Массопередача и реакция

Для гомогенных систем константу скорости процесса часто трактуют как константу скорости химической реакции. Для гетерогенных систем константа скорости процесса адекватна коэффициенту скорости массопередачи (или просто коэффициенту массопередачи). Реакции с различным порядком описывают разными кинетическими уравнениями [18, 19, 105, 140, 213]. [c.200]

Химические реакции в гетерогенных системах широко используются в технологии самых различных веществ. В гетерогенной системе реагенты и продукты диффундируют в противоположном направлении. Реакционная зона может находиться на самой новерхности раздела фаз или в объеме любой из фаз прилегающей к этой поверхности. Глубина проникновения реакции определяется соотношением скоростей химической реакции и диффузии реагентов п продуктов реакции. В предельном случае очень медленной реакции п быстрой массопередачи реакция протекает в объеме одной из фаз. При этом скорость экстракции зависит от скорости реакции. [c.357]

Выражение (111.48) позволяет найти фактор ускорения массопередачи реакцией А— В. Поскольку в отсутствие реакций при скорость переноса вещества [c.169]

Упражнение VI.5. Покажите, что если реакция, адсорбция, десорбция п внешняя массопередача идут со сравнимыми скоростями, то квазигомогенная кинетическая зависимость имеет вид [c.130]

Мы уже убедились, что легче всего проводить исследование в тех случаях, когда одна из стадий протекает гораздо медленнее остальных и потому лимитирует скорость процесса. Однако мы рассматривали и случаи, когда две или больше стадий имеют сравнимые скорости. Так было в разделе VI.2, где учет взаимодействия стадий адсорбции, реакции и десорбции привел к кинетическому выражению (VI.20), и в упражнении VI.5, где было принято, что внешняя массопередача, адсорбция, десорбция и реакция идут со сравнимыми скоростями. Исследовали мы и взаимодействие процессов внутренней диффузии и реакции (раздел VI.4), получив наиболее простые результаты т] 1 и т) /2, в случае, когда одна из стадий была лимитирующей. [c.139]

МАССОПЕРЕДАЧА С ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИЕЙ [c.3]

В примерах приведен анализ процессов при сопоставимых скоростях химического превращения и массопереноса или при более медленной химической реакции по сравнению с массопередачей. [c.207]

МАССОПЕРЕДАЧА С ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИЕЙ с. 224 [c.224]

Во всех моделях массопередачи (как не осложненной, так и осложненной химической реакцией) принимается, что на границе раздела фаз имеет место фазовое равновесие. Однако некоторые исследователи полагают, что на границе раздела фаз протекают гетерогенные обратимые реакции (сольватация, диссоциация, изомеризация и т. п.) со скоростями, соизмеримыми со скоростью массопередачи. [c.261]

Кроме того, из приведенных формул следует, что учет поверхностных реакций не дает различия скорости массопередачи в прямом и обратном направлениях. [c.264]

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]

Здесь Ф - фактор ускорения, определяемый отношением потока вещества при наличии химической реакции к величине диффузионного потока при отсутствии химической реакции M=k D к , - начальная концентрация хемосорбента к - коэффициент массопередачи в фазе, где протекает химическая реакция [c.270]

Для массопередачи, сопровождаемой мгновенной химической реакцией, как отмечалось вьппе, область протекания реакции весьма мала и может быть заменена фронтом. Концентрации реагирующих веществ в этом случае удовлетворяют уравнениям нестационарной диффузии [c.270]

Поскольку значения фактора ускорения, рассчитанные из решения системы уравнений (6.69)-(6.72), близки к данным, полученным по пенетрационной теории, то для процесса хемосорбции при умеренных значениях константы скорости реакции величину Ф также можно представить приближенной зависимостью (6-51). Роль гидродинамики потока в этом случае проявляется через параметр М, в котором коэффициент массопередачи определен в зависимости от условий обтекания частицы [c.275]

Рассмотрим процесс хемосорбции в случае, когда экстрагируемый компонент вступает в химическую реакцию в объеме дисперсной фазы. Поле скоростей для течения внутри капли определим формулами Адамара - Рыбчинского, полученными для Кё<1. В гл. 1 показано, что даже при Яе<100 картина течения внутри капли меняется незначительно. Исследования по массо- и теплообмену (см. раздел 4.2) показали, что для средних Яе экспериментальные значения коэффициентов массопередачи находятся в удовлетворительном соответствии с данными теоретических расчетов, выполненных для Яе<1. Подобных же результатов следует ожидать и в случае диффузии, осложненной химической реакцией, протекающей в объеме дисперсной фазы. [c.276]

Процесс протекает в кинетической области в том случае, когда скорость массопередачи при м симальной движущей силе много больше скорости химической реакции и скорости конвективного переноса экстрактива из зоны реакции. Движущая сила максимальна, когда концентрация экстрактива в сплошной фазе равна нулю. В этом случае количество экстрактива, поступающего в колонну в единицу времени в элементе высоты колонны /г [c.293]

Процесс протекает в кинетической области, когда скорость массопередачи при максимальной движущей силе будет много больше скорости химической реакции и скорости уноса экстрактива из зоны реакции. [c.294]

ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ О МАССОПЕРЕДАЧЕ, ОСЛОЖНЕННОЙ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИЕЙ. [c.319]

Медленная химическая реакция. При очень медленной (по сравнению с массопередачей) реакции ее целесообразно относить не к единице межфазной поверхности, а к единице объема реагирующей фазы (г = кмольЯ -ч ). Составление уравнения материального баланса при такой реакции затруднительно, так как возможно значительное присутствие обоих компонентов в обеих фазах. Вообще говоря, в этом случае возможно применение расчетных методов экстракции (треугольные диаграммы). Однако при [c.155]

В кипящем слое реакция протекает в изотермических условиях благодаря мгновенному выравниванию температуры, интенсифицируются процессы массопередачи и теплонередачи и упрощается аппаратурное оформление процесса. [c.273]

Простейший способ продемонстрировать такой метод — это ограничиться рассмотрением только трех стадий процесса —3, 4 и 5. Этому случаю соответствует реакция на пепористом катализаторе в условиях, когда внешняя массопередача идет достаточно эффективно так что Ав А = в активные центры поверхности ката- [c.123]

Книга Массопередача с химической реакцией написана известным в этой области исследователем Дж. Астарита и посвящена одной из сложнейших областей химической технологии. Необходимость выделения в относительно самостоятельную область процессов массопереноса в присутствии химических реакций давно назрела, поэтому появление монографии Дж. Астарита должно, безусловно, способствовать привлечению внимания исследователей к процессам такого типа. [c.5]

При постоянной величине коэффициента абсорбции и при высоких парциальных давлениях СОг величина 1,25/сг-лол/(ч-л Х Хатм) должна соответствовать либо условиям быстрой реакции, либо сосредоточению сопротивления массопередаче в газовой фазе, если поведение при низких парциальных давлениях соответствует процессу мгновенной реакции. Величина 1,25, действительно, намного ниже рассчитанной при допущении условии быстрой реакции или условий сосредоточения сопротивления массопередаче в газовой фазе и приближенно соответствует величине, которая может быть рассчитана при сосредоточении сопротивления массопередаче в жидкой фазе при условиях медленной реакции. [c.133]

Литература по массопередаче с химической реакцией в системах твердое тело — жидкость очень обильна и здесь может быть дана только очень краткая аннотация. Этот вопрос детально рассмотрен в ряде книг [47—52], посвященных каталитическим реакциям. Недавно было представлено много работ по факторам эффективности пористых катализаторов [63—60]. Среди прочих в работах [51—64] обсуждены некаталитические реакции газ—твердое тело. Поверхностные реакции были теоретически исследованы в ряде статей [65—74]. Обзоры исследований в области массопередачн в пограничных слоях были представлены Кузиком и Хаппелем [75] и Вегером и Хельшером [76]. Тема обсуждалась в разделах 3.4, [c.165]

Совместное проведение химических реакций с некоторым разделением реакционной смеси в одном и том же аппарате составляет предмет довольно много-числепны.ч исследований, а также является одним из технологических вариантов проведения процессов на практике. В качестве предмета исследования совмещенный процесс рассматривается в основном с позиций взаимного влияния массопереноса и химической реакции. Эти вопросы изучает макрокинетика и теория процессов массопередачи. Как технологический вариант проведения процессов в практике совмещенный процесс используется потому, что часто оказывается наиболее выгодным и сравнительно простым. Рациональное использование явлений переноса массы в момент проведения химической реакции обеспечивает до-Аолнительные возможности процессу как в кинетическом, так и в термодинамическом аспектах. Условия равновесия в системе с химическим взаимодействием компонентов могут быть рассмотрены в рамках термодинамики гетерогенных систем. [c.186]

Для таких процессов, как Аидкофазные с использованием твердого kata-лизатора совмещение реакции с массообменом, например, ректификацией, позволяет интенсифицировать массопередачу вещества между ядром потока и катализатором за счет увеличения скорости потоков и турбулизации. [c.191]

Количественный анализ массопередачи в портстой структуре катализатора и связь ее с наблюдаемыми (кажущимися) характеристиками реакций является предметом многочисленных исследований. Общий теоретический подход при анализе рассматриваемых систем, основанный на известных принципах диффузионной кинетики, сводится к выводу уравнений, описьшающих одновременное протекание массопереноса и химической реакции на активной поверхности катализатора. При этом учитьгеается, что реагенты и продукты реакции диффундируют в грануле катализатора в противоположных направлениях. [c.79]

Результаты расчетов коэффициентов массопередачи на основе каждой из этих теорий имеют близкие значения. В связи с этим для описания хода процесса абсорбции с одновременной химической реакцией обычно используется теория пограничных пленок, дающая возможность более простого математического решения. Однако для анализа явления все чаще применяется пенетрацион-ная модель. Большим достоинством такого подхода к процессу переноса массы, осложненного одновременным протеканием химической реакции, является возможность определения величины поверхности контакта фаз на основе результатов исследований хода абсорбции. [c.251]

Для расчета частных коэффициентов массопередачи был предложен ряд приближенных моделей, описанных в литературе [226]. Остановимся вначале на двух наиболее распространенных моделях, которые бьши широко использованы в многочисленных работах по массо- и теплопередаче без и с учетом химических реакций, - на пленочной модели, предложенной Уитманом и Льюисом [221], и пенетрационной модели, предложенной Хигби [227]. [c.172]

Для количественной оценки поверхностного сопротивления процессов массопередачи, сопровождаемых ассоциацией, диссоциацией или сольватацией молекул, Пратт [387] предположил, что на поверхности раздела фаз протекает обратимая реакция с порядком т в прямом направление и и в обратном. Для скорости гетерогенной реакции и поверхностного сопротивления Пратт получил вьфажения [c.262]

Если частные коэффищ1енты массопередачи К1,Кг, константы скоростей реакций кт, и порядки реакций тип известны, то скорость массопередачи может быть вычислена по формулам (6.21), (6.22). Зависимость М от концентраций в обеих фазах в обшем случае нелинейна, и поверхностное, а также обшее сопротивление, выраженные формулами (6.12) и (6.13), зависят от С1 исг. [c.263]

Как указьталось в разделе 4.1, общий коэффициент массопередачи, определяемый уравнением М=К(ц (с -с ), зависит от с, и Сг при больших скоростях процессов для систем с переменным ф. Поэтому зависимость общего коэффициента массопередачи от концентраций не является обязательным следствием наличия поверхностных реакций, идущих с конечной скоростью. [c.264]

Массопередача с быстропротекающей химической реакцией на плоской границе раздела фаз в приближении пленочной теории впервые рассматривалась в работе Хатта [388], а затем в исследованиях Позина [389], Ван Кревелена [390] и других. В дальнейшем эта модель была [c.265]

Глучаи, описываемые формулами (6.41) и (6.42), различаются тем, что в первом из них (зона реакции находится на поверхности раздела фаз) коэффищент массопередачи учитьшает сопротивление только фазы 7, а во втором (зона реакции находится на границе с ядром потока фазы 2) коэффициент массопередачи учитьшает сопротивление обеих фаз (К<0,/8г). [c.268]

Исследуем роль основнь1х параметров на процесс массопередачи с химической реакцией. На рис. 6.7-6.9 приведены зависимости А от т(А характеризует количество извлеченного при хемосорбции вещества). При увеличении константы скорости реакции величина А возрастает, достигая максимального значения при (кривая 1 на рис. 6.7). [c.280]

Исследованию и расчету колонных химических реакторов и процессам абсорбции и десорбции в колонных аппаратах посвящена об-щирная литература. Больщинсгво работ относится к экспериментальному изучению конкретных систем и получению эмпирических формул дпя расчета аппаратов. В ряде работ применяются пленочная и пенетрационная модели массопередачи с химическими реакциями, изложенные в гл. 6. Поскольку, однако, эти модели разработаны для случая постоянства концентрации хемосорбента и абсорбтива (экстрактива) в сплошной и дисперсной фазах, их применение дпя расчета прямо- и противоточных аппаратов затруднено. Обычно при расчете колонных аппаратов полагают, что коэффициент ускорения массообмена вследствие протекання химических реакций постоянен по высоте колонны. Это допущение может привести в ряде случаев к существенным ошибкам. [c.286]

При изучении массообмена, осложненного химическими реакциями как в дисперсной, так и в сплошной фазах в колонных аппаратах,ограничимся рассмотрением сравнительно небольших задержек дисперсной фазы, не превышающих 15 %. В гл. 6 были приведены экспериментальные данные, согласно которым при задержке дисперсной фазы менее 15 % измеренные величины коэффициентов массопередачи в единичные капли и в стесненном потоке в пределах разброса опьггных данных совпадают. Поэтому при вьшоде уравнений массообмена в колонных аппаратах мы не будем учитьшать стесненность потока. Отметим, что в подавляющем большинстве абсорбционных, экстракционных и теплообменных колонных аппаратов с дисперсной фазой задержка дисперсной фазы не превьппает указанной величины. [c.299]

В гл. 6 указьшалось. что определение коэффициента массопередачи, оспожненной химической реакцией, зависит от выбора выражения для движущей силы. Примем, как и ранее, что движущая сила равна разности между концентрацией, равновесной к сплопшой фазе, и средней концентрацией по обьему частицы, т. е. (у/ф) - l. 3 соответствии с этим коэффициент массопередачи определяется соотношением (8.31), в котором С следует заменить на С,. Локальные и средние по времени значения критерия Шервуда определяются выражениями (8.32), (8 3) и (8.34). [c.309]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология