностный слой должен иметь некоторую толщину (в пределе толщины мономолекулярного слоя). Мы полагаем, что в случае истинных поверхностных реакций, обусловленных чрезвычайно малой растворимостью реагирующих веществ в другой фазе, соответствующий слой является мономолекулярным, но это требует уточнения. Эйкен [54] отмечает, что при достаточно быстро протекающих реакциях реакционная зона может ограничиваться толщиной молекулярных размеров. Он считает, что вместо того, чтобы отнести такие реакции к гетерогенным, их целесообразно называть поверхностными, и отмечает, что такие реакции встречаются значительно чаще, чем думали ранее. По-видимому, можно полагать, что реакции, изученные в работах [21—23], действительно поверх ностные реакции и с ними происходит массопередача. В случае поверхностных реакций имеют значение только концентрации в мономолекулярных слоях, которые целесообразно выразить количеством вещества на единицу поверхности. Например, моль на квадратный дециметр, так как в этом случае нет необходимости определять толщину мономолекулярного слоя. [c.104]

В кинетическом режиме в случае поверхностной реакции скорость экстракции не зависит от скорости массопередачи из объемов фаз к поверхности их раздела, поэтому можно принять, что в любой момент-существует равновесие между поверхностным слоем и объемом, поэтому [X] = a[X] , где [X], и [J] — концентрации в поверхностном слое и объеме а — коэффициент, значение которого зависит от способа выражения концентраций. [c.105]

Рассмотрены практическое и теоретическое значения исследования скорости экстракции. Разобраны различные характеристики скорости экстракции — изменение концентрации коэффициента распределения, степени извлечения со временем. Подробно рассмотрен простейший случай исследования кинетики реакции при экстракции — исследование в кинетической области для достаточно медленных реакций равновесные и неравновесные отношения концентраций в системе для процесса в кинетической области, определение фазы, в которой происходит реакция, уравнения для скорости экстракции. Проанализирован процесс межфазной молекулярной диффузии, в том числе проблемы поверхностных реакций (поверхностное сопротивление) и реакций в объеме одной из фаз при молекулярной диффузии. Рассмотрены условия исследования в смешанной области, уравнения массопередачи для смешанной и промежуточной (нестационарной) областей. [c.282]

Многочисленные исследования показали, что в различных случаях диффузии, протекающей в сопровождении химической реакции, коэффициент массопередачи во много раз превышает величину, полученную классическими методами. Это явление приписывается влиянию определенной поверхностной активности, проявляющейся на внешней поверхности. Установлено также увеличение коэффициента массопередачи в тех случаях, когда химическая реакция не протекала. [c.101]

Литература по массопередаче с химической реакцией в системах твердое тело — жидкость очень обильна и здесь может быть дана только очень краткая аннотация. Этот вопрос детально рассмотрен в ряде книг [47—52], посвященных каталитическим реакциям. Недавно было представлено много работ по факторам эффективности пористых катализаторов [63—60]. Среди прочих в работах [51—64] обсуждены некаталитические реакции газ—твердое тело. Поверхностные реакции были теоретически исследованы в ряде статей [65—74]. Обзоры исследований в области массопередачн в пограничных слоях были представлены Кузиком и Хаппелем [75] и Вегером и Хельшером [76]. Тема обсуждалась в разделах 3.4, [c.165]

Если температура внутри зерна та же, что и снаружи, хотя и меняется по толщине слоя, то имеется возможность исследовать зависимость эффективной скорости реакции от температуры. От температуры зависят как кэф и К (и, следовательно, т]о), так и коэффициент массопередачи. Рассмотрим предельные значения эффективной константы скорости реакции в зависимости от температуры. При относительно низких температурах степень использования близка к единице, а скорость массоиереноса велика по сравнению со скоростью поверхностной реакции. [c.107]

В случае истинных поверхностных реакций сопротивление массопередаче люжет быть срсредоточено по любую сторону или по обе стороны от границы раздела фаз. К таким процессам относятся сжигание газообразного аммиака на платиновой сетке, растворение окислов металлов кислотами и др. В этих случаях реакция происходит только на поверхности твердого тела, но сопротивление массопередаче сосредоточено в прилегающих к ней слоях жидкости или газа. Истинные поверхностные реакции протекают только тогда, когда участвующие в реакции вещества абсолютно нерастворимы друг в друге. [c.357]

Эти значения были определены прп малом времени контакта, т. е. тогда, когда протекает именно поверхностная реакция и сопротивления массопередаче складываются. При квазистационарной массопередаче, когда реакция углубляется в слои, прилегающие к границе раздела фаз, по-видимому, осуществляется режим экстракции, изученный Шуманом и Штробелем. Таким образом, еще одна причина несоответствия литературных данных, по нашему мнению, связана с исследованием различных периодов нестационарной диффузии. [c.390]

При экстракции лантаноидов растворами Д2ЭГФК из азотнокислых сред во всех случаях достаточно 5 мин интенсивного перемешивания, чтобы было достигнуто равновесие [138]. Список элементов, экстрагируемых столь же быстро, можно была бы продолжить, однако, поскольку авторы обычно не указывают условия перзмешивания и удельную поверхность фазового контакта, ценность подобных сведений мала. Более того, подобные сведения могут привести к неправильному выводу, что в этом случае константы скорости гетерогенных реакций недоступны измерениям. Так, Бриск и Мак-Манамей [84], изучая кинетику экстракции меди, кобальта и никеля, которые быстро экстрагируются при эмульсионном режиме, показали, что поверхностная реакция все же вносит существенный и измеримый вклад в общее сопротивление массопередачи. Для доказательства этого они воспользовались методом изотопного обмена в диффузионных ячейках с перемешиванием. [c.413]

При ведении гомогенных процессов в прямопроточных условиях (т. е. без внутренней циркуляции в аппарате) гидравлический режим практически не влияет на скорость реакции. В отличие от этого при гетерогенных и каталитических превращениях скорости подвода реагентов к зернам катализатора могут оказаться меньше скоростей поверхностных реакций и тем самым определять результирующий эффект процессов [84, 92]. В данных условиях значительное изменет яие гидравлического режима при сохранении объемной скорости подачи сырья будет влиять на скорость реакции. Это обусловливается тем, что скорости массопередачи (при одном и том же коэфициенте диффузии) в турбулентной области являются функцией параметра Рейнольдса [189]. Особенную важность этот вопрос приобретает при ведении очень быстрых реакций. [c.135]

Примером первых реакций может служить жидкофазная гидрогенизация топлив со взвешенным катализатором. Газовый компонент, вступающий в реакцию, здесь должен продиффундировать к контакту через слой жидкости. Массопередача его в этих условиях пропорциональна времени, коэфициенту диффузии, поверхности раздела фаз и давлению и обратна проходимому газом пути. Отсюда можно заключить, что, если скорость диффузии газа будет невелика по сравнению со скоростью поверхностной реакции, результирующий эффект процесса должен определяться скоростью подвода газа к катализатору [193, 194, 194а, 195, 196, 197], т. е. в конечном итоге будет пропорционален поверхности раздела фаз между газом и жидкостью. Это положение сохраняет силу до тех пор, пока не будет достигнуто равенство скоростей подвода газового компонента и потребления его при нормальной интенсивности реакции на катализаторе в существующих оперативных условиях. Дальнейщее повышение скорости поступления газа путем дополнительного увеличения поверхности раздела фаз прежнего эффекта давать не будет и общие закономерности будут определяться истинной кинетикой на активной поверхности [193]. [c.141]

Электродные реакции — это гетерогенные процессы, и их кинетика определяется закономерностями переноса заряда и массопередачи. В некоторых случаях необходимо учитывать также сопряженные химические реакции. Перенос заряда может осуществляться в одну или в несколько стадий ниже будут рассмотрены процессы, включающие одну, две или более последовательных стадий. Химические реакции, сопровождающие перенос заряда, иногда протекают достаточно быстро, и их можно не учитывать при выводе кинетических зависимостей, но часто такое упрощение недопустимо. Сопряженные реакции могут протекать исключительно на поверхности электрода (гетерогенные, или поверхностные, реакции) или же в околоэлектродном пространстве (гомогенные, или объемные, реакции). Они могут предшествовать переносу заряда или следовать за ним возможны также химические превращения промежуточных продуктов электролиза. [c.165]

Основные научные исследования относятся к химии редких металлов, Разработал теоретические основы и технологию разделения, а также прецизионной очистки циркония и гафния. Установил существование устойчивых многоядерных соединений циркония. Разработал новые методы изучения нестационарной массопередачи в процессах экстракции, обеспечивающие измерение констант скорости поверхностных реакций и определение механизма поверхностных явлений, Развил кинетику химических реакций извлечения и явлений, сопровождающих эти реакции на границе раздела фаз. В соавторстве с сотрудниками издал учебник Технология редких металлов в атомной технике (1974). Основал одну из научных школ по кинетнке экстракционных процессов, [c.602]

Трудно объяснить наличие поверхностного сопротивления как следствие химической реакции при переходе уксусной кислоты (а также других органических кислот) из водной фазы в органический растворитель [14, 15]. В этом случае массопередача замедляется реакцией ассоциации кислоты, так как переход в органическую фазу возможен лишь для электроней-тральных молекул кислоты. Однако константа диссоциации уксусной кислоты равна 1,7-Ю , и наличие столь ничтожного количества диссоциированных молекул не может отразиться на скорости процесса [27]. Отметим, что скорость ассоциации ионов Н+ и СНзСОО" равна 4,5-10 ° л моль-сек) [28], что значительно превосходит скорость диффузионного процесса. По тем же причинам трудно предположить влияние химической реакции на скорость процесса массопередачи при экстракции бензойной кислоты из бензола водой. [c.55]

Различие между динетическим режимом с поверхностей реакцией и массопередачей с быстрой реакцией заключается в том, что увеличение интенсивности перемешивания и уменьшение скорости реакции (уменьшением концентрации реагентов и (или) по-нижением температуры) не изменят режим процесса в кинетическом режиме с поверхностной реакцией. [c.15]

Большое сомнение вызывает возможность распространения уравнений для частных коэффициентов массопередачи, полученных на основании изучения в двухфазных двухкомпонентных системах, на системы, значительно отличающиеся своими свойствами например, уравнений, найденных для неполярных соединений, на системы, содержащие электролиты. Однако полученные таким образом уравнения для частных коэффициентов массопередачи используются для вычисления поверхностных концентраций в случае поверхностных реакций. Например, Мордох и Пратт [14] полагают, что для реакции, происходящей на поверхности раздела, тк -Ьд Х пВ, если [X] постоянна, поток [c.110]

Существенное затруднение возникает при сравнении констант скоростей поверхностных реакций с константами скоростей соответствующих гомогенных реакций. Из уравнения для частных коэффициентов массопередачи следует, что концентрации в поверхностных слоях должны выражаться в тех же единицах, что и концентрации в объеме (например, в моль/см , если поток дан в моль/см -мин). В частности, при т=3, п=0 размерность константы скорости будет смУмоль -мин, тогда как для гомогенной реакции третьего порядка константа скорости имеет размерность см /моль -мин. Выражение концентрации в поверхностном слое в моль/см предполагает, что он имеет некоторый объем. Тогда количество вещества, образующееся в объеме слоя с поверхностью раздела фаз, равной 1, будет [c.110]

Большое число экспериментальных и теоретических работ Посвящено изучению процесса экстракции, сопровождающегося химической реатсцией в объеме или на границе раздела фаз, что особенно характерно для процессов экстракции неорганических веществ И, в частности, металлов из водных растворов органическими экстрагентами. Теоретические аспекты описания массопередачи, - сопровождающейся химической реакцией, для случаев молекулярной диффузии с химическими реакциями в фазах и массопередачи с объемными реакциями при перемешивании в фазах, молекулярной диффузии с поверхностными химическими реакциями и массопередачи с поверхностными реакциями при перемешивании в фазах, рассмотрены в коллективной монографии [3], где для каждого случая записаны дифференциальные уравнения модели с граничными условиями и получены их решения для предельных случаев. [c.155]

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]

Если частные коэффищ1енты массопередачи К1,Кг, константы скоростей реакций кт, и порядки реакций тип известны, то скорость массопередачи может быть вычислена по формулам (6.21), (6.22). Зависимость М от концентраций в обеих фазах в обшем случае нелинейна, и поверхностное, а также обшее сопротивление, выраженные формулами (6.12) и (6.13), зависят от С1 исг. [c.263]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология