Процесс протекающий в диффузионной области

Если реагенты перед вступлением в реакцию хорошо перемешать, то скорость гомогенных процессов определяется скоростью непосредственно химического превращения веществ. В гетерогенных процессах химические реакции обычно сопровождаются чисто физическими промежуточными стадиями, которые определяют или влияют на наблюдаемую скорость процесса. В простейшем случае при протекании гетерогенного химико-технологического процесса можно выделить два элементарных процесса — диффузию веществ, находящихся в одной фазе, к поверхности раздела фаз или от нее и химическую реакцию внутри одной из фаз. В зависимости от того, какой из элементарных процессов — диффузия или реакция — определяет скорость ХТП, последние разделяют по области протекания. Например, если определяющее значение на скорость ХТП оказывает скорость диффузии, то говорят о химико-технологических процессах, протекающих в диффузионной области если скорость ХТП определяется скоростью химической реакции, то процесс протекает в кинетической области. Методы и приемы интенсификации ХТП, протекающих в диффузионной и кинетической областях, совершенно различны. Знание области протекания процесса особенно важно для анализа гетерогенно-каталитических процессов и управления ими. [c.33]

Однако следует отметить, что в рассматриваемом случае энергия активации редко превышает 4—8 кдж моль (— 1— 2 ккал/моль), т. е. во много раз меньше энергий активации большинства химических реакций, протекающих в кинетической области. Следовательно, с повышением температуры скорость процесса, протекающего в диффузионной области, возрастает значительно медленнее, чем скорость процесса, протекающего в кинетической области. [c.16]

Для проведения процессов, протекающих в диффузионной области, используются аппараты с развитой поверхностью контакта фаз и тонким слоем жидкости — пленочные и пенные. [c.138]

Для химических процессов, протекающих в диффузионной области, скорость диффузии реагентов к зоне реакций является лимитирующей и зависит от скорости движения потоков и их физических свойств. Чтобы рассчитать такие процессы, следует пользоваться зависимостями, характеризующими диффузию, так как кинетика реакции в целом обусловливается скоростью диффузии. В диффузионной области скорость процесса сравнительно мало зависит от температуры и практически не зависит от конкретных особенностей химического механизма реакции. Скорости отдельных реакций отличаются лишь постольку, поскольку коэффициенты диффузии реагирующих веществ различны. Все реакции в диффузионной области имеют первый порядок по концентрации реагирующего вещества при постоянном общем давлении. Условия для возникновения диффузион-ной области создаются при высоких температурах, высоких давлениях и малых скоростях газового потока. [c.79]

Перемешивание ускоряет процессы, протекающие в диффузионной области вследствие замены медленной молекулярной диффузии быстрым конвективным переносом реагентов в зону реакции. Особенно эффективно перемешивание жидких гомогенных систем, в которых молекулярная диффузия происходит медленнее, [c.144]

Кроме того, изменяя параметры обратной связи, мы можем влиять на тепловыделение системы и даже на теплопередачу теплообменной поверхности. И, наконец, еще одно важное обстоятельство. Рециркуляция позволяет совершенно свободно оперировать скоростью потока в реакторе и, следовательно, макро-кинетической характеристикой процесса, т. е. влиять на массо-и теплообмен в зоне гетерогенного катализа. Это обстоятельство очень важно для ускорения процессов, протекающих в диффузионной области. [c.10]

Таким образом, в диффузионной области роль константы скорости реакции играет коэффициент массоотдачи р, и наблюдаемая скорость процесса не имеет ничего общего с истинной кинетикой химической реакции. Коэффициент массоотдачи р зависит не только от физических свойств раствора, но и от гидродинамических условий взаимо-действия частицы с окружающей ее сплошной средой. Гидродинамическая обстановка в реакторе весьма существенно зависит от его формы и размеров. Поэтому при моделировании процессов, протекающих в диффузионной области, следует учитывать возможное измене- [c.48]

Химические процессы, протекающие в диффузионной области, характеризуются тем, что скорость диффузии реагентов к зоне реакции является лимитирующей, зависящей от скоростей движения потоков и их физических свойств. [c.391]

Для процессов, протекающих в диффузионной области, скорость реакции изменяется значительно медленнее, так как проявляется только через изменение коэффициента диффузии. Скорость гетерогенных процессов, которая зависит как от скорости диффузии, так и от химической кинетики, также изменяется с изменением темнера гу-ры, однако по более сложному закону. Наконец, сложный характер зависимости скорости от температуры имеют химические процессы, осложненные побочными реакциями. При повышении температуры скорость побочных реакций может расти быстрее, (чем скорость основной реакции. В этом случае повышать температуру процесса невыгодно, так как выход целевого продукта уменьшается. В противном случае процесс предпочтительнее вести при более низкой температуре, поскольку это приводит к повышению скорости взаимодействия реагентов и увеличению выхода целевого продукта. [c.230]

Тип и характер пористой структуры носителей определяют распределение активного компонента по зерну. В ряде работ [20, 53, 54] принято деление нанесенных катализаторов на четыре основных типа 1 — с равномерным распределением активного компонента 2 — корочковый , в котором активный компонент сосредоточен у периферии гранул 3 — активный компонент сосредоточен в центре зерна (тип яичного желтка) 4 — активный компонент сосредоточен в слое, удаленном от внешней поверхности. Все четыре типа изображены схематично на рис. 2.3. При отсутствии диффузионных торможений целесообразно распределение активного компонента по типу 1. Для процессов, протекающих в диффузионной области, эффективно иметь катализатор 2-го типа. Преимущества катализаторов 3- и 4-го типов прежде всего связываются не с макрокинетическими факторами, а с технологическими [55]. Но и с точки зрения макрокинетики есть указания [56] на то, что для последовательных реакций, таких, как А В С, избирательность процесса по целевому продукту С увеличивается при использовании катализаторов 3- или 4-го-типов. [c.56]

Одним из основных способов увеличения скорости химического процесса является перемешивание реагентов. Причем перемешивание увеличивает коэффициент массопередачи или константу скорости процесса вследствие перехода от молекулярной диффузии к конвективной. При этом снижается диффузионное сопротивление, препятствующее взаимодействию компонентов. Наиболее целесообразно увеличивать степень перемешивания взаимодействующих веществ при осуществлении процессов, протекающих в диффузионной области. При этом увеличивать степень перемешивания можно до тех пор, пока общая константа скорости процесса не перестанет зависеть от коэффициентов переноса В, т. е. до перехода процесса из диффузионной области в кинетическую. Дальнейшее увеличение перемешивания в проточных аппаратах снижает движущую силу процесса и скорость реакции. [c.141]

Процесс, протекающий в диффузионной области, не ускоряется с повышением температуры, но ускоряется от увеличения массообмена в системе. Его энергия активации равна нулю. И наоборот, процесс, протекающий в кинетической области, не ускоряется с увеличением массообмена, но его скорость возрастает с увеличением температуры. Обычно скорость реакций, протекающих в кинетической области, возрастает в 2—3 раза при повышении температуры на 10°С. [c.58]

Для осуществления процессов, протекающих в диффузионной области, следует применять мешалки, создающие интенсивную турбулизацию. [c.83]

Существенное повышение скорости процесса, протекающего в диффузионной области, может быть достигнуто путем увеличения поверхности раздела фаз и градиента концентраций взаимодействующих реагентов. Это осуществляется при увеличении интенсивности перемешивания. [c.194]

При эмульсионной поликонденсации реакция протекает полностью в объеме одной из фаз и имеет ярко выраженный кинетический характер. Межфазная поликонденсация — типичный процесс, протекающий в диффузионной области и, следовательно, локализованный в некоторой части объемов фаз. Именно эти коренные различия определяют особенности закономерностей указанных методов поликонденсации. [c.215]

Для повышения общей скорости процесса, протекающего в диффузионной области, необходимо принимать меры к ускорению диффузии — повышать скорости потоков взаимодействующих фаз, увеличивать перемешивание реагентов, менять условия, влияющие на вязкость, плотность и другие физические свойства среды, от которых зависит скорость диффузии. [c.53]

Известно, что на скорость химических гетерогенных процессов, протекающих в диффузионной области, может оказывать влияние интенсивность перемешивания, способствующая улучшению контакта между ингредиентами. Однако ири проведении процесса наступает момент, когда с увеличением скорости вращения мешалки скорость химической реакции перестает возрастать. Таким образом достигается граница диффузионной области, в которой диффузионные торможения не влияют на скорость химических превращений, и процесс переходит в кинетическую область. [c.157]

Для процессов химического превращения вещества, протекающих в кинетической области, значение константы скорости реакции с повышением температуры обычно резко возрастает, следовательно, скорость процесса значительно увеличивается. Для процессов, протекающих в диффузионной области, превращение происходит медленнее, так как в данном случае скорость его зависит от коэффициента диффузии, изменяющегося с изменением температуры (рис. 16.2). [c.466]

Следует отметить, что для твердофазных реакций, в частности образования ферритов, выделение кинетической области не совсем оправдано, так как пока еще неясно, что же представляет собой сам процесс собственно химического взаимодействия. Вероятно, его нельзя считать элементарным, так как такому взаимодействию должно предшествовать проникновение (диффузия) хотя бы на несколько межатомных расстояний ионов одного металла в решетку оксида другого металла, после чего и будет происходить перестройка дефектной структуры этой фазы в структуру продукта реакции. Не исключено, что процесс, протекающий в диффузионной области, будет лимитироваться не диффузией ионов через слой продукта реакции, а диффузией катионов одного реагента в друг( Как будет показано ниже, именно этим обстоятельством определяется в значительной степени различие в механизмах образования ферритов магния и никеля. [c.43]

Полученные выше критерии подобия (8.18) —(8.30) не отражают реакционно-кинетической стороны явления и относятся к процессам, протекающим в диффузионной области. [c.142]

Скорость технологических процессов, протекающих в диффузионной области, определяется интенсивностью переноса вещества и энергии. Одним из путей интенсификации этих процессов является турбулизации газожидкостных потоков. Известно, что в турбулентном потоке элементарные струи изменяют скорость и направление, в связи с чем в каждой точке объема происходит пульсация скорости. По-видимому, в связи с этим наложение пульсаций извне в некоторых областях частот, соответствующих собственной частоте колебаний элементов структуры газожидкостного слоя, должно приводить к интенсификации процесса переноса. Однако литературные данные по этому вопросу весьма противоречивы как в оценке причин этого эффекта, так и в части оценки результатов интенсификации. [c.46]

Взаимодействие газообразного аммиака и азотной кислоты — типичный хемосорбционный процесс, протекающий в диффузионной области, поскольку само химическое [c.200]

Не менее перспективным может оказаться применение электрических и магнитных полей для интенсификации реакционных процессов, протекающих в диффузионной области, например, прямой гидратации ацетилена (по Куче-рову), винилирования ацетилена и т. п. Перечень возможных объектов использования эффекта интенсификации массопереноса в системах газ — жидкость за счет магнитных и электрических полей может быть значительно расширен. [c.93]

Скорость каталитического процесса зависит от скоростей диффузии и химической реакции. Если скорость диффузии мала, то как бы не возрастала активность катализатора, процесс будет идти медленно. Это — процесс, протекающий в диффузионной области. При большой скорости диффузии последняя не влияет на каталитический процесс, зависящий только от активности катализатора. Такой процесс принято называть протекающим в кинетической области. [c.103]

Интенсивность перемешивания увеличивает константу скорости процесса за счет замены молекулярной диффузии конвективной. При этом снижаются диффузионные торможения. Следовательно, неремсшивание це,1С-сообразно применять для процессов, протекающих в диффузионной области до тех пор, пока не наступит переход процесса из диффузионной области в кппет1И1ескую. [c.99]

Влияние температуры на процессы, протекающие в диффузионной области, сказывается значительно меньше, чем на скорости химических реакций. Происходит это вследствие того, что коэффициент массопередачи k в уравнении (22) для диффузионных процессов представляет собой в основном функцию коэффициентов диффузии реагентов и продуктов реакции. [c.98]

Перемешивание увеличивает константу скорости процесса за счет замены молекулярной диффузии конвективной. При ЭТОМ- снижаются диффузионные торможения, препятствующие взаимодействию компонентов. Таким образом, перемешивание целесообразно применять для процессов, протекающих в диффузионной области, причем интенсификацию перемешивания ведут до тех пор, пока к не перестанет зависеть от коэффициента диффузии, т. е. до перехода процесса из диффузионной области в кинетическую. [c.60]

Равновесие гетерогенных процессов, протекающих в диффузионной области, определяется качественно принципом Ле-Шателье, а количественно — законом распределения вещества, который устанавливает постоянное соотношение между равновесными концентрациями какого-либо компонента в разных фазах системы при по- [c.9]

Для процессов, протекающих в диффузионной области (например, обжиг колчедана), температура влияет через коэффициенты диффузии. Температур 1ый коэффициент диффузии [c.83]

Равновесие гетерогенных процессов, протекающих в диффузионной области, определяется качественно принципом Ле-Шателье, а количественно — законом распределения вешества, который устанавливает постоянное соотношение между равновесными концентрациями какого-либо компонента в разных фазах системы при постоянных температуре и давлении. В системе газ — жидкость закон распределения называется законом Генри [c.7]

Скорость химических процессов очень чувствительна к изменениям температуры, так как последняя сильно влияет на константу скорости реакции к), входящую в кинетическое уравнение процесса. Для процессов химического превращения вещества, протекающих в кинетической области, значения константы скорости реакции с повышением температуры, как правило, резко возрастает, следовательно, скорость процесса будет значительно увеличиваться. Для процессов, протекающих в диффузионной области, это изменение происходит медленнее, так как в данном случае оно становится зависимым от температуры через изменение коэффициента диффузии от температуры. Таким образом, для гетерогенных химических процессов, общая скорость которых определяется как скоростью собственно химической реакции, так и скоростью массопереноса, зависимость от температуры оказывается достаточно сложной. [c.14]

Для гетерогенных процессов, протекающих в диффузионной области, определяющее влияние на скорость оказывают коэффициенты диффузии газа или жидкости внутри более плотной фазы (например, в порах твердого вещества) [c.40]

Так как массопередача за счет конвекции уже при небольших скоростях движения жидкости или газа значительно превышает молекулярный перенос, в гетерогенном процессе, протекающем в диффузионной области, гидродинамическому пограничному слою бо соответствует диффузионный пограничный слой б, составляющий часть первого б 0,05бо (рис. ХХП1. 1). [c.279]

Установлено, что акустические колебания оказывают существенное елияняе на процессы массообмена. Так, в ряде работ [175, 176 и др.] показано (на примерах растворения кристаллов солей в воде, металлической меди в азотной кислоте, проникновения раствора сернокислой меди в желатиновый гель и т. п.), что гетерогенные процессы, протекающие в диффузионной области, в акустическом поле осуществляются значительно интенсивнее, чем в случае перемешивания мешалкой (например, при 1200 об/мин). [c.72]

Таким образом, при п<5,00 об/с и Ы0- < <[НгС204] 50-10- процесс может быть представлен схемами (а) и (б). Отсутствие пленок обусловливает преимущественно диффузионный характер растворения. Об этом свидетельствует вид функциональных зависимостей скоростей растворения от интенсивности перемешивания и от концентрации щавелевой кислоты (V ), а также величина экспериментальной энергии активации 4,34 ккал/моль, близкая к значениям, характерным для процессов, протекающих в диффузионной области. Процесс растворения в указанном интервале подчиняется уравнению (4). [c.216]

Известно, что энергия активации диффузии мала (5—10 кпалЫолъ), она значительно меньше энергии активации химической реакции. Тогда в соответствии с уравнением (4.44) константа скорости гетерогенного процесса, протекающего в диффузионной области, растет с повышением температуры медленнее, чем константа скорости того же процесса в кинетической области. [c.88]

Высокая степень контакта между газом и жидкостью достигается в реакторах пленочного типа, в которых жидкость стекает тонкой пленкой по внутренней поверхности труб. Такие аппараты удобны для проведения процессов, протекающих в диффузионной области. Хотя, как уже отмечалось, это не свойственно для органических реакций, тем не менее иногда важно, чтобы в процессе синтеза диффузионные сопротивления были минимальными. В частности, таковы процессы, сопровождающиеся образованием летучих веществ, подлежащих удалению из реакционной среды. На рис. И1. 39 изображен 19-трубный аппарат пленочного типа, успешно применяемый для синтеза алкоксисиланов из хлорсиланов и спиртов. Реактор состоит из реакционной камеры 1, служащей одновременно распределительным устройством, и трубчатки 2. В камере 1 протекает основное превращение, реакционная жидкость вытекает через калиброванные ниппели 5 в переливные камеры 4 (индивидуальные для каждой трубы) и далее равномерной пленкой стекает по внутренней поверхности рабочих труб. Навстречу пленке жидкости движется поток инертного газа, а в межтрубное пространство трубчатки подается теплоноситель. В результате создаются благоприятные условия для десорбции хлори-стого водорода и реакция завершается. 44нертный г вместе е— хлористым водородом через газовыводящие трубы отводится из аппарата. [c.114]

Как следует из изложенного ранее, интенсификация химических процессов, протекающих в диффузионной области, возможна при условии создания в реакторе очень мощного потока жидкости. Например, в промышленном реакторе для алкилирования объемом около 20 циркуляция жидкости внутри аппарата достигает 7000 ж /ч, для чего требуется привод мощностью 185 кет. Для циркуляции жидкости в больших количествах в замкнутых контурах аппаратов с диффузорно-винтовым перемешивающим устройством обычно требуется создание относительно невысоких напоров порядка 5—10 м еод. ст. (0,05—0,1 Мн1м ). Этому требованию наилучшим образом удовлетворяет насос осевого принципа действия, отличающийся в то же время и высоким гидравлическим к. п. д. (0,7 и выше). Поэтому дальнейшие работы по созданию и внедрению в промышленность герметических реакторов с диффузорно-винтовым перемешивающим устройством, обеспечивающим интенсивный осевой поток жидкости в диффузорной трубе и в кольцевом пространстве аппарата (между внешней поверхностью диффузорной трубы и внутренней поверхностью стенки аппарата), являются одним из реальных способов интенсификации химических процессов. [c.196]

О процессе, в котором из трех элементарных стадий гетерогенного процесса наиболее медленно протекает диффузия, говорят, что он происходит вдиффузионной области. Как бы быстро ни протекала реакция, но если подвод реагентов осуществляется медленно, то и общая скорость процесса будет мала. Коэффициент массопередачи в этом случае зависит от скорости диффузии реагентов. Для повышения общей скорости процесса, протекающего в диффузионной области, необходимо принимать меры к ускорению диффузии— повышать скорости потоков взаимодействующих фаз, увеличивать перемешивание реагентов, менять условия, влияющие на вязкость, плотность и другие физические свойства среды, от которых зависит скорость диффузии. [c.49]

Для нас особый интерес нреставляет зависимость молекулярного веса полимера от параметров процесса, протекающего в диффузионной области. Рассмотрим этот вопрос на примере ионной полимери-захщп с передачей цепи на примесь. [c.284]