Концентрация реагента коэффициент массопередачи

Ускоряющее действие катализаторов специфично и. принципиально отличается от действия других параметров, влияющих на скорость процессов — температуры, давления, исходной концентрации реагентов, степени перемешивания и др. Повышение температуры, например, это универсальное средство интенсификации, увеличивающее как константу скорости химической реакции, так и коэффициент массопередачи. Но повышение температуры ограничено термостойкостью материалов и смещением равновесия, ведущим к снижению движущей силы экзотермических обратимых процессов. Применение катализаторов — прием ускорения химических реакций, не имеющий ограничений и наиболее эффективный в присутствии катализаторов возможно ускорение химических реакций в миллионы раз. Вследствие изменения механизма реакции в присутствии катализаторов понижается энергия активации. [c.143]

Во многих работах, посвященных химически активным абсорбентам, процесс абсорбции рассматривали так же, как и при чисто физической абсорбции, но с переменными коэффициентами массопередачи в жидкой фазе, зависящими от химического равновесия, концентрации и природы реагента. Типичной является работа Шервуда и Пигфорда , касающаяся абсорбции двуокиси углерода растворами углекислого натрия. По мере протекания абсорбции карбонат превращается в бикарбонат. Равновесие этой системы определяется следующим чисто эмпирическим уравнением [c.187]

Приемы ускорения абсорбционно-десорбционных процессов зависят от области протекания процесса. В кинетической области, когда абсорбция сопровождается медленной химической реакцией, для ее ускорения повышают температуру, начальные концентрации реагентов, давление. Скорость абсорбции в диффузионной области увеличивают а) развитием межфазной поверхности б) турбулизацией и интенсивным перемешиванием газа и жидкости для повышения коэффициента массопередачи в) понижением температуры для увеличения движущей силы процесса Ар или АС (снижения р или С ) г) повышением начальной концентрации поглощаемого компонента в газе рт.я или общего давления Р. [c.114]

Если коэффициенты массопередачи всех исходных веществ одинаковы, это равенство выполняется в стехиометрической смеси (т. е. в смеси, где концентрации всех исходных веществ пропорциональны их стехиометрическим коэффициентам). Если же коэффициенты массопередачи реагентов отличаются друг от друга, то условие (III.45) может быть выполнено лишь при определенном составе смеси, отличном от стехиометрического. Очевидно, что соблюдение условия диффузионной стехиометрии маловероятно. Поэтому [c.114]

Рис. 2.4. Влияние концентрации реагентов Аж, i ж, Рж на коэффициент ускорения массопередачи у при а = =1

Примерами таких переменных параметров являются величины теплоемкости и теплопроводности смеси реагентов, зависящие от температуры и концентраций отдельных компонент. Коэффициент массопередачи на каждой тарелке ректификационной колонны есть функция концентраций легколетучего компонента в паре и жидкости и т. п. [c.242]

Рассмотрев случай, когда концентрации реагентов были настолько малы, что отношение фаз и коэффициент распределения можно считать постоянными, они в дальнейшем отступили от этих ограничений и распространили свои исследования на концентрированные растворы с различным соотношением объемов фаз [3]. Скорость массопередачи не оказывает влияния на обш,ую скорость про- [c.360]

Третий подход основан на рассмотрении системы уравнений конвективной диффузии с химической реакцией в пограничном диффузионно-реакционном слое с учетом модельных представлений. Такой подход дает возможность построить приближенное математическое описание хемосорбционного процесса, учитывающее влияние на скорость массопередачи определяющих параметров (число Рейнольдса, концентрации реагентов в газе и жидкости, давление, температура, константы скорости и равновесия реакции, стехиометрические коэффициенты и др.). [c.6]

Уравнение (2.39) практически не накладывает ограничений на состав жидкой фазы. Скорость массопередачи можно рассчитать для произвольного сочетания концентраций реагентов. При использовании уравнения (2.39) для расчета массопередачи с обратимой реакцией не требуется предварительно определять максимальное значение коэффициента ускорения как это рекомендует П. Данквертс [6]. [c.28]

При дальнейшем повышении температуры коэффициент эффективности прогрессивно снижается и реакция переходит во внешнедиффузионную область. При этом разность концентраций в объеме и на поверхности катализатора становится значительной. В этой области концентрация реагентов на внешней поверхности гранулы стремится к нулю массопередача из объема становится единственным процессом, лимитирующим скорость реакции, и поэтому обнаруживаются те же характеристики, что и для молекулярной диффузии. В этой области кажущаяся энергия активации равна 4,2 — [c.20]

Сравнение коэффициентов абсорбции СО2 различными жидкостями (табл. VI-51) показывает, что только для сильно концентрированных растворов щелочи заметно влияние сопротивления газовой фазы. К сожалению, общепринятые методы расчета Яж непригодны для случая, когда в жидкой фазе протекает химическая реакция—здесь приходится опираться только на опытные данные. В подобных системах скорость массопередачи зависит не только от обычных параметров, но также от концентрации реагентов и температуры. Поэтому обобщить подобные данные на основе теории физической абсорбции невозможно. Рекомендуется обратиться к гл. I (т. И) и литературе к табл. VI-50. [c.422]

При протекании процесса в переходной области, когда значения р я к сравнимы, изменение константы скорости реакции к и коэффициента массопередачи ( влияет на концентрацию реагента у поверхности раздела фаз, а через нее и иа скорость диффузии (рис. 5.11). [c.87]

Здесь р —- коэффициент массопередачи и — концентрация реагента в потоке, омывающем частицу катализатора. [c.106]

Общий теоретический подход при анализе динамики внутреннего переноса заключается в решении уравнений, описывающих одновременное протекание массопереноса и химической реакции в порах. Рассмотрим [15, с. 129] наиболее простой случай — реакцию в сферической грануле радиуса г — при следующих допущениях гранула находится в изотермических условиях диффузия в пористой структуре подчиняется первому закону Фика и характеризуется постоянным по всей грануле эффективным коэффициентом диффузии Оэфф, форма которого зависит от условий массопередачи внутри поры (кнудсеновское, объемное или вынужденное течение) в реакции участвует один реагент А, она необратима и ее истинная кинетика описывается степенной функцией концентрации вещества А, т. е. скорость реакции равна ks , где — истинная константа скорости на единицу поверхности катализатора система находится в стационарном состоянии, т. е. изменение массовой скорости потока в результате диффузии, (например, к центру гранулы) равно скорости реакции внутри поры. В рамках этой модели получено аналитическое выражение для т] [c.88]

Функция Вр(х) необходима при решении уравнения (2.16). Однако она имеет и самостоятельное значение, поскольку позволяет судить о степени исчерпывания хемосорбента на поверхности раздела. Для нахождения Вр(х) принимается, что вблизи поверхности количество диффундирующего хемосорбента равно количеству диффундирующего в противоположном направлении каждого из продуктов реакции (с учетом стехиометрического коэффициента). Если химическая реакция обратима, то указанное допущение, по-видимому, полнее соблюдается при малых х (т. е. при малом времени контакта), когда градиенты концентраций еще невелики, а скорость химической реакции значительна, поскольку реагенты только что приведены в соприкосновение. Для массопередачи с необратимой реакцией указанное допущение не требуется. Тогда концентрацию продуктов реакции Ер и Рр. можно представить как функцию Вр [c.24]

Рис. 5.11, Влияние коэффициентоь массопередачи (а) и коэффициентов скорости реакции k (б) ия концентрацию реагента на поверхности раздела фая для переходной области протекания процесса ( i < 2 < s fei < й < ki, 6 - толщина пограничного слоя)

При практическом использовании уравнения (2.39) для расчета массопередачи с химической реакцией необходимы также физико-химические параметры, как физическая растворимость передаваемого компонента в жидкости, константа скорости прямой реакции и константа равновесия химической реакции, коэффициенты молекулярной диффузии реагентов в жидкой фазе. Ряд необходимых сведений содержится в монографиях [1, 6, 26, 27, 62] и в журнальных публикациях, например [8, 63—70], однако сложность вопроса, связанная, например, с зависимостью физико-химических параметров от концентрации и температуры раствора хемосорбента, а также с невозможностью [c.49]

Когда взаимодействуют два реагента, уравнение обычно остается верным, так как массопередача лимитируется подводом одного из них, имеющего наименьший коэффициент диффузии или концентрацию. Следовательно, наблюдаемый порядок химической реакции всегда остается первым независимо от ее стехиометрии и молекулярности. [c.302]

Анализ, выполненный Секором и Бойтлером [34], показал, что во многих случаях величина коэффициента ускорения массопередачи 7 относительно мало чувствительна к величинам константы равновесия К, стехиометрического параметра М, отношения коэффициентов диффузии реагентов и порядка реакции, если процессы сравниваются при одинаковых асимптотических значениях коэффициента ускорения т- На этом основании П. Данквертс [6] предложил метод расчета кинетики массопередачи с обратимой реакцией, процедура которого относительно проста и заключается в следующем необходимо определить предельное значение коэффициента ускорения и далее использовать аналитическую или графическую зависимость 7—(ЯМ) для массопередачи с необратимой реакцией. Данквертс не получил надежного обоснования возможности использования метода для практически важного случая, когда концентрации реагентов существенно отличны от нуля и уровень обратимости хемосорбционного процесса весьма высок. Такое обоснование получено в работе [59] для более общего случая (Лж О, ж= 0, Рх=9 0) на основе сопоставления результатов расчета коэффициентов ускорения массопередачи по уравнению (2.40) и методу Данквертса. [c.41]

В работе [136] дополнительное ускорение массопередачи при протекании в жидкости химической реакции связывается не с действием капиллярных сил, а с наличием стефановского потока. Анализ массопередачи с мгновенной химической реакцией (при значениях коэффициента ускорения массопередачи 10 ) проведен для пленочной модели с учетом конвективного переноса в поперечном направлении. Показано, что значения коэффициента ускорения массопередачи могут повышаться (особенно при высоких концентрациях реагентов) и понижаться (в зависимости от стехиометрии реакции). Выводы указанной работы не представляются достаточно убедительными. В частности, они не могут объяснить существенное различие скоростей массопередачи для систем СО2 — МЭА и СО2 — NaOH при сопоставимых условиях, хотя константы скорости химических реакций в этих системах близки между собой. [c.101]

Система уравнений (5.6) и (5.7), описывающая в рамках диффузионной модели кинетику хемосорбционного процесса, существенно нелинейна. В частности, коэффициент массопередачи является нелинейной функцией текущих концентраций реагентов. Дальнейшее развитие метода нашло отражение в работе [197], в которой параметры продольного перемешивания приняты переменными по высоте аппарата. [c.161]

Это условие диффузионной стехиометрии, впервые выведенное Д. А. Франк-Каменецким [3], при равенстве коэффициентов массопередачи выполняется в стехиометрической смеси (т. е. смеси, концентрации веществ в которой пропорциональны их стехиометрическим коэффициентам). Если же коэффициенты массопередачи реагентов отличаются друг от друга, условие (III.37) может быть выполнено лищь при определенном составе смеси, отличном от стехиометрического. Очевидно, что соблюдение условия диффузионной стехиометрии маловероятно поэтому обычно при протекании реакции (III.25) в диффузионной области близка к нулю приповерхностная концентрация лишь одного из веществ — наиболее трудно диффундирующего или присутствующего в реакционной смеси в непропорционально малых количествах. Скорость реакции при этом равна скорости подвода к поверхности лимитирующего вещества (обозначаем его индексом 1) [c.122]

Все три названные области реализуются при том условии, что концентрация у внешней поверхности зерна Ср равна концентрации в объеме, т. е. внешнедиффузионное торможение процесса отсутствует. Чтобы это условие было выполнено, коэффициент массопередачи из ядра потока к поверхности р должен значительно превосходить величину, определяющую скорость реакции в зерне. Этой определяющей величиной во внутридиф-фузионной области являетсяво внутрикинетической — ка (где а — отношение объема частицы катализатора к ее поверхности, или гидравлический радиус) и во внешнекинетической области — константа скорости реакции на поверхности х- Если р значительно меньше названных величин, процесс лимитируется подводом реагента к поверхности зерна и идет во внешнедиффузионной области, описанной в п. 2. [c.128]

Для того чтобы за время нахождения реагентов в колонне передать требуемое по условиям проведения реакции количество вещества О, нужно создать поверхность массообмена 5, определенную разность концентраций Асср между реагирующими веществами, характерную для всей высоты (объема) или одной ступени аппарата,и получить максимально возможную величину коэффициента массопередачи кт эта зависимость выражается уравнением [c.97]

Разложение апатита фосфорной кислотой также можно разделить на два этапа. На первом этапе в жидкой фазе, еще не насыщенной монокальцийфосфатом и в отсутствии его кристаллов, идет сравнительно быстрая диффузия фосфорной кислоты, сопровождаемая быстрой реакцией на поверхности зерен апатита. Второй медленный этап протекает после насыщения раствора монокальцийфосфатом и начала его кристаллизации, и его скорость лимитируется диффузией фосфорной кислоты через твердую корку продуктов реакции, покрывающую зерна апатита. Скорость медленных диффузионных стадий подвода реагентов в зону реакции и кристаллизации Са(НзР04)2 -НаО можно увеличить повышением концентрации фосфорной кислоты до оптимального значения, применением ее избытка и перемешиванием реакционной массы. Таким путем достигается повышение движущей силы и коэффициента массопередачи, увеличивается и обновляется межфазная поверхность. На практике считают оптимальной концентрацию фосфорной кислоты в пределах 70—74% Н3РО4, а оптимальный избыток кислоты — приблизительно 5% от стехиометрической нормы. [c.20]

Коэн и Трамбоуз [5] исследовали влияние соотношения фаз на скорость реакции. Они рассматривали массопередачу с последующей химической реакцией в двухфазной системе с двумя растворителями. Они вывели уравнение для уменьшенной константы скорости , связывающее исринную константу скорости, коэффициенты распределения реагентов, их концентрацию и превращение (принимается, что имеет место реакция первого порядка и только в сплошной фазе). [c.361]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология