Однофазные реакции

Гомогенные (однофазные) реакции [c.345]

Границам двухфазной области отвечают значения е, вычисленные при помощи этих двух уравнений. Прежде чем анализировать двухфазный процесс, целесообразно проверить глубину протекания однофазной реакции. Задача состоит в том, чтобы найти е и расслоение фаз, представляемые количеством жидкой фазы, Ь, и соответствующими фазовыми составами, которые бы удовлетворили уравнению химического равновесия (уравнение (10.125)). Методика вычислений при заданных значениях температуры, давления и полного исходного состава приведена на рис. 10.10 и описана ниже. [c.505]

Жидкостные однофазные реакции. Принципиально для однофазных жидкостных реакций применимы почти все методы исследования, используемые при изучении кинетики газофазных реакций. Однако из соображений практического удобства предпочтение здесь отдается статическому методу. [c.197]

Если в системе могут протекать химические реакции, то помимо тепловой и объемно-механической энергии необходимо учитывать также тот вклад во внутреннюю энергию, который вносит химическая энергия. Подобно другим видам энергии ее записывают в виде произведения параметра интенсивности на параметр емкости Пг . Величину называют химическим потенциалом и относят обычно к одному молю (молекуле, единицы массы) данного вещества i в данной фазе /. Параметр емкости представляет собой число молей (молекул, единиц массы) i-ro компонента в /-й фазе системы. В случае системы с химическим превращением уравнение (2) следует расширить, включив в него слагаемое, отвечающее химической энергии (для простоты рассматривается однофазная система) [c.17]

Простейшей однофазной многокомпонентной системой является смесь газов, составленная, например, из гелия, водорода и аргона. В этой системе невозможны никакие химические реакции, а потому равновесная смесь осуществима при любых концентрациях каждого из составляющих веществ следовательно, число компонентов, т. е. число независимых составляющих веществ, равно общему числу составляющих веществ. [c.349]

Несмотря на возрастающую роль многофазных жидкостных реакторов в химической и нефтехимической промышленности, степень разработки вопроса остается пока недостаточной. Это объясняется не только общей сложностью задачи, но и определенными недостатками в методах изучения и описания отдельных сторон процесса, та7 пх как закономерности формирования и гидродинамика двухфазных систем, условия массообмена между фазами и т. д. Поэтому степень обоснованности и надежности расчета различна для разных вариантов процессов и конструкций реакторов, что не могло не отразиться на изложении материала книги. Хотя специфика жидкостных реакторов проявляется больше всего в реакторах с многофазными потоками, однако для общности в книге рассмотрены и реакторы с однофазным потоком. Авторы сосредоточили внимание на рассмотрении отдельных сторон общих процессов в реакторах п взаимосвязи отдельных факторов, определяющих их протекание, прежде всего—на взаимосвязи скорости химической реакции и скорости процессов переноса. Менее специфическим вопросам авторы уделили меньшее внимание, отсылая читателя к соответствующим литературным источникам. [c.3]

Поскольку гетерогенный катализатор образует самостоятельную фазу, то обязательной стадией гетерогенно-каталитических реакций является перенос вещества из фаз потока (жидкой или жидкой и газовой) к поверхности катализатора. Таким образом, в жидкостных химических реакциях наряду с процессами переноса между фазами потока, содержащими различные реагенты, возникают процессы переноса к внешней иоверхности катализатора и внутри его пор. Рассмотрим сначала диффузионную кинетику в условиях однофазного жидкостного потока. Воспользуемся для этого подходом, изложенным в монографии [1]. [c.55]

Методика исследования кинетики реакций в жидкостях в значительной степени зависит от числа фаз, присутствующих в реакционной системе. Если система однофазная и реакция протекает не слишком быстро (в достаточно разбавленном растворе), то изучение кинетики сводится к отбору проб во времени из реактора любой конструкции. При этом необходимо обеспечить лишь хорошее термостатирование, замер температуры и анализ проб с достаточной представительностью. В данном случае не требуется какая-либо специальная методика. Если реакции протекают в гомогенной фазе между двумя или несколькими реагентами быстро (порядка минут или секунд), если реакции сопровождаются изменением объема или если они осуществляются в двух- или трехфазных системах, в том числе включая гетерогенный катализатор, то возникает необходимость применения специальных экспериментальных методов. [c.63]

РЕАКЦИИ В ОДНОФАЗНЫХ ПОТОКАХ [c.65]

Дифференциальные реакторы для жидкостных реакций в однофазном потоке обычно выполняют в виде проточного аппарата с мешалкой. Схема установок с таким реактором элементарно проста (рис. 4.1). При гетерогенно-каталитических реакциях задача несколько усложняется, хотя схема установки остается прежней. Катализатор в этом случае применяется либо в виде зерен (тогда [c.66]

В случае жидкостных реакций в однофазном потоке температурная зависимость гомогенных реакций ничем ие искажается, а для гетерогенно-каталитических реакций этп искажения, аналогичные [c.72]

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ РЕАКТОРОВ ДЛЯ ГОМОГЕННЫХ РЕАКЦИЙ В ОДНОФАЗНЫХ ПОТОКАХ [c.101]

Более подробно математические модели реакторов для гомогенных реакций с однофазным потоком рассмотрены в ряде общеизвестных монографий [3—61. [c.103]

Специфические особенности жидкостных гетерогенно-каталитических реакторов особенно сильно проявляются в реакторах с двухфазным потоком, из которых почти исключительно применяются реакторы для систем жидкость — газ. Вследствие этого рассмотрим только указанный вариант. Для сравнительно немногочисленных случаев реакторов с гетерогенным катализатором и однофазным жидкостным потоком вполне можно воспользоваться общими методами, изложенными в монографиях [1] и [2] с учетом соображений, изложенных в гл. 6, и специфики кинетики и макрокинетики жидкофазных реакций на твердых катализаторах, описанных в гл. 3, а также особенностей процессов переноса и гидродинамики жидкости, изложенных, например, в монографиях [3] и [4]. [c.184]

Реакции в однофазных потоках............................65 [c.317]

Глава 6. Математические модели реакторов для гомогенных реакций в однофазных потоках............... [c.318]

В однофазной системе протекают гомогенные химические реакции. При замкнутом объеме реактора (см. табл. 111-1) в ходе процесса не вводятся реагирующие вещества и не выводятся продукты реакции. Будем считать, что в гомогенно системе концентрация одинакова в любом элементарном объеме. [c.92]

Против возможности существования нескольких самостоятельных фаз в катализаторе при взаимодействии его со средой выдвигался ряд возражений 103]. Эти возражения базировались на попытке Вагнера и Хауффе доказать однофазность катализатора в условиях реакции на основе кинетических представлений [104]. В качестве [c.50]

Из рассмотрения системы (VII.109) видно, что помимо кинетики реакций в активной фазе, на ход и результаты процесса в двухфазном потоке влияет диффузия реагентов между фазами и внутри активной фазы. Как и в процессах с однофазным потоком и твердым катализатором для процессов в двухфазном потоке возможны следующие предельные области. [c.308]

Однако в отличие от однофазных потоков значительное превышение объемного коэффициента массопередачи (Ро) над константой скорости реакции является только необходимым, но не достаточным условием протекания процесса в кинетической области. Действительно для предельного случая /с О, соответствующего абсорберу, из уравнения материального баланса следует, что в кинетической области, т. е. при Сдж = Сд. равн будет иметь место следующее равенство [c.308]

По физическим условиям химические реакции подразделяются на однофазные (гомогенные), двух- и трехфазные и сложные многофазные (гетерогенные). [c.584]

Рассматривая механизм химических реакций, следует прежде всего иметь в виду, что характер взаимодействия существенно зависит от агрегатного состояния реагентов и продуктов. Реагенты и продукты, вместе взятые, образуют так называемую физико-химическую систему. Совокупность однородных частей системы, обладающих одинаковыми химическими составом и свойствами и отделенных от остальных частей системы поверхностью раздела, называют фазой. Например, если в стакан с водой внести кристаллы поваренной соли, то в первый момент образуется двухфазная система, которая превратится в однофазную после растворения соли. Смеси газов при нормальных условиях однофазны независимо от их природы. Жидкие системы могут быть однофазны (вода и спирт) или многофазны (вода и бензол, вода и ртуть). Системы, состоящие из одной фазы, называются гомогенными, а системы, содержащие несколько фаз,— гетерогенными. Соответственно этому в химии введено понятие о гомогенных и гетерогенных реакциях. Реакцию называют гомогенной, если реагенты и продукты составляют одну фазу. Это справедливо для так называемых обратимых химических реакций (с. 60) [c.53]

Инварианты используются для анализа множественности стационару состояний работы однофазных и двухфазных адиабатических реактор одномаршрутной химической реакцией. [c.112]

На участке однофазных растворов (рис.2.4) можно выделить два под-участка в зависимости от того, протекают или нет в системе испарение с отводом паров и химические реакции. На первом участке множества М1 и М1-п со составу идентичны исходному множеству Мо вследствие отсутствия испарения и химических реакций, а переход системы из состояния Мо в состояние М по схеме [c.80]

Твердые растворы представляют собой однофазную систему. Потенциал сплава, определяемый одной фазой, является компромиссным равновесным потенциалом, определяемым реа кциями (2, П) обмена (ом. рис. 2в). В зависимости от избытка электроположительного или электроотрицательного компонента количественное отнощение реакции равновесного обмена должно изменяться, также будет изменяться и потенциал спЛа ва. [c.121]

Большинство реакций жидких веществ, как и газообразных, протекает в растворах — однофазных многокомпонентных системах. [c.93]

В отношении жидких однофазных систем отметим катион водорода, который является катализатором длл большого числа реакци( , протекающих в водном растворе. К числу этих реакций относится кислотный гидролиз крахмала, широко применяемый в пищевои промышленности. Другим примером может служить процесс омы ления сложного эфира в присутствии кислот. [c.140]

Реакции могут быть гомогенные (однофазные) и гетерогеину.ю (многофазные). Примером гомогенной реакции являотся пиролиз газообразных углеводородов. Все нарофазные реакции на твердых катализаторах являются гетерогенными реакциями. [c.262]

По реакции стали на термический цикл сварки хромоникелевые стали относятся к категории хорошо свариваемых. При охлаждении они претерпевают однофазную аустенитную кристаллизацию неперлитного распада, тем более мартенситного превращения при этом не происходит. [c.252]

При однофазном потоке, как и в газовой фазе, процессы превращения веществ протекают в несколько стадий 1) подвод реагентов пз ядра потока к вненшей поверхности катализатора 2) диффузия реагентов в порах катализатора из раствора к его внутренней поверхности 3) адсорбция реагентов 4) собственно химическая реакция на поверхности катализатора 5) отвод продуктов реакции через стадии десорбции и внутренней, и внешней диффузии. При двухфазном потоке вследствие того, что катализатор смачивается одной пз фаз, эта последовательность не нарушается, однако ей предваряется либо за ней следует стадия диффузии реагентов или продуктов в дисперсную фазу. Особенно четко это проявляется в газожидкостных реакциях, где катализатор пропитан жидкостью или покрыт ее пленкой. Диффузия из одной фазы потока в другую, которую обозначим как межфазную, протекает в общем так же, как и в случае двухфазных систем без твердого катализатора (см. гл. И). Межфазная диффузия не имеет, собственно, прямого отношения к гетерогенно-каталитической реакции, но доляша учитываться при расчетах реакторов (см. гл. 10). Поэтому в настоящей главе рассматриваются только явления, происходящие в системе раствор — твердый катализатор. [c.47]

Как указывалось в гл. i, для однофазного потока можно различить четыре предельных режима, характеризующих области протекания реакции. Поканхем это на примере реакций первого порядка. [c.56]

Когда реакции протекают в однофазном потоке с временами порядка десятка и более минут, то кинетику, как указывалось, удобнее изучать статическим методом. Временем смешения реагентов при указанной длительности реакций можно пренебречь. При отсутствии катализатора реакцию ведут в обычной аппаратуре (колбе, аппарате с мешалкой), снабженной измерителем температуры и либо помещенной в термостат, либо адиабатизированной, либо снабженной автоматической регулировкой температуры. Естественно, что в случае нагрева содержимое приходится перемешивать или вести процесс при кипении, а при необходимости — снабжать реактор обратным холодильником. Объем проб, отбираемых из аппарата, в сумме не должен превышать нескольких процентов (1—5%) от общего реакционного объема. Пробы должны отбираться из реактора не равномерно по времени, а в начале чаще, затем реже. Еслп реакции протекают в присутствии гетерогенного катализатора, то в данных случаях проще всего его вводить в реактор в раздробленном виде и рассчитывать скорость реакции на единицу массы или объема катализатора. В этом случае обязательно достаточно интенсивное перемешивание, чтобы катализатор полностью находился во взвеси. Бояться при этом диффузионных помех, как это вытекает из соображений, изложенных в гл. 3 и 10, не следует. При необходимости изучать кинетику относительно медленных гетерогенно-каталитических реакций на зернах промышленного размера можно применять статические аппараты с внутренним контуром циркуляции (см. стр. 69), но при этом нужно убедиться в отсутствии внешнедиффузионного торможения (см. стр. 73—75). [c.65]

Принципиальные отличия жидкофазных реакций от газофазных проявляются тогда, когда поток реагентов становится двух- или многофазным, т. е. когда реакции на катализаторе протекают между жидкостью и газом или двумя несмешивающимися жидкостями. Здесь будем рассматривать только эти случаи, поскольку к однофазному потоку жидкости приложимы закономерности и уравнения, выведенные для газофазных гетерогенно-каталитических процессов. Для качественного рассмотрения таких процессов можно принять за основу сумму явлений, происходящих при газо-жидкостной реакции типа А -Ь В ->- С на твердом катализаторе, когда вещество А находится в газовой фазе, В — в жидкости, соответствующей таким реакциям, как гидрирование, алкилирование ароматики низшими олефинами и т. п. На рис. УП.14 эти процессы представлены в виде схемы. Газ А для того, чтобы достигнуть твердой поверхности, на которой протекает реакция, должен перейти из дисперсной (газовой) фазы в сплошную (жидкую), т. е. раствориться в ней. После этого газ А должен продиффундировать через систему капилляров в зерне катализатора и наконец сорбироваться на поверхности катализатора. Вещество В из жидкой фазы должно только продиффундировать через капилляры и затем сорбироваться на поверхности. Образовавшееся на последней вещество С должно десорбироваться и, продиффундировав через капилляры, выйти в объем жидкости или газа. [c.301]

Система уравнений ( 11.90)—( 11.94), тем более дополненная уравнениями теплового баланса, слишком сложна даже для численных решений на современных ЭВМ. Поэтому систему уравнений ( 11.90)—( 11.94) неизбежно приходится упрощать. (Ошибки в определении коэффициентов модели обычно значительно превосходят неточности от упрощения модели). В первую очередь, сплошную фазу с катализатором рассматривают как квазигомогенную, аналогично тому, как это делается для однофазных реакторов с зернистым слоем катализатора. Принимают, что скорость теплообмена между фазами бесконечно велика. Далее, по возможности, принимается наличие Цредельных гидродинамических режимов (идеальное вытеснение или смешение) и постоянство объема потоков и, на1Сонец, если это допустимо, пренебрегают уносом газом компонентов жидкой фазы. Тогда для таких простейших случаев в приближении идеального вытеснения по обеим фазам система уравнений принимает вид (для реакции А -)- В С) [c.307]

Как видно из (1.63), (1.64), по сравнению с перекрестными эффектами, развивающимися в однофазных системах [42] (например, эффекты Соре, Дюфура и др.), в случае многофазных многокомпонентных систем (с химическими реакциями, фазовыми превращениями, тепло- и массообменом), подчиняющихся модели взаимопроникающих континуумов, спектр перекрестных эффектов значительно расширяется. Так, на величину диффузионных и тепловых потоков в пределах фазы оказывает влияние относительное движение фаз (коэффициенты ап зи > / 2п+зд)- Поток тепла 5,12) между фазами определяется не только разностью температур фаз, но и движущими силами межфазного переноса массы (коэффициенты i,2jv+2.....2Л42П+1) и химических превращений (коэффициенты, 121 > 2jv+i). Скорость транспорта вещества к-то компонента между фазами определяется прежде всего движущей силой межфазного массопереноса, состоящей из трех частей разности потенциалов Планка (V-ik [c.59]

Поскольку в реакторе используются разные катализаторы по слоям, то предэкспоненциальные множители и энергии активации в дв тс слоях для реакций могут ра шичаться. Слой катализатора был представлен как реактор идеального вытеснения без теплообмена с окружающей средой. Поток в реакторе однофазный, концентрация и температура смеси по высоте слоя постоянны. Между слоями катализатора в камере идеального смешения в реакционную смесь добавляется холодный квенч. [c.228]

С точки зрения гидравлического режима трубчатые печи, применяемые в нефтеперерабатывающей промышленности, могут быть подразделены на три основные группы с однофазным, двухфазным потоком и с потоком сырья изменяющегося состава. К перво группе относятся печи, в которых сырье нагревается без испарения. К этой же группе прннадлел ат печи для нагрева газов или паров. Ко второй группе относится большинство трубчатых печей, в которых сырье нагревается с частичным или полным его испарением. Примером трубчатых печей третьей группы могут служить ночи установок термического крекинга, в которых состав потока изменяется вследствие протекания реакций с образованием газа, бензина и других продуктов. В основу подобной классификащш гидравлических режимов трубчатых печей положен характер изменения скорости движения сырья по длине змеевика. [c.496]

Химическая термодинамика рассматривает энергетику химических реакций, химическое сродство, фазовые и химические равновесия, зависимости термодинамических свойств веществ от их состава и агрегатного состояния. Основной особенностью термодинамического подхода является то, что он учитывает лищь начальное и конечное состояние веществ и совсем не учитывает возможные пути перехода, а также скорости протекания процессов. В термодинамике щироко используется понятие термодинамическая система. Она представляет изолированную часть пространства, содержащую тело или совокупность тел с больщим числом частиц, для которой возможен массо- и теплообмен. Химическая система, в которой могут протекать химические реакции,— частный случай термодинамической системы. Система называется изолированной, если для нее отсутствует массо- и теплообмен с окружающей средой. Однофазная система называется гомогенной, многофазная система — гетерогенной. Реакции, протекающие во всем объеме гомогенной системы, называются гомогенными реакциями, протекающими на границе раздела фаз,— гетерогенными. [c.148]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология