Массопередача с химической реакцией закономерности

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]

Будем полагать, что основные закономерности массообмена не нарушаются, когда перенос осложнен химической реакцией. В частности, для внешней задачи хемосорбции при больших значениях критерия Ре, как и в случае массопередачи, не осложненной химической реакцией, можно применять приближенные методы диффузионного пограничного слоя. [c.265]

В ряде случаев скорость одной из стадий (диффузии или химической реакции) настолько мала, что она определяет скорость процесса в целом. Аналогичное положение характерно для некоторых процессов теплопередачи или массообмена. Определяющую стадию можно обнаружить, экспериментально изучая влияние различных переменных на скорость самого процесса. Так, например, если суммарная скорость процесса быстро возрастает с увеличением температуры в соответствии с законом Аррениуса, то определяющей стадией является химическая реакция. В других случаях скорость процесса может изменяться с изменением величины поверхности раздела фаз или расходов веществ в соответствии с закономерностями, характерными для процесса массопередачи. [c.174]

Динамика ионного обмена описывается системой уравнений статики, кинетики и материального баланса. Однако кинетические модели ионного обмена различны. Процесс может контролироваться внешней или внутренней диффузией, или химической реакцией между ионитом и компонентом раствора. Иногда он зависит от других факторов, например от изменения объема ионита, от диффузионного электрического потенциала, который может возникать, если ионы имеют разные заряды и разные подвижности, и проч. В связи с этим предложено множество кинетических уравнений для разных вариантов механизма процесса. Априорный выбор той или иной кинетической модели, а следовательно, и кинетического уравнения для конкретного ионообменного процесса обычно затруднителен — требуется предварительное экспериментальное исследование. Чаще всего закономерности кинетики ионного обмена в основном тождественны таковым для диффузионных адсорбционных процессов, где массопередача в значительной мере зависит от гидродинамических условий. Вопросы кинетики ионного обмена рассмотрены в монографиях [52, 83а, 107, 145, 180, 181]. [c.309]

Эмпирические коэффициенты массопередачи К -а не отражают точные физико-химические закономерности процесса абсорбции, осложненной сравнительно медленной обратимой химической реакцией. Поэтому указанная выше высота затопления рассчитана на основе математической модели кинетики абсорбции (стр. 153). Корректность модели подтверждена обработкой данных, полученных при обследовании промышленных абсорберов Новгородского и Черкасского химкомбинатов отклонение расчетной скорости абсорбции от действительной не превышало 20%. [c.148]

Модель, основанная на анализе физико-химических закономерностей процессов, протекающих в технологическом звене, как следует из ее определения, строится на основании известных законов, определяющих связи между входами и выходами объекта. Этими законами являются балансы вещества и энергии, уравнения гидродинамики, теплопередачи, массопередачи и химической кинетики. Для построения такой модели необходимо располагать большим количеством данных о процессе знать геометрические размеры аппаратуры, расходы поступающих в аппараты веществ, коэффициенты массо- и теплопередачи, кинетику протекающих реакций. По виду уравнений связи полученная модель может быть достаточно сложной. [c.15]

Многие производства проектируют, имея лищь частичные сведения о рассматриваемых реакциях и используя приближенные формулы для расчета коэффициентов тепло- и массопередачи. Для того чтобы при этом гарантировать соответствующую работу данного промышленного агрегата, необходимо применять большие коэффициенты запаса. Но это приводит к чрезвычайно высоким капитальным затратам. Только получив более точные выражения, описывающие закономерности тепло- и массопередачи для оборудования заданных размеров, можно избежать излишеств. Еще более важен максимально полный сбор данных о рассматриваемых химических реакциях, в особенности о влиянии изменений условий работы на их скорость и состав продуктов. Основной тезис системотехники заключается в том, что можно так управлять работой технологического оборудования, чтобы при высокой средней производительности и низких капитальных затратах обеспечить получение продукта наилучшего качества с высокими выходами. Однако для расчета таких наивыгоднейших параметров нужно решить ряд многочисленных и трудных проблем. [c.13]

Общие закономерности влияния химической реакции па скорость массопередачи удобно проследить в простейшем случае молекулярной диффузии в полубесконечпый слой, осложненной химической [c.228]

Несмотря на различную физико-химическую природу рассмотренных выше процессов, разработка математических моделей каждого из них и методология определения параметров во многих аспектах имеет много общего. Прежде всего для каждого из процессов характерны такие этапы, как исследование условий химического и фазового равновесия, причем для большинства из пих по единой методологии и одним и тем же моделям оценка гидродинамической структуры систем с двумя (и более) фазами применительно к выбранному типу оборудования оценка параметров кинетических закономерностей (коэффициентов массопередачи, площади поверхности раздела фаз, коэффициентов диффузии и т. д.) для учета реальных условий массоиереноса установление механизма химических реакций и оценка параметров (для процессов химического превращения, хеморектификации, хемосорбции), выбор разделяющего агента (для комплексов с разделяющими агентами). [c.94]

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]

Аналитическое решение сопоставлено с численным решением задачи анализ полученных уравнений позволил выявить ряд закономерностей кинетики массопередачи с химической реакцией, в частности, определить поведение коэффициента ускорения массопередачи в зависимости от параметров процесса, выделить предельные области протекания процесса хемосорбцип. [c.221]

На основании результатов исследований выявлено определяющее значение химической реакции в возникновении и интенсивности поверхностной конвекции и установлено интенсивное возрастание скорости массопередачи установлена закономерность механизма переноса в условиях развитой поверхностной конвекции, заключающаяся в доминирующей роли капиллярных сил и существенном снижении диффузионного торможения у границы раздела фаз установлена количественная связь между величиной продольного градиента поверхностного натяжения и ускорением массопередачи и обоснована методика подбора эффективных хемосорбеитов. [c.223]

Электродные реакции — это гетерогенные процессы, и их кинетика определяется закономерностями переноса заряда и массопередачи. В некоторых случаях необходимо учитывать также сопряженные химические реакции. Перенос заряда может осуществляться в одну или в несколько стадий ниже будут рассмотрены процессы, включающие одну, две или более последовательных стадий. Химические реакции, сопровождающие перенос заряда, иногда протекают достаточно быстро, и их можно не учитывать при выводе кинетических зависимостей, но часто такое упрощение недопустимо. Сопряженные реакции могут протекать исключительно на поверхности электрода (гетерогенные, или поверхностные, реакции) или же в околоэлектродном пространстве (гомогенные, или объемные, реакции). Они могут предшествовать переносу заряда или следовать за ним возможны также химические превращения промежуточных продуктов электролиза. [c.165]

Скорость массопередачи увеличивается с ростом скорости потока и почти не зависит от температуры рост коэффициента диффузии пропорционально корню квадратному из абсолютной температуры не идет ни в какое сравнение с экспоненциальной температурной зависимостью скорости химической реакции. Вследствие этого с повышением температуры диффузия к активной поверхности становится лимитирующей стадией, резко меняя характер макрокииетнческих закономерностей процесса (см. п. 2). [c.115]

При изучении кинетических закономерностей химическую реакцию стараются проводить в идеальных условиях. Чтобы выявить истинный химический механизм процесса, необходимо прежде всего исключить влияние факторов, способных дополнительно усложнить картину протекания процесса. Такими факторами являются физические процессы, сопутствую.щие течению химической реакции, — диффузия, массопередача, теплопередача, гидродинамика. Устранение влияиия этих факторов на течение химической [c.39]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология