КИНЕТИКА Диффузия в газовой и жидкой фазах

Во многих промышленных процессах очистки газовых потоков абсорбционным методом поглощение целевого компонента жидким поглотителем сопровождается химическим взаимодействием молекул абсорбтива с молекулами активного компонента абсорбента и переходом его в связанное состояние. При этом концентрация компонента в жидкости уменьшается, что приводит к увеличению градиента концентраций и ускорению поглощения абсорбтива в жидкой фазе по сравнению с физической абсорбцией. Таким образом, в этом случае кинетика абсорбции определяется не только скоростью массообмена, но и кинетическими закономерностями реакции. В зависимости от того, какая скорость определяет общую скорость переноса массы целевого компонента, различают кинетическую и диффузионную области протекания хемосорбции. В кинетической области лимитирующей является скорость химического взаимодействия, в диффузионной области — скорость диффузии целевого компонента в зоне реакции Если скорости реакции и массопередачи соизмеримы по величине, то процесс протекает в смешанной, диффузионно-кинетической области. [c.244]

Том III (1964 г.) включает данные по гомогенному химическому равновесию в газовой и жидкой фазах гетерогенному химическому равновесию (твердое тело — жидкость газ — жидкость твердое тело — газ жидкость — жидкость криоскопиче-ские и эбулиоскопические константы) свойствам гомогенных жидких растворов (плотность, коэффициенты активности, энергетические свойства, теплопроводность, электропроводность и числа переноса, вязкость, поверхностное натяжение, показатели преломления) электродным процессам в растворах и расплавах химической кинетике и диффузии. Том заканчивается предметным указателем. [c.23]

Трудности, возникающие лри изучении кинетики в гетерогенных системах, обусловлены рядом обстоятельств. В системах газ — жидкость — твердое вещество, к которым относятся многие из них, на течение процесса кроме химических факторов заметное влияние могут оказывать физические процессы абсорбция газа жидкой фазой, диффузия растворенного вещества к поверхности твердой фазы. Это необходимо учитывать при интерпретации кинетических закономерностей, наблюдаемых в гетерогенных системах. В частности, для этих систем характерна линейная зависимость стационарной скорости реакции от площади поверхности катализатора или его массы. Отклонение от линейности всегда можно интерпретировать как влияние физических процессов. Эти трудности частично преодолеваются созданием условий, обеспечивающих эффективный массоперенос, что исключает возникновение градиента концентрации мономера в растворе. Кинетические измерения обычно проводят в условиях равновесия между газовой и жидкой фазами. [c.206]

Область от II до III. Высота теоретической тарелки возрастает прямо пропорционально скорости потока. Процесс размывания хроматографической полосы определяется кинетикой перехода веществ из газовой фазы в жидкую на границе фаз, а в конечном итоге — скоростью диффузии вещества в жидкой фазе. Как видно на рис. 33, роль молекулярной диффузии (судя по отрезку gog) практически сводится к нулю. Эта область характеризуется константой С уравнения Ван-Деемтера. С увеличением С работа колонки Ухудшается. Чтобы снизить С, нужно выбирать жидкую фазу с наименьшей вязкостью т], так как последняя обратно пропорциональна коэффициенту диффузии в жидкой фазе т) 1Юж- Кроме того, толщина пленки жидкой фазы б должна быть по возможности меньше, так как С б . [c.70]

Скорость диффузии в газовой фазе с увеличением давления уменьшается. То же должно наблюдаться и при диффузии в жидкой фазе однако в литературе до последнего времени не было данных по этому вопросу Влияние давления на скорость диффузии может оказаться весьма существенным для кинетики некоторых химических реакций при высоких давлениях. [c.119]

Кинетика физической абсорбции изучена относительно хорошо. Во многих случаях, особенно при больших концентрациях извлекаемого компонента, скорость абсорбции лимитируется скоростью диффузии в жидкой фазе. При тонкой очистке, т. е. когда концентрация примеси мала, независимо от механизма абсорбции скорость ее лимитируется диффузией примеси в газовой фазе. В любом случае массообменная аппаратура процессов физической абсорбции, так же как и процессов хемосорбции, в которых скорость химической реакции велика, относительно легко поддается интенсификации. На выходе газа и жидкости из абсорберов и десорберов степень приближения к равновесию, как правило, достигает 70—80%. [c.31]

Область III. На этом участке кривой высота теоретической тарелки возрастает прямо пропорционально скорости потока. Процесс размывания хроматографической полосы определяется кинетикой перехода веществ из газовой фазы в жидкую на границе фаз, а в конечном итоге — скоростью диффузии вещества в жидкой фазе. Как видно на рис. IV.II, роль молекулярной диффузии (судя по отрезку а Ьг) практически сводится к нулю. Эта область характеризуется константой С уравнения Ван-Деемтера. С увеличе- [c.112]

При исследовании механизма абсорбции в любых газожидкостных системах наибольшую трудность вызывает расшифровка кинетики абсорбции, в частности достаточно адекватный учет диффузии вещества в газовой и жидкой фазах. Задача заключается в таком моделировании диффузионных процессов, протекающих как внутри фаз, так и на границе раздела, которое бы позволило достаточно полно отразить факторы, влияющие на массоотдачу. Известные модели переноса вещества (модели Уитмена — Льюиса, Хигби, Данквертса и др. [6, 28, 29]) не только труднореализуемы в связи со сложными решениями математических уравнений, но и не учитывают многие из этих факторов. На кинетику абсорбции влияют коэффициент диффузии, физические свойства газов и жидкостей, термодинамические параметры процесса, концентрация компонентов, направление массопередачи, вибрация и пульсация, эффект Марангони и т. д. Многочисленные исследования влияния этих [c.69]

Рассмотрим применение этих уравнений к кинетике массо-обмена между газовой сферой (пузырьком) и жидкой фазой для стационарных условий процесса, когда он определяется молекулярной диффузией. При этом возможны, в частности, следующие случаи [c.30]

Приведенные выше результаты применимы прежде всего к диффузионной кинетике процессов, лимитируемых диффузией в твердой фазе. Как показали Розен и Шевелев [52, 53], сюда относятся некоторые процессы изотопного обмена, как, например, обмен изотопов кислорода между твердыми окислами и газовой фазой. Формула (II, 100) позволяет, кроме приведенных выше, получать решения и для более сложных нестационарных процессов, где контакт с газовой фазой прерывается и через некоторое время возобновляется вновь, так что начальное распределение для последующих стадий определяется предшествующими. Такого рода расчеты приведены в работе Розена и Шевелева [52]. В работе [53] те же авторы рассчитали влияние распределения зерен по размерам на диффузионную кинетику порошков или пористых сред. Расчеты показали, что в условиях, когда для одних зерен процесс протекает в диффузионной, для других —в кинетической области, полидисперсность может имитировать кинетические закономерности, характерные для неоднородной поверхности. Аналогичных явлений следует ожидать и для процессов поглощения газов тонкодисперсными жидкими каплями, где конвекцией внутри капли можно пренебречь. [c.138]

Массопередача в газовой хроматографии происходит путем диффузии 1) через газовый поток к пористым частицам носителя или адсорбента, 2) затем в неподвижном газе, который заполняет эти частицы, и наконец, 3) в жидкой фазе или путем адсорбции—десорбции на поверхности раздела газ — твердое тело. Как показано ниже, первостепенное значение имеет вклад диффузии в газовой фазе в кинетику массопередачи и, следовательно, в размывание зоны. Молекулярная диффузия играет главную роль как в радиальном, так и в осевом направлениях колонки. Во всех этих случаях основным параметром, который определяет кинетику, служит коэффициент диффузии. [c.119]

Отметим, что практически во всех работах анализ кинетики массопередачи с химической реакцией в жидкой фазе выполнен на основе принципа независимой диффузии. По-видимому, это является оправданным [29, 42], поскольку содержание в жидкости ключевого (передаваемого из газовой фазы) компонента мало, и бинарные коэффициенты молекулярной диффузии компонентов в жидкой фазе отличаются незначительно. [c.21]

Процессы, лимитирующие величину скорости массопереноса, который в свою очередь определяет величину локального неравновесия в газовой хроматографии, включают а) диффузию растворенного вещества в подвижной фазе, б) диффузию в неподвижной жидкой фазе (ГЖХ) и в) кинетику адсорбции— десорбции. В жидкостной и газовой хроматографии процессы б) и в) аналогичны (в терминах математических формул, но не по их относительной важности) однако диффузионные процессы в подвижной фазе а) более сложны. Оценим теперь вклад каждого из этих членов в Я для ГХ. Соответственно процессы б) и в) ГХ и ЖХ будут упрощены для последующего обсуждения процессов массопереноса в жидкостной хроматографии. [c.26]

В газовой хроматографии, особенно при ее применении для автоматического контроля состава смесей и регулирования химических процессов, дополнительно предъявляются все более повышенные требования к скорости анализа [11], время которого часто не должно превышать 0,5—5 мин. В этом отношении метод газо-жидкостной хроматографии не имеет преимуществ по сравнению с методом газо-адсорбционной хроматографии. Действительно, разделительная способность неподвижных фаз (растворителей или адсорбентов) определяется их селективностью, т. е. природой, величиной поверхности и скоростью массообмена (кинетикой растворения и испарения компонентов или их адсорбции и десорбции). Наилучшее разделение при прочих равных условиях, и если изотермы распределения (растворимости или адсорбции) в области рабочих концентраций линейны, произойдет в том случае, когда коэффициент массообмена достаточно велик. При значительных скоростях газа-носителя главную роль в размывании полосы в газожидкостной хроматографии играет кинетика массообмена, определяемая в основном медленностью прохождения молекул компонентов через поверхность раздела газ — жидкость [21, 22] и медленностью их диффузии внутри жидкой пленки [23]. В газо-адсорб- [c.8]

Перенос жидкости. Поскольку капиллярные силы возникают лишь при наличии поверхности раздела жидкой и газовой фаз, условия переноса вещества в капиллярно-пористых телах, полностью и частично заполненных жидкостью, различны. При полном заполнении капилляров жидкостью перенос вещества осуществляется за счет массового движения, обусловленного разностью давлений на концах капилляра [уравнение (V. 64)], и молекулярной диффузии, происходящей за счет различия концентрации по длине капилляра. Относительный вклад переноса, обусловленного массовым движением, уменьшается с уменьшением радиуса капилляров, как это следует из уравнения (V. 64) При отсутствии массового движения жидкости перенос вещества в капиллярно-пористом теле происходит только по диффузионному механизму и скорость процесса определяется законами диффузии. В связи с тормозящим действием твердого скелета капиллярно-пористого тела коэффициенты диффузии оказываются значительно меньше значений для неограниченного объема жидкости. Вследствие кинетической неоднородности пор различного размера коэффициенты диффузии для тел, имеющих капилляры различных размеров, оказываются зависящими от содержания переносимого вещества в твердом теле. Поэтому для количественной оценки кинетики диффузионного переноса используются значения эффективных коэфс )ициентов диффузии, определяемые экспериментально. При этом необходимо, чтобы условия определения соответствовали условиям осуществления рассматриваемого процесса. В капиллярах, частично заполненных жидкостью, ее перемещение обусловливается действием капиллярных сил. [c.436]

Спекание идет при нагревании смесей твердых кристаллических веществ ниже температуры их плавления. Механизм и кинетика процессов спекания очень сложны, так как химическое взаимодействие в смеси твердых веществ, зависящее от ее состава, отличается от химических реакций в жидкой и газовой фазах и имеет ряд особенностей. Взаимодействие, протекающее на поверхности раздела сосуществующих фаз, гетерогенно, зависит от пространственного расположения масс реагирующих компонентов и связано с возникновением новых фаз. Для осуществления химической реакции необходима массопередача — частицы реагентов должны перемещаться в зоне взаимодействия через разделяющие среды (внешняя диффузия) и внутри зерен (внутренняя диффузия). При этом возможны два не исключающих друг друга случая. [c.432]

Во введении было в общем рассмотрено влияние температуры Т, давления Р, относительной скорости движения фаз ю и молекулярной массы веществ М, передаваемых из одной фазы в другую, на коэффициенты массопередачи. Исследование кинетики обычно проводят при постоянстве Т и Р, для веществ определенной молекулярной массы, т. е. при М = onst. В таких условиях для данной бинарной системы при определенной растворимости и скорости растворения газового Компонента в жидкой фазе на величину коэф-< )ициента массопередачи могут влиять в общем следующие параметры коэффициенты молекулярной диффузии в газовой и в жид кой фазах скорости движения газа и жидкости ш, а также направления движения фаз относительно друг друга, влияющие [c.123]

В (111.37) и (111.38) содержится целый ряд важных величин для теории и практики газовой хроматографии. В (111.38) А характеризует размывание хроматографической полосы за счет вихревой диффузии, В — размывание за счет молекулярной диффузии в газовой фазе, С — размывание за счет замедленной диффузии хроматографируемого вещества в жидкую фазу (за счет замедленной кинетики внутренней массопередачи). [c.69]

X. применяют для определения физ.-хим. характеристик в-в кЗэф. распределения, энтальпии растворения, адсорбции, констант устойчивости комплексных соед., коэф. диффузии в газовой и жидкой фазах и т. д., а также кж метод исследования кинетики гетерогенных и гомогенных р-ций. См. твЕзке Хроматография с программированием температуры, Хрома-то-масс-спектрометрия. [c.317]

X. хорошо использ. для количеств, анализа разл. орг. и неорг. в-в. При пост, условиях эксперимента величина сигнала детектора прямо пропорциональна концентрации -то компонента в подвижной фазе, а площадь (5у) соотв. пика на хроматограмме — его кол-ву. Долю -то компонента в процентах в п-компонентной смеси рассчитывают по ф-ле Р/=д>5у100/(2а(5 ), где а1 н — поправочные коэффициенты, зависящие от чувствительности детектора к анализируемым в-вам. Чувствительность анализа определяется обычно чувствительностью детектора предел обнаружения составляет 10 —10 % (нри массе пробы 1—10 мг), погрешность — 0,2—2%. Недостаток хроматографич. методов — периодичность анализа (показания запаздывают, по крайней мере, на продолжительность разделения) — существен только для хроматографии промышленной. С помощыо X. получ. чистые в-ва, напр, в произ-ве хим. реактивов (см. Хроматография препаративная ). Хроматографически определяют физ.-хим. характеристики в-в коэф. распределения, теплоты растворения, адсорбции, константы устойчивости комплексных соед., коэф. диффузии в газовой и жидкой фазах и т. д., изучают кинетику гетерогенных каталитич. и гомогенных р-ций. [c.668]

Процессы, происходящие ири обработке природных фосфатов — апатитов и фосфоритов — кислотами, могут служить примерами гетерогенных некаталитических процессов в многофазной спсте.ме Ж—Т—Г, лимитируемых кинетикой диффузии и массообмена между фазами. При разложеиии фосфатов кислотами образуется многофазная система, включающая жидкую фазу (раствор), несколько новых твердых фаз (гинс, монокальцийфосфат, фосфаты железа и алюминия и т. п.), а также новую газовую фазу (фтористый водород). [c.18]

Кинетика абсорбции. При А. поглощаемый газ в результате молекулярной, конвективной, а также турбулентной диффузии из ядра газового потока переносится к границе раздела фаз, а затем по такому же механизму равномерно распределяется в объеме жидкости. Скорость переноса характеризуется массовым потоком Уг > е. числом молей в-ва, переносимых за 1 с через 1 м межфазной пов-стн по нормали к ней. Обычно принимают, что на границе раздела фаз устанавливается равновесие прн составе фаз х р и у р. Тогда стационарный массовый поток прн А. (десорбции) поглощаемого газа можно выразить через коэф. мас-соотдачи для жидкой 3, (м/с) или газовой [3 [кмоль/ (м МПа)] фазы и движущие силы [c.16]

Кинетика реакции гидратации олефинов на фосфорнокислотном гетерогенном катализаторе является достаточно сложной. На-скорость процесса большое влияние оказывает величина поверхности носителя, а также укрулнение пор, облегчающее диффузию реагентов к внутренней поверхности катализатора. Скорость повышается с ростом парциального давления олефина, но водяной пар оказывает противоположный эффект. Это объясняется тем, что фосфорная кислота образует на носителе жидкую пленку, которая абсорбирует воду из газовой фазы. При каждой данной температуре в пленке устанавливается равновесная концентрация воды, соответствующая парциальному давлению водяного пара при чрезмерном его повышении фосфорная кислота разбавляется и скорость реакции падает наоборот, при снижении давления [c.275]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология