Кинетическая область гетерофазных реакций

КИНЕТИЧЕСКАЯ ОБЛАСТЬ ГЕТЕРОФАЗНЫХ РЕАКЦИЙ [c.248]

Особенностью гетерофазных реакций является необходимость переноса вещества из одной фазы в другую за счет массопередачи, одновременно с которой происходит сама химическая реакция. С подобным явлением мы уже встречались при гетерогенном катализе, но в данном случае математическое описание процесса существенно изменяется и нередко усложняется. В зависимости от относительных скоростей массопередачи и химической реакции здесь также имеются несколько областей протекания реакции 1) кинетическая, когда химическая реакция идет много медленнее массопередачи 2) диффузионная, в которой самым медленным является процесс переноса вещества 3) переходные области, характеризующиеся сравнимыми скоростями химической реакции и массопередачи. [c.192]

Кинетическая область гетерофазных реакций [c.198]

При осуществлении гетерофазных реакций с участием твердых фаз важно перевести процесс из диффузионной области в кинетическую. Это удается сделать в технологических масштабах при реализации идеи псевдоожижения высокодисперсной твердой массы быстрым потоком газа (кипящий, или фонтанирующий, слой). [c.90]

Очевидно и методика обработки опытов для кинетической области гетерофазных реакций не будет отличаться от рассмотренной выше при условии, что кинетическое уравнение или модель составлены с учетом межфазного распределения и изменения объема фаз. [c.252]

Рис. 55. Определение эффективных констант скорости в каждой фазе при протекании гетерофазной реакции в кинетической области.

Таким образом, рассматриваемая здесь область гетерофазных реакций часто приводит к иным зависимостям скорости от концентраций реагентов, чем в кинетической области,-или тем более в гомогенной среде. Однако во всех случаях можно считать, что общее сопротивление процесса 1/ эф равно сумме диффузионного и кинетического сопротивлений. Доля каждого из них. зависит от удельной поверхности контакта фаз /. Например, при барботаже газа через жидкость скорость реакции и / вначале линейно растут с повышением линейной скорости газа (диффузионная область), а при большой ее величине скорость оказывается постоянной (кинетическая область). В промежутке между ними, отмеченном на рис. 57 засечками и характеризующемся замедлением роста скорости с повышением г и йУ, наблюдается переходная область гетерофазных реакций.. Для нее характерно немного пониженное значение энергии активации из-за наложения диффузионного торможения. Как увидим позднее, эта область встречается при определенном соотношении между толщиной пограничной пленки, константой скорости и коэффициентом молекулярной диффузии. [c.256]

Выведите полную кинетическую модель для кинетической области гетерофазного процесса, если реагенты А и У находятся преимущественно в разных фазах, а продукт В распределяется между ними, имея коэффициент распределения ув. Модель составьте для двух случаев а) объемы обеих фаз остаются постоянными б) фаза 2, в которой находится реагент У, полностью исчезает по завершении реакции. [c.267]

Определение кинетической области процесса экстракции тесно связано с понятием о лимитирующей стадии химической реакции, сопровождающей массоперенос. Если эта стадия (реакция) имеет место в одной из фаз, то эта фаза является лимитирующей и одновременно реакционной, а скорость экстракции должна описываться уравнениями гомогенных химических реакций. В этом случае процесс экстракции следует рассматривать как гетерофазный [3]. [c.113]

Так как значительное число промышленных процессов основного органического и нефтехимического синтеза протекает в гетерофазных системах, особенно часто в системах газ-жидкость или жидкость-жидкость, то для протекания химических реакций необходимо обеспечить межфазный перенос вещества. При этом в зависимости от относительных скоростей массопередачи и химической реакции процесс может протекать в различных областях кинетической, когда химическая реакция идет много медленнее процесса массопереноса диффузионной, в которой самым медленным является процесс переноса вещества переходной области, характеризующейся сравнимыми скоростями химической реакции и массопереноса. [c.116]

Состав сополимеров, получаемых необратимой гетерофазной С., зависит от того, в какой области протекает реакция кинетической или диффузионной. В пер- [c.222]

Поликонденсацией в растворе называют способ проведения поликонденсации в присутствии растворителя, в котором растворяются исходные мономеры и образующийся полимер. Такая реакционная система является однофазной, и процесс протекает гомогенно. Частным случаем процессов такого типа является поликонденсация, сопровождающаяся выпадением полимера из раствора. При таком способе реакционная система гетерофазна, однако реакция протекает в кинетической области в объеме одной из фаз. Широкого практического распространения этот способ не нашел. Поликонденсацию в растворителях подразделяют на высокотемпературную, которую проводят при температуре >100°С, и низкотемпературную (при температуре < 100°С). Высокотемпературная поликондепсация применяется в случае использования мономеров с невысокой реакционной способностью. Для проведения низкотемпературной поликонденсации необходимы высокоактивные мономеры при этом процесс часто ведут с применением катализаторов. [c.34]

Когда массопередача протекает значительно быстрее химической реакции, между концентрациями веществ в каждой фазе успевает установиться термодинамическое равновесие, и общая скорость процесса зависит только от скорости самой химической реакции. Такая область гетерофазных процессов называется кинетической. [c.198]

Ввиду близости коэффициентов диффузии их частное можно принять за единицу, и тогда селективность будет зависеть от квадратного корня из отношения констант скоростей химических реакций. Аналогичное уравнение получается и для гетерофазных реакций, при которых протекает достаточно быстрый процесс как в пограничной пленке, так и в объеме жидкой фазы. В этих случаях селективность растет по сравнению с кинетической областью лишь для редко встречающихся параллельных реакций с большей константой скорости у побочной реакции (k2>ki). При обычном отношении k > Аа селективность процесса во внутридиффузионной области меньше, чем в кинетической. [c.394]

Реакция А-1-У— -Продукты проводится в гетерофазной системе в кинетической области. При исследовании процесса при разных соотношениях фаз получены следующие результаты [c.267]

Кинетическая область гетерофазных реакций характеризуется нанвйсшей скоростью процесса, что обусловлено устранением каких-либо диффузионных торможений. Поэтому естественно стремление к практическому осуществлению этих реакций именно в кн- [c.200]

Особенностью гетерофазных процессов является необходимость переноса реагентов из одной фазы в другую за счет мас-сопередачи. При этом в зависимости от относительной скорости химической реакции и массопередачи существует несколько областей гетерофазных реакций, различающихся своими закономерностями, кинетическими моделями и методикой исследования, которые усложняются по сравнению с гомогенными гомо-фазными процессами. [c.246]

РастБоримость зпихлоргидрина в воде ограничена, но псс продукты реакции хорошо растпоримы, поэтому па начальном этапе реакция гетерофазна. Исследование кинетики и селективности реакций (6.15) —(6.17) проводят в реакторе, изображенном на рис. 34, в условиях интенсивного перемешивания реакционной массы со скоростью, обесточивающей протекание, процесса в кинетической области. За скоростью реакции следят путем отбора проб и анализа их па содержание щелочи, ил карбонатов, как это описано в предыдущей работе. [c.174]

Рис. 41. Определение эффективных жонстант скоростей в каждой из фаз при протекании гетерофазной реакции в кинетической области.

Из-за гетерофазности реакции значительную роль играет диффузионное торможение при переходе олефина из углеводородной фазы в сернокислотный слой, причем кинетическая область достигается лишь при очень интенсивном перемешивании. В практических условиях процесс протекает, по-видимому, в переходной области и имеет небольшую энергию активации (5—10 ккал/моль или 21—42 кДж/моль). Тепловой эффект реакции составляет около 21 ккал/моль (88 кДж/моль), несколько меняясь в зависимости от природы олефина и концентрации исходной кислоты. [c.261]

В случае, когда массопередача протекает намного быстрее химической реакции, между концентрациями веществ в каждой фазе устанавливается равновесие, соответствующее уравнению (У-1), и общая скорость процесса лимитируется наиболее медленной макростадией самой химической реакции, протекающей в объеме. Такая область гетерофазных процессов называется кинетической. Она легко достигается для сравнительно медленных химических процессов (гидролиз и другие реакции хлорпроизводных, сульфирование серной кислотой, окисление молекулярным кислородом и др.), которые из-за отсутствия диффузионных торможений имеют в этих условиях наивысшую скорость. [c.248]

Отметим, что выведенные в данном разделе уравнения применимы для химических реакций, описываемых любыми кинетическими уравнениями и порядками. При формальном подборе для скорости выражения простого типа г=1ЙСа"аСу"а они дадут формальные порядки реакции от первого до дробного по Y и от нулевого до дробного по А. Зависимость скорости реакций от температуры такая же, как при массопередаче в отсутствие химической реакции. Энергия активации оказывается равной 4— 20 кДж/моль, что характерно для этой чисто диффузионной области гетерофазного процесса. [c.263]

При классификации химических реакций, протекающих в реакторах, учитываются механизм и кинетика химических взаимодействий, а также разнообразные специфические признаки. Например, различают реакции разложения, соединения, замещения и пр. простые и сложные обратимые и необратимые молеку-лярность реакции порядок реакции реакции эндо- и экзотермические реакции гомо- и гетерогенные (гетерофазные) реакции каталитические и некаталитические реакции полимеризации и поликонденсации электро-, фазо-, плазмохимическе реакции цепные, ядерные, термоядерные реакции биохимические реакции реакции, протекающие в диффузионной, кинетической и смешанной областях и т. д. [c.20]

Если рост цепи протекает в кинетической области, то гетерофазность не должна влиять на реакцию передачи цепи при условии отсутствия преимущественной сорбции передатчика полимерной фазой. [c.108]

Влияние диффузионного характера реакции (обусловленного в. первую очередь гетерофазностью процесса) можно учитывать на различных уровнях моделирования либо на микрокинетическом (рассматривая совокупность областей — чисто кинетической и диффузионной), либо — для непрерывных процессов — на макрокинетическом (например, при переходе к уравнениям гидродинамики можно пользоваться либо диффузионными моделями вытеснения либо сегрегационными моделями — для реакторов идеального перемешивания). Так, для полимеризации в суспензии и в массе разумно предположить наличие полной сегрегации, что выразится в выборе соответствующих уравнений для реактора идеального перемешивания. Для гомогенной полимеризации в растворе в гидродинамических моделях непрерывных процессов разумно предположить идеальное смешение на микроуровне. Многие реальные полимеризационные процессы (суспензионные с коалесценцией, эмульсионные, в концентрированных растворах при полимеризации до глубоких конверсий) занимают промежуточное положение, между указанными двумя крайними случаями смешения. [c.67]

В настоящей монографии рассмотрены только гомогенные изотермические реакции, в то время как соответствующие про-мьпнленные процессы часто протекают в гетерофазных системах с неоднородными нолями концентраций и температур внутри реактора. Для математического моделирования таких систем прежде всего необходимо выбрать адекватную кинетическую модель процесса, правильно описывающую химические превращения компонентов. Изложенный в книге материал должен помочь сделать такой выбор научно обоснованным. После того как кинетическая модель выбрана, явления переноса вещества и тепла в реакторе могут быть учтены при построении общей математической модели процесса стандартными методами. Возникающие при этом задачи относятся уже к области макрокинетики и, следовательно, выходят за рамки настоящей монографии. Вместе с тем совершенно ясно, что развитие макрокинетики реакций образования и превращения полимеров, столь важной для математического моделирования промышленных процессов их синтеза и химической модификации, невозможно без хорошо разработанных методов описания истинной химической кинетики соответствующих реакций. Эти методы, подробно изложенные в данной книге, могут быть с успехом использованы и нри решении многих макрокине-тических задач химической технологии получения и модификации лолимеров. [c.362]

Реакция Аж-1-Yr— -Продукты имеет псевдонулевой порядок по реагенту А и первый по Y с константой скорости fe=5,0-10 ехр(—100 000/i r) с-. В условиях гетерофазного процесса fPr,i = 0,02 exp (—5000/RT) с . Найдите температурную границу кинетической и переходной областей, считая за таковую уменьшение диффузионного сопротивления до 5% от кинетического. [c.268]

Эти процессы имеют много общего, что связано с наличием диффузионных механизмов в протекании некоторых элементарных реакций. Оказалось, что не только реакции обрыва цепи при полимеризации в вязких средах, но и процессы иницирования и роста цепи часто протекают в диффузионной области. Рассмотрение глубокой и гетерофазной полимеризации с точки зрения изменяемости кинетических параметров позволяет количественно описывать эти реакции, регулировать их скорость и молекулярный вес полимеров. [c.3]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология