Реакции и процессы в системе жидкость — жидкость

Реактор-автоклав. Такой реактор характерен для гомогенных реакций в жидкой фазе или гетерогенных реакций в системе жидкость — жидкость, используемых в процессах органического синтеза. Изготовляется он в виде металлического котла с крышкой, на которой имеются штуцеры для загрузки реагентов и установки мешалки, а также окно для наблюдения за протеканием процесса. Реактор-автоклав прост по конструкции и является одним из наиболее распространенных реакционных аппаратов. [c.351]

До настоящего времени реакции в системе жидкость — жидкость менее привлекали внимание исследователей. Это объясняется большой сложностью этих процессов. В то же время их техническая важность весьма велика. [c.358]

Выбор процесса нитрования ароматических соединений обусловлен его большим техническим значением. Кроме того, на его примере легко проиллюстрировать явления, сопровождающие массопередачу с химической реакцией в системе жидкость — жидкость. Химия нитрования ароматических соединений, рассмотренная выше, может казаться имеющей только академический интерес и удаленной от существа вопроса. Она включена в обзор намеренно, чтобы показать ту неопределенность, которая существует в химии даже таких [c.368]

Реакции в системе жидкость — жидкость должны рассматриваться на основе теории массопередачи с одновременной химической реакцией. Теоретические рассуждения показывают, что такие процессы могут быть отнесены к гомогенным реакциям только тогда, когда скорость химического превращения очень мала. Вероятно, что скорости всех действительно важных промышленных реакций в системе жидкость — жидкость зависят от диффузионных сопротивлений. [c.376]

Эффективная энергия активации гетерогенных реакций в системах жидкость — жидкость обычно не превышает 30 ккал/моль, однако наиболее часто встречающаяся величина лежит в пределах 9—15 ккал/моль. Данные об энергии активации адсорбции и десорбции на межфазной границе двух жидкостей в литературе отсутствуют. Однако если рассматривать процессы на твердой поверхности, то энергия активации физической адсорбции измеряется несколькими сотнями малых калорий на моль. Таким образом, при физической адсорбции должен существовать десорбционный барьер, численно равный теплоте адсорбции [96]. Энергия активации процессов хемосорбции на твердых поверхностях может достигать значений, характерных для химической реакции. [c.397]

Представляют интерес и реакторы для проведения гомогенных газовых реакций, гетерогенных реакций в системах жидкость — жидкость, жидкость — твердое тело и газ — жидкость — твердое тело. Процессы в таких системах встречаются значительно реже, чем рассмотренные выше, однако некоторые из них имеют очень важное значение. [c.227]

Протекание химической реакции приводит к изменению поля концентраций, что существенным образом влияет на величину коэффициентов массопередачи. Химическая реакция оказывает влияние на скорость процесса массопередачи в том случае, когда скорость массопередачи лимитируется сопротивлением дисперсной фазы. На практике гораздо чаще приходится сталкиваться с обычной физической массопередачей, чем с массопередачей, осложненной химической реакцией. В системе жидкость — жидкость лимитирующее сопротивление дисперсной [c.83]

Как следует из гл. 1, для реакций с наличием двух и более фаз в потоке, т. е. гетерогенных, необходимо изучать кинетику в условиях сильного перемешивания, исключающего влияние на процесс диффузии компонентов реакции между фазами. Это относится и к системам жидкость — жидкость, и к системам жидкость — газ. Однако в аппаратурном отношении здесь имеются некоторые различия, также как и для гетерогенно-каталитических реакций с обоими типами потоков. [c.67]

Химические процессы в производстве катализаторов весьма разнообразны. Они могут проходить гомогенно в жидкой или газовой фазе и в гетерогенных системах. Широко применяют гетерогенные процессы, в которых химические реакции сопровождаются диффузией и переходом компонентов нз одной фазы в другую. В системе газ — жидкость часто используют процессы хемосорбции газовых компонентов и обратные процессы десорбции с разложением молекул жидкой фазы. В системе газ — твердое вещество также применяют хемосорбцию и десорбцию в системах жидкость — твердое вещество и жидкость — жидкость — избирательную экстракцию с образованием новых веществ в экстрагенте. Сложные многофазные процессы с образованием новых веществ происходят при термообработке катализаторов. При этом, как правило, в общем твердофазном процессе принимают участие появляющаяся при нагревании эвтектическая жидкая фаза или компоненты газовой фазы. [c.96]

Для проведения таких важных химических процессов, как алкилирование, нитрование, сульфирование, протекающих в гетерофазной системе жидкость - жидкость, используют, как правило, реакторы с мешалками и достаточно развитой поверхностью теплообмена для снятия теплоты реакции. [c.45]

Таким образом, любой смеситель, разработанный для экстракции в системе жидкость — жидкость, может быть использован для процесса с химической реакцией, если решен вопрос об удовлетвори-те.льном температурном контроле. И наоборот, такой аппарат как смеситель Морриса [21], первоначально спроектированный для проведения реакции в системе жидкость — жидкость и с успехом применяемый в крупномасштабном производстве тринитротолуола, теперь используется для обычной жидкостной экстракции. [c.365]

Поскольку межфазный катализ на границе твердой и жидкой фаз протекает в абсолютно безводных условиях, становится возможным проведение процесса с легко гидролизующимися или реагирующими с водой соединениями, такими, как бензилгалогениды и силаны. Обработка реакционной смеси в таких каталитических реакциях весьма проста. Солеобразный продукт легко отделяется, растворитель может быть сразу легко удален отгонкой, а реакционная смесь может быть подвергнута хроматографическому разделению на оксиде.алюминия или кремния, в то время как при межфазном катализе в системе жидкость - жидкость выделение продуктов осложняется необходимостью разделения фаз. Кроме того, четвертичные аммониевые соли нельзя использовать в реакциях с участием сильных оснований, поскольку они могут разлагаться за счет расщепления по Гофману. [c.210]

Введение поправок на изменение объема при протекании реакции в системе газ — жидкость. При протекании реакции в системе газ — жидкость [43] суммарный процесс можно представить в несколько стадий диффузия молекул газа к поверхности жидкости, растворение газа в жидкости, химическое взаимодействие молекул растворенного газа с молекулами жидкости . Лимитирующей будет стадия, имеющая наименьшую скорость. При введении газообразного вещества в реакционную смесь и взаимодействии молекул газа с молекулами жидкости образуются новые [c.77]

Химическая реакция увеличивает или уменьшает скорость экстракции (в зависимости от скорости самой реакции), приводит к образованию новых химических веществ и т. п. Другими словами, она вызывает эффекты, которые не учитываются уравнениями (V, 60) и (V, 61). Некоторые реакции, протекающие в системах жидкость — жидкость, например процессы сольватации или димеризации диффундирующего (распределяемого) компонента не могут быть с достаточной точностью учтены. [c.204]

Все это относится, главным образом, к гетерогенным процессам, в которых реакции могут протекать как на поверхности раздела сред (фаз), так и в одной из сред (фаз). При этом реакция может протекать и в кинетической, и в диффузионной области. Если скорость процесса лимитируется скоростью диффузии, например газа в жидкость, то процесс протекает во внутренней диффузионной области. Если же скорость процесса лимитируется скоростью диффузии в дисперсной фазе, например для системы жидкость—жидкость, то процесс протекает во внешней диффузионной области. [c.101]

Основные научные исследования относятся к химической термодинамике и кинетике. Открыл (1881— 1884) законы, устанавливающие зависимость относительного состава компонентов в газовой и жидкой фазах растворов от давления пара и температуры кипения двойных жидких систем (законы Коновалова). Создал (1886) основы теории перегонки жидких смесей. Развил (1900) представления о критическом состоянии в системах жидкость — жидкость, указав области гомогенности и расслоения. Экспериментально обосновал (1886— 1900) идеи о химической природе растворов. Детально исследовал гетерогенные каталитические процессы, впервые ввел (1885) понятие активной поверхности, имеющее важное значение в теории гетерогенного катализа, и указал на роль химического взаимодействия реагентов с катализатором при активации молекул. Сформулировал (1886—1888) представления об автокатализе и на год ранее В. Ф. Оствальда вывел (1887) формулу для определения скорости автокаталитических реакций (уравнение Оствальда — Коновалова). [c.251]

Система жидкость — жидкость. Аппараты для реакций между несмешивающимися жидкостями сложнее, чем для гомогенных реакций, так как подобно другим гетерогенным процессам для реакций в системе жидкость — жидкость требуется максимальное развитие поверхности соприкосновения фаз. Развитие поверхности достигается энергичным смешиванием жидкостей. Для этого используются механические и пневматические размешивающие устройства, создающие циркуляцию жидкости внутри аппарата циркуляционные насосы, создающие внешнюю циркуляцию реакционной смеси колонны, в которых жидкости движутся навстречу друг другу, более легкая жидкость подается снизу, тяжелая — сверху. [c.58]

Интересные исследования в области неравновесной поликонденсации выполнены Л. Б. Соколовым с сотр., которые обнаружили особенность необратимых процессов поликонденсации — возможность получения высокомолекулярных соединений при неэквивалентном соотношении исходных соединений в условиях медленной дозировки одного из мономеров в зону реакции [77, 78]. В работах Л. Б. Соколова развита оригинальная разновидность межфазной поликонденсации на границе раздела жидкость—газ (газофазная или газожидкостная поликонденсация), установлены ее закономерности, предложены способы ее промышленного осуществления [77]. Исследование поликонденсации в системах жидкость—жидкость привело Л. Б. Соколова к обоснованию и развитию промышленного способа — эмульсионной ноликонденсации [77, 78]. [c.119]

Для значительной части экстракционных процессов, особенно для экстракции неорганических веществ, характерна реакция комплексообразования в органической фазе. По мнению некоторых авторов [17], если энергия взаимодействия частиц в растворе велика, то имеющиеся в системе химические эффекты, которые могут быть описаны химическими уравнениями образования комплексов и ассоциатов, превалируют над физическими эффектами, обуславливающими неидеальность раствора. Указанная целиком химическая концепция равновесия в системе жидкость — жидкость приводит к формулировке задачи в форме закона действия масс [c.370]

Заранее можно оказать, что для многоступенчатых процессов в системе жидкость — жидкость, где время контакта, необходимое для химической реакции, мало, а размер капли поддается регулировке, прямоточные колонны невыгодны. Предпочтение следует отдать противоточным колоннам. [c.101]

Реакции в системах газ — жидкость под давлением имеют значительное распространение в неорганической и особенно в органической химии. Достаточно хотя бы упомянуть гидрирование в жидкой фазе и синтезы на основе окиси углерода при умеренных температурах и высоких давлениях, гидратацию олефинов и многие другие процессы. Следует, однако, иметь в виду, что во многих реакциях (например, жидкофазного гидрирования) равновесие уже при атмосферном давлении практически полностью смещено в сторону продуктов реакции, и высокое давление применяется для ускорения процесса. Подобные реакции будут поэтому рассматриваться во второй части книги, посвященной выяснению влияния давления на скорость химических реакций. [c.52]

Реакторы для проведения гетерогенных реакций в системе газ— жидкость. Гетерогенные реакции в системе газ — жидкость происходят только в жидкой фазе, при этом для осуществления реакции необходимо, чтобы газообразный реагент был растворен в жидкой фазе. Поэтому собственно химическому взаимодействию всегда предшествует физический процесс диффузии газа в жидкость. Реакторы для проведения процессов в системе газ — жидкость по конструкции похожи на абсорбционные аппараты, имеют большой объем и сравнительно просты в эксплуатации. Практически все реакторы работают непрерывно реакторы полупериодического действия с непрерывной подачей газа применяются редко. [c.237]

Таким образом, сочетание высокой скорости реакции образования полимера и малой скорости массопереноса мономеров обеспечивает протекание процесса поликондепсации на границе раздела фаз в системах жидкость — жидкость. [c.192]

В газовой фазе проводятся высокотемпературные контактно-каталитические процессы, для которых используются контактные аппараты различной конструкции. Для газовых реакций, идущих со значительным теплообменом, применяют аппараты змеевикового типа, например трубчатые печи. Для систем газ+жидкость применяют колонные и башенные аппараты с различными насадками (внутренние устройства) и без них для системы жидкость-[-жидкость — аппараты емкостного типа с мешалками или без них для системы газ+твердое вещество — гребковые аппараты полочного типа, вращающиеся барабаны, шнеки и другие аппараты с механическим перемешиванием. В последнее время получили широкое распространение аппараты с кипящим слоем материала, через который снизу вверх движется газ, а твердые частицы находятся во взвешенном состоянии. Для систем жидкость- -твердое вещество применяют проточные камеры, заполненные зернистым продуктом и емкостные аппараты с мешалками. Для систем твердое вещество+твердое вещество должно быть предусмотрено устройство, хорошо перемешивающее материалы. [c.17]

К медленным реакциям, определяющим общую скорость процесса, относятся многие реакции в системе жидкость — жидкость, играющие важную роль в основной органической промышленности (например, нитрование, сульфирование и гидролиз). Эти процессы по традиции не относятся к экстракционным, а рассматриваются как химические гетерофазные реакции. Проектирование аппаратов для таких процессов основывается скорее на расчете и конструкции реактора с учетом скорости реакции, а не скорости массопередачи. Протекание этих химических реакций сопровождается большими тепловыми эффектами и включает, как и экстракция, процесс массопередачи. Единственное различие заключается в относительных значениях скорости массопередачи. Представляет интерес найти возможность иереноса определенных закономерностей из одной группы процессов в другую. [c.359]

Если экстракция урана, с одной стороны, и нитрование ароматических углеводородов, с другой, представляют противоположные крайние случаи массопередачи с химической реакцией в системе жидкость — жидкость, то реакции с извлечением продуктов в другую фазу, т. е. экстрактивные реакции, должны занимать промежуточное положение. Обратимые реакции должны полностью завершаться при выводе одного из продуктов из реакционной зоны. В экстрактивных реакциях это достигается непрерывно. Примером подобного процесса является получение KNOg. Реакция между хлористым калием и азотной кислотой идет до конца за счет непрерывной экстракции образующегося НС1 в амиловый эфир. [c.359]

Следуя обобщению Абрамзона и Когана [38], реакция почти полностью протекает в водной фазе, если в реакции в системе жидкость — жидкость принимают участие ионные и неионные реагенты. На этом основании Мансури и Мадден приняли, что процесс восстановления происходит в водной фазе. Затем они предложили две возможные модели для объяснения своих результатов. Одна из них включает массопередачу, сопровождаемую быстрой реакцией псевдопервого порядка, согласно другой,— процесс определяется массопередачей. Последняя кажется более вероятной. С другой стороны было выведено уравнение скорости процесса, отражающее прямую пропорциональную зависимость между скоростью восстановления и поверхностью контакта фаз. Затем они предложили использовать этот метод для измерения поверхности контакта фаз, однако это предложение весьма сомнительно. Прямая пропорциональность между скоростью восстановления и межфазной поверхностью требует, чтобы коэффициент массопередачи был постоянным. Сложная зависимость коэффициента от межфазных явлений и вза- [c.373]

В литературе приводится обзор исследований кинетики реакций в системах газ — жидкость — твердая частица, выполненных с целью выявления лимитирующих стадий процесса. По утверждению некоторых авторов, в отдельных процессах лимитирующей стадией может явиться перенос вещества через поверхность раздела газовой и жидкой фаз. Примерами могут служить процессы Фишера — Тропша и гидрирования окиси углерода в метан на суспензированном катализаторе, а также гидрирование а-ме-тилстирола, этилена и циклогексена При изучении этих процессов, был сделан общий вывод о том, что в рассматриваемых трехфазных системах скорость процесса в целом лимитируется [c.672]

В настоящее время имеется значительное количество монографий и учебных пособий, посвященных физико-химическим основам расчета химических реакторов и их математическому моделированию. Однако вопросы расчета реакторов для жидкофазных процессов освещены в них или очень кратко или вовсе не затронуты. В первую очередь это относится к гетерогенным реакторам для проведения реакци в двухфазных системах жидкость — жидкость или жидкость — газ, а также в трехфазных системах газ жидкость — твердый катализатор. Между тем расчет подобных реакторов весьма специфичен и в большинстве случаев существенно отличается от расчета апнаратов для проведения гомогенных процессов. [c.3]

Реже других рассматриваются гетерогенные и трехфазные гете-рохенно-каталитические реакторы. Аппараты этих типов в общей номенклатуре химических реакторов встречаются достаточно часто. Укажем, например, на процессы гидроформилирования [16—18], гпдродесульфнрования [19], жидкофазного окисления [20, 21], жидкофазного гидрирования [22, 23], синтеза многоатомных спиртов [24, 25], синтеза изопрена [26, 27]. Список подобных процессов можно было бы значительно расширить. Однако в учебниках и монографиях Методам расчета реакторов для проведения реакций в двухфазных системах жидкость — жидкость или жидкость — газ и в трехфазных системах газ — жидкость — твердое тело уделяется очень мало внимания. [c.11]

Х-1. Реакции нулевого порядка являются весьма важным классом реакций, которые особенно часто описывают процессы взаимодействия диспергированной фазы в системах жидкость — жидкость для процессов, происходящих в диффузионной области. Преобразовать выражение, приведенное в табл. 37, для случая реакцйй нулевого порядка, которая протекает в жидкости, находящейся в макросостоянни в проточном реакторе идеального смешения. 1 [c.321]

Многие химические реакции не протекают до конца, другими словами, смесь реагентов не полностью превращае-гся в продукты. По прошествии некоторого времени изменение концентраций реагентов прекрашается. Реакционная система в таком состоянии представляет собой смесь реагентов и продуктов реакции. Химическая система в таких условиях находится в состоянии так называемого химического равновесия. Мы уже встречались с примерами простейших равновесий. Так, в замкнутом сосуде устанавливается равновесие между парами вещества над поверхностью его жидкой фазы и самой жидкостью. Скорость перехода молекул жидкости в газовую ф 1зу становится равной скорости перехода в жидкую фазу газовых молекул, ударяющихся о поверхность жидкости. Другим примером является равновесие между твердым хлоридом натрия и его ионами, растворенными в воде (разд. 12.2, ч. 1). В этом примере скорость, с которой ионы кристалла покидают его поверхность, переходя в раствор, равна скорости перехода ионов из раствора в кристаллическое вещество. Приведенные примеры показывают, что равновесие не является статическим состоянием, которое характеризуется отсутствием всяческих изменений. Наоборот, оно имеет динамический характер, т.е. представляет собой совокупность противоположно направленшэгх процессов, протекающих с одинаковой скоростью. Данная глава посвящена рассмотрению химического равновесия и изучению законов, на которых основано его описание. Чтобы продемонстрировать, какую роль играют в химии представления о равновесии, и сделать их более понятными, мы начнем с обсуждения одной из промышленно важных реакций-процесса Габера, применяемого для синтеза аммиака. [c.40]

Современный обзор по массопередаче с химическими реакциями сделан Астарита [11. Наиболее подробно исследована абсорбция газов, представляющая собой важный промышленный процесс, поддающийся теоретической обработке. В качестве модели большинство исследователей используют абсорбцию СО, нейтральными или щелочными водными растворами. Химизм таких процессов установлен. Это обязательное условие, так как без точного знания протекающих реакций невозможно развивать никаких модельных представлений. К сожалению, химизм многих технически важных процессов в системе жидкость — жидкость не установлен. [c.358]

В настоящее время многие крупномасштабные производства используют реакции, протекающие в системе жидкость — жидкость, поэтому с экономической точки зрения их целесообразно осуществлять в непрерывном процессе. При проектировании непрерывного реактора для системы ж — ж необходимо выбрать процесс прямоточный, полупротивоточный или противоточный. Ранее полагали, что многие технически важные реакции в системе ж — ж протекают в кинетической области и при проектировании непрерывного процесса часто следовали традиционному пути, выбирая между непрерывным проточным реактором с мешалкой и трубчатым реактором. В каждом из них используется прямоточный контакт. [c.365]

Типичные системы, взаимодействующие в условиях МФК, представляют собой двухфазные системы жидкость-жидкость с четкой границей раздела фаз [13, 14]. В случае межфазного дегидрохлорирования полимеров ВХ это достигается использованием водных щелочных растворов и не растворяющих воду полярных растворителей, например, о-дихлорбензола [9], нитробензола [15-17]. Именно в таких системах из ПВХ, сополимера винилхлорида с винилацетатом (ВХВА), сополимера винилхлорида с винилацетатом и виниловым спиртом (ВХВАВС) в присутствии четвертичных аммониевых солей (ЧАС) и спиртов, увеличивающих активность ЧАС в реакциях дегидрохлорирования хлоругле-водородов [18, 19], под действием водных растворов щелочей получены поливинилены с высокой степенью кристалличности, не достигаемой никакими другими способами [15-17] (табл. 1). Конверсия полимера и соотношение аморфной и кристаллической фаз зависят от природы всех компонентов системы. Увеличение длины углеводородного радикала в катионной части ЧАС ведет к повышению его липофильности и росту конверсии в процессе дегидрохлорирования. Небольшие ионы типа тетраметил аммониевых практически не активны в случае дегидрохлорирования ПВХ и мало активны в случае сополимеров ВХ. Существенную роль играет и природа аниона ЧАС. При одинаковой катионной части каталитическая активность (А1к)4КНа1 уменьшается от хлорида к иодиду. При этом активность катализатора связана не с липофильностью галогенидов, которая уменьшается в ряду Г > Вг > СГ [20], а определяется, вероятно, размерами ионов. Для галогенидов они составляют 2.20А, 1.81 А и 1.96А, соответственно. Большой размер аниона способствует уменьшению его адсорбции на поверхности раздела фаз. [c.130]

На практике широко применяются гетерогенные процессы, в которых реагенты и продукты реакций присугствуют в разных фазах. Наиболее распространены гетерогенные процессы, в которых часть веществ находится в паровой фазе, а остальные — в жидкой (процесс газ—жидкость). Примером может служить сернокислотная гидратация олефинов с получением спиртов. Довольно распространены и процессы, протекающие в системе газ-твердое тело. Существуют также процессы, когда в реакторе находятся несме-шивающиеся жидкости (процесс жидкость-жидкость). Примером [c.102]

В основе процессов фазового переноса лежит каталитический эффект четвертичных ониевых солей или соединений тида краун-эфиров, которые переводят в органические растворы анионные нуклеофилы и основания, иначе в них нерастворимые. Растворимость ионных пар зависит от липофильной сольватации аммониевого или фосфониевого катионов или комплексов с краун-эфирами и связанных с ними анионов, которые (не учитывая небольших количеств воды) сравнительно мало соль-ватированы. Поскольку анионы удалены от заряда катиона и относительно свободны от сольватации, они весьма реакцион- носпособны. Их повышенная реа-кционная способность и растворимость в неполярной среде позволяет проводить с ними многочисленные реакции в органических растворителях при температурах, близких к комнатной. Известны оба процесса межфазного переноса — в системах жидкость — жидкость и жидкость — твердая фаза в первых обычно используют в качестве катализаторов соли четвертичных ионов, а во вторых — краун-эфиры или криптаты. Последние можно использовать а в двухфазных жидких системах, однако гораздо меньше известно примеров успешного катализа солями четвертичных ионов в системах жидкость — твердое вещество. В большинстве случаев, где в качестве межфазных катализаторов использовались амины, доказано (или можно предположить) образование in situ четвертичных солей аммония. [c.31]

Для получения различных типов ионообменных смол широко применяются некаталитические реакции в системе жидкость — твердое тело (сульфирование, фосфорили-рование хлорметилирование и др). Анализ экспериментальных р,езультатов и их обобщение возможно только при использовании математической модели такого процесса. [c.104]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология