Гетерогенный процесс в слое

Диффузия имеет большое значение в гетерогенных процессах, протекающих в многокомпонентных системах. При этом происходит изменение концентрации в поверхностном слое по сравнению с концентрацией какого-либо компонента во внутренних слоях соприкасающихся фаз. Это вызывает процесс диффузии, стремящейся к выравниванию концентраций. Известны два закона диффузии Фика. [c.319]

Теория Лэнгмюра рассматривала случаи адсорбции и катализа в мономолекулярном слое на однородных поверхностях, не учитывая детально взаимодействия между адсорбированными частицами. Эта теория, благодаря простоте и наглядности, пользовалась в свое время признанием и явилась значительным этапом в развитии теории катализа. Однако для активных адсорбентов и катализаторов она является недостаточной, так как в кинетике гетерогенных процессов встречаются сильные отклонения от уравнения изотермы адсорбции Лэнгмюра, которые казались необъяснимыми. Из возможных путей правильного направления теории катализа особо плодотворной [c.151]

Эффективная толщина диффузионного слоя согласно теории конвективной диффузии представляет собой комбинацию физико-химических величин О, п, т), д. Согласие теории стационарной диффузии Нернста с опытом объясняется тем, что скорость гетерогенною процесса, так же как и в теории конвективной диффузии, пропорциональна концентрации вещества в растворе. В настоящее время теоретические выражения для скорости стационарных гетерогенных процессов, лимитируемых конвективной диффузией, получены также, например, для струи, набегающей на край тонкой пластинки для потока жидкости внутри цилиндрической трубы и т. п. [c.374]

В секционированных колонных аппаратах взаимодействующие потоки контактируют преимущественно путем барботажа диспергированной газовой (паровой) или жидкой фазы через слой жидкости. При осуществлении гетерогенных процессов с твердой фазой (каталитические реакции, адсорбция, ионообмен, высушивание влажных сыпучих материалов) взаимодействующий поток жидкости или газа проходит (фильтруется) через слой твердых частиц, расположенный на распределительном устройстве каждой секции. Этот слой может находиться в неподвижном или псевдоожижен-ном состоянии, в зависимости от характера и условий протекающего процесса. [c.14]

Применение электронно-вычислительной техники в последние годы позволило решать численными методами многие задачи, связанные с процессами переноса в зернистом слое, при -расчете этих процессов в промышленных аппаратах и при обработке опытных данных, полученных на экспериментальных установках. При этом появилась возможность использовать двухфазные модели зернистого слоя, учитывающие разницу температур между обеими фазами и теплообмен между ними. Ниже рассмотрены некоторые задачи, связанные с методами экспериментального исследования теплопереноса в зернистом слое и требующие учета гетерогенной структуры слоя. [c.168]

Иногда процесс рекомбинации атомов на поверхности твердых тел является типичным гетерогенным процессом. Это проявляется в том, что скорость рекомбинации существенно зависит от химической природы поверхности. Например, наличие мономолекулярного слоя воды на поверхности кварца и стекла значительно затрудняет рекомбинацию атомов водорода и кислорода, галогениды щелочных металлов затрудняют рекомбинацию атомов хлора. На гетерогенность процесса указывает и зависимость скорости рекомбинации атомов от температуры. Понижение температуры поверхности часто способствует рекомбинации (например, рекомбинация атомов водорода с по нижением температуры ускоряется). [c.87]

Известные достоинства метода псевдоожижения обусловили его широкое применение во многих отраслях промышленности при осуш ествлении гетерогенных процессов с твердой фазой. Независимо от масштабов производства технологические процессы, протекающие в псевдоожиженном слое зернистого материала, отличаются высокой интенсивностью и простотой аппаратурного оформления, поддаются тонкому контролю и автоматическому регулированию. [c.9]

Нами в лабораторных условиях изучалась дезактивация катализаторов каталитического крекинга и риформинга, гидроочистки, дегидрирования и ароматизации на алюмохромовом контакте из-за отравления активных цент])ов и блокировки коксом. Вначале рассматривался общий случай идеального гетерогенного процесса, проводимого в стационар Ном слое и протекающего без отравления катализатора (рис. 4.3, о, б). Видно, что с ростом продолжительности использования катализатора выход продуктов и глубина превращения сырья увеличиваются линейно (см. рис. 4.3, о), а скорость образования конечного продукта (например, газа) и промежуточных продуктов (например, бензина) постоянны. [c.94]

Уравнения (VII.23) достаточно записать только для ключевых веществ, так как концентрации всех остальных реагентов можно выразить через ключевые с помощью линейных соотношений (см. раздел 11.2). При расчете процесса с неподвижным катализатором под и надо понимать фильтрационную скорость потока IV, т. е. скорость, рассчитанную на полное сечение аппарата, равную истинной средней скорости, умноженной на долю свободного объема е. Выражения для функций и в случае гетерогенного процесса должны быть составлены с учетом как кинетических, так и диффузионных факторов поэтому для квазигомогенной модели расчет реактора всегда должен быть предварен анализом процессов на отдельном зерне катализатора, позволяющим установить макроскопическую скорость процесса в единице объема слоя. [c.283]

Подобным же образом в большинстве других гетерогенных процессов общая скорость сильно зависит от перемешивания. Последнее может происходить самопроизвольно при соответствующей разнице в удельных весах слоев данной фазы, обусловленной различием их состава или их температуры (конвекционные токи). Однако более эффективным обычно является искусственное перемешивание механическим или другим путем. Значение диффузии и для подобных способов проведения процесса полностью не исчезает. [c.488]

В последнее время в химической промышленности и в металлургии начинает распространяться метод проведения процесса а кипяш,ем слое. Этим не совсем удачным названием пользуются для обозначения гетерогенных процессов взаимодействия между газом и мелкозернистым твердым материалом в условиях пропускания газа снизу сквозь слой этого материала с такой скоростью, что частицы материала переходят во взвешенное состояние. Находясь в непрерывном движении, они образуют так называемый кипящий слой благодаря постоянному перемешиванию фаз и обеспечивается высокая интенсивность процесса. ( Кипящий слой иначе называют псевдоожиженным слоем.) [c.489]

Кинетическое уравнение для гетерогенного процесса описывает его суммарную скорость. Это заставляет нас выяснить, как включать скорости процессов переноса для отдельных стадий в общее выраже--ние скорости. Проблема нахождения скорости сложных процессов встречается при исследовании теплопередачи путем теплопроводности через слои различных материалов, конвективной тепло- и массопередачи от одной жидкости к другой через неподвижные пограничные слои, а также при изучении сложных реакций. Однако во всех указанных случаях суммарная скорость характеризуется скоростями процессов одного типа. [c.324]

Математические выражения для скорости гетерогенных, процессов при стационарной конвективной диффузии получаются обычно очень сложными. Поэтому рассмотрим вначале приближенную теорию стационарной конвективной диффузии (Нернст). Предположим, что вблизи поверхности твердого тела даже при наличии конвекции в растворе имеется неподвижный слой толщиной в несколько тысяч молекулярных размеров, так называемый эффективный диффузионный слой толщиной 6, через который доставка вещества к поверхности твердого тела осуществляется только за счет диффузии. Внутри слоя 6 конвекция отсутствует (рис. 95, а). Концентрация вещества в эффективном диффузионном слое на границе с раствором равна концентрации q в объеме раствора. А внутри дис узионного слоя концентрация вещества падает вблизи поверхности твердого тела до некоторой величины с Эффективная толщина диффузионного слоя не имеет физического смысла и представляет собой эмпирическую постоянную. Представление об эффективной толщине диффузионного слоя позволяет считать, что вещество доставляется к реагирующей поверхности только за счет диффузии. [c.372]

То же относится и к роли катализатора в гетерогенных процессах. Интересные обобщения о природе активного состояния в гетерогенном катализе проведены А. А. Баландиным [71]. Он считает, что скорость любой гетерогенно-каталитической реакции определяется свойствами некоторого промежуточного состояния сложного строения над поверхностью и на поверхности катализатора, в котором можно различать пять слоев. [c.169]

Гидролиз л<иров является по существу гетерогенным процессом, протекающим на границе водного и жирного слоев, и поэтому скорость реакции зависит от состава глицерида. Скорость гидролиза находится также в зависимости от возрастания полярности продуктов реакции, что видно из следующего сопоставления [c.531]

Еще одним наглядным примером достижений науки о процессах и аппаратах является создание за последние годы высокопроизводительной аппаратуры с псевдоожиженным (кипящим) слоем зернистого материала, позволяющей интенсифицировать не только процессы адсорбции, но и ряд других гетерогенных процессов (сушка, кристаллизация и др.). [c.12]

Реакция окисления органических веществ при термокаталитическом процессе достаточно сложна, однако может быть описана уравнением реакции псевдопервого порядка [134], что позволяет оценить физикохимические характеристики процесса. В частности, константа скорости реакции /с для гомогенных и гетерогенных (в слое катализатора) реакций рассчитывается по уравнению [c.171]

Скорость гетерогенных процессов сильно зависит от перемешивания. Прн перемешивании выравниваются концентрации в большой части объема, но у самой поверхности раздела всегда остается небольшой слой, не перемещающийся при перемешивании. Выравнивание концентраций через этот слой происходит путем диффузии (диффузионный слой). Если Со — концентрация вещества в диффузионном слое, ас — во всем объеме фазы, то скорость диффузии через диффузионный слой будет тем больше, чем больше различие в концентрациях (со — с). [c.280]

Диффузия имеет большое значение в гетерогенных процессах, поскольку за счет ее происходит изменение концентрации в приповерхностном слое, влияющее на кинетику процесса. Диффузия описывается законами Фика. [c.260]

Как известно, межфазные гетерогенные процессы, протекающие в граничных слоях, усложняются терхмо-электромагнитны-ми явлениями, возникающими при трении. При этом зону трения рассматривают как источник электромагнитного излучения. Внутренние напряжения, возникающие в процессе трения твердых тел, в сочетании с формированием двойных электрических слоев на границе раздела фаз приводят к возникновению три-бо-ЭДС, тока электризации и механоэмиссии электронов. В свою очередь, это оказывает влияние на хемо-меха-нические и механо-химические процессы в поверхностных слоях трущихся тел. [c.250]

Рассмотренный случай описывает кинетику гетерогенного процесса, скорость которого ограничивается скоростью диффузии в одной из фаз —воде. Благодаря большим скоростям первых двух процессов (переноса ЫНз в газе и химической реакции) на границе вода — воздух установится равновесие между газом и тонким поверхностным слоем воды. [c.141]

Так как в гетерогенных процессах реакция происходит в адсорбционном слое, то ее скорость будет определяться плотностью ад сорбции или степенью заполнения поверхности. Если для гомогенной мономолекулярной реакции скорость ее определяется уравнением [c.64]

Пример 1. Требуется рассчитать устойчивость термохимического гетерогенного процесса обжига молибденитовых концентратов, протекающего в аппарате с кипящим слоем по следующей реакции [c.345]

Вопросы, рассматриваемые в этой главе, излагаются более подробно и на более высоком уровне в книге Петерсена Анализ химических реакций (см. библиографию, стр. 147). Здесь мы сможем только обсудить простейшие случаи и указать их связь с обш,ей проблемой анализа химических реакторов. В предыдущих главах для описания процесса мы нсио.тхьзовали функцию г (I, Т), которая определяет скорость-реакции в единице объема реактора. Применение этой функции, безусловно, оправдано в случае гомогенного процесса. Однако было бы желательно сохранить тот же способ описания и при расчете гетерогенных процессов, таких, как каталитические газофазные реакции в неподвижном слое таблетированного катализатора. В разделе VI. обсуждаются связанные с этим вопросом трудности и ограничения. Многих затруднений можно избежать, введя понятие об определяющей стадии (раздел VI.2). В последующих разделах будут исследованы некоторые характеристики процессов адсорбции (раздел VI. 2), внешней массопередачн (раздел VI.3) и внутренней диффузии (раздел VI.4). Затем мы постараемся обобщить эти явления (раздел VI.5) и вкратце остановимся на некоторых эффектах, связанных с конечной скоростью теплопередачи (раздел VI.6). Структура главы показана на рис. VI. . [c.119]

Как уже указывалось, процессы массопередачи и химической реакции не являются полностью независимыми. Поэтому в случае неравнодоступной поверхности нельзя вычислять макроскопическую скорость гетерогенного процесса, просто приравнивая величину q [см. уравнение (111.12)] к скорости реакции на активной поверхности. Так как локальная скорость массопередачи к различным участкам поверхности неодинакова, при этом возникает тем большая ошибка, чем больше перепад концентрации реагента вдоль активной поверхности. К счастью, в наиболее важном для технологии случае.— в случае процессов, протекающих в зернистом слое катализатора, поверхность твердых частиц можно, по-видимому, с достаточной степенью точности считать равнодоступной в диффузионном отношении. Эксперименты по определению р в зернистом слое [16] показывают, что локальные значения изменяются вдоль поверхности довольно нерегулярно, оставаясь, однако,,величинами одного порядка. Исключение составляют небольшие участки близ точек соприкосновения твердых частиц, практически не участвующие в процессе из-за очень медленного подвода к ним реагентов. Приближение равнодоступной поверхности [1 ] приводит к единственному практически приемлемому методу расчета процессов в зернистом слое, и мы будем в дальнейшем широко им пользоваться. [c.105]

Распределение времени пребывания газа в псевдоожиженном слое. В случае каталитических процессов, протекающих в системе газ — твердое тело, данные о распределении времени пребывания газа в слое играют главную роль для нахождения характеристик реакторов. На ранних этапах исследования этой проблемы процессы изучали при помощи модели диффузионного типа. Однако, как оказалось, результаты,-полученные на такой модели, только в относительно узкой области коррелировались с опытными данньийи, особенно для каталитических гетерогенных процессов. Это привело к выводу о том, что диффузионную однопараметрическую модель можно использовать только для весьма приближенного объяснения характеристик псевдоожиженного слоя. [c.292]

Многочисленные исследования гетерогенных процессов контактирования твердой и газообразной фаз в кипящем слое позволили выявить преимущества кипящего слоя ио сравнению с пеподниж-ньгм или сплошным движущимся слоем. Применительно к прокаливанию углеродистых материалов эти преимущества выражаются в следующем [c.257]

Как правило, все гетерогенные процессы в химической технологии для увеличения их скоростей проводят при максимальной иоверхности контакта фаз. Это значит, что системы в реакционных аппаратах находятся в состоянии суспензий, паст, пульи, эмульсий, иен, порошков, туманов, пылей и т. д. Несмотря на то, что толщина поверхностных слоев не превышает нескольких молекул, их роль во многих случаях не менее важна, чем объемных фаз, например, в процессах массо-передачн (адсорбция, экстракция, сушка, испарение и др.), термоэлектронной эмиссии, смазочном действии, адгезии. [c.15]

Наиболее ранняя пленочная модель была предложена Льюисом и Уитменом, развившими взгляды Нернста на кинетику растворения твердых тел и некоторых других гетерогенных процессов. Согласно этой модели, в каждой фазе непосредственно к ее границе примыкают неподвижные или ламинарно движущиеся пленки, в которых перенос осуществляется только молекулярной диффузией. В пленках сосредоточено все сопротивление массоотдаче. Поэтому градиенты концентраций возникают лишь внутри пограничных пленок, в ядре фазы концентрации постоянны и равны средним концентрациям. Кроме того, в модели приняты допущения, указанные выше. Таким образом, этой модели соответствует схема, отличающаяся от приведенной на рис. Х-5 тем, что весь пограничный слой является областью, где отсутствует перемешивание турбулентными пульсациями и изменение концентрации в нем происходит линейно. [c.396]

Высокая эффективность взаимодействия между газовой и твердой фазой достигается в аппаратах с кипящим, или псевдоожижен-ным, слоем (аппараты типа П1ж). Здесь газ движется с определенной скоростью снизу вверх через слой высокодисперснсго твердого вещества, которое при этом приводится в состояние, напоминающее кипение жидкости. Для аппаратов этого типа характерны интенсивное перемешивание газа и мелкозернистого твердого вещества и малая разность температур между любыми точками кипящего слоя. Последнее особенно существенно при гетерогенных процессах, протекающих с выделением или поглощением тепла. Аппараты с кипящим слоем могут работать по периодической или по непрерывной схеме и находят широкое применение в контактно-каталитических процессах, в процессах сушки, обжига, адсорбции, смешения и т. д. [c.18]

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]

Если скорость гетерогенного процесса, например, растворения металла в кислоте, ограничена скоростью подвода кислоты, то С1 -> 0. Если скорость этого процесса ограничена скоростью диффузионного отвода образующейся соли в объем раствора, то с — концентрация насыщенного раствора соли в слое, непосредственно прилегающем к поверхности. Отрицательное значение плотности диффузионного потока указывает на его направление от поверхности твердого тела. Естественно, что для обоих этих случаев коэффициенты диффузии в уравнении (XXIII. 11) различны. [c.280]

С понятием о пути диффузии и соотношениями, описывающими его зависимость от скорости потока, связан ряд упрощенных концепций, сыгравших, однако, положительную роль на первых этапах развития кинетики гетерогенных процессов (А. Н. Шука-рев, В. Нернст, Нойес, И. Лангмюр). Согласно этим концепциям, на поверхности твердого тела образуется слой текучего с измененными физико-химическими свойствами. Так, например, по наиболее примитивным представлениям принималось, что этот слой неподвижен и является непромешиваемым. Допускалось, что с увеличением скорости потока меняется лишь толщина этого слоя. [c.372]

Понятие о пути диффузии широко использовалось в ранних теориях кинетики гетерогенных процессов. Так, растворение твердых тел в жидкостях рассматривалось как два последовательных процесса образование тонкого слоя насыщенного раствора с концентрацией Сп на поверхности тела и диффузия вещества из этого слоя в объем растворителя. Первый процесс происходит намного быстрее, чем второй. Поэтому последний и становится лимитирующим. При этом полагали, что тонкий слой жидкости на поверхности твердого тела является неподвижным и не промешивается. Вещество переносится через этот слой только молекулярной диффузией. Толщина такого слоя, называемого диффузионным, равна пути диффузии Д. Концентрация вещества на одной стороне слоя равна С , а на другой равна концентрации Со во всем объеме растворителя. В соответствии с законом Фика скорость растворения d Idt выражается уравнением [c.260]

Перенапряжение перехода отличается от концентрационной поляризации больщим разнообразием и сложностью явлений, сопровождающих гетерогенный процесс наряду с плотностью тока оно существенно зависит от материала и состояния поверхности электрода, состава электролита, наличия посторонних ионов и поверхностно активных веществ и других условий, влияющих на двойной электрический слой. [c.20]

Отсутствие максимума скорости при нитровании в гетерогенной среде объясняется, по А. Й. Титову, постоянной концентрацией нитруемого соединения н относительно меньшими потерями его вследствие связывания с серной кислотой в неактивный комплекс, а также повышением растворнмости нитруемого соединения в кислотном слое, в котором главным образом идет реакция при повышении концентрации серной кнслоты. Кроме того, при гетерогенном процессе обычно на нитрование берут Н Оз относительно больше, чем в гомогенном. Увеличение же содержания азотяой кислоты в концентрироваииой серной кислоте ведет к увеличению содержания иоиов NOa , как это видно нз графика фиг, 4. [c.44]

Процесс коррозии многокомпонентных конструкционных материалов в жидкометаллических теплоносителях является сложным и состоит из нескольких параллельно идущих многостадийных гетерогенных процессов. При повышенном содержании кислорода в жидком щелочном металле в сталях на некоторой глубине происходит образование сложных оксидов типа МеО-НзаО и Ме0-(Ыа20)2—так называемое внутреннее окисление. Кроме того, как в циркулирующей, так и в неподвижной жидкометаллической системе происходит селективное растворение и перенос компонентов, перераспределение углерода и азота между различными конструкционными материалами или участками конструкции, находящимися при разных температурах, проникновение жидкого металла в твердый. Эти процессы вызывают не только коррозионные потери массы, но и физико-химические и структурные изменения материалов охрупчивание, азотирование, эрозионное разрушение, изменение состава поверхностного слоя. Скорость переноса массы и селективного растворения компонентов сталей [c.259]

Наиб, общий метод исследования Т.— ЯМР спектроскопия примеи. также ЭПР и фотоэлектронную спектроскопию. В. И. Минкин. ТОПОХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ. протекают с участием твердых в-в и локализованы на пов-сти раздела тв. фаз реагента и продукта. В Т. р. могут участвовать только твердые в-ва (см. Реакции в твердых телах), а часто, помимо них, также газы и жидкости. Специфика Т. р. в ряду Др. гетерогенных процессов обусловлена тем, что пов-сть раздела фаз возникает в результате самой р-ции и изменяется во времени, поэтому Т. р. обычгю протекают нестационарно. Р-ции характеризуются наличием индукц. периода, за Время к-рого претерпевают превращения наиб, реакционноспособные частицы на пов-сти (или в объеме) тв. реагента в области дефектов (напр., дислокаций) затем образуются зародыши (ядра) тв, фазы продукта и возникает пов-сть раздела тв. фаз. В дальнейшем протекание Т. р. Приводит к росту ядер, их перекрыванию и слиянию с образованием сплошного слоя ТВ. продукта. При этом пов-сть раздела тв. фаз и наблюдаемая скорость р-ции проходят через максимум. [c.585]

Обжиг колчедана в печах кипящего слоя. Печи КС имеют 1роизводительность 100, 200 и 450 т/сут в пересчете на 45%-1шй РеЗг. Обжиг колчедана, как гетерогенный процесс, зависит от интенсинности перемешивания сырья с воздухом. Такое перемешивание создается в печах КС. [c.27]

Основной электрохимический процесс, т е. перенос заряда, происходит на поверхности элек грода. Следовательно, электрохимию можно определить как химию гетерогенных процессов, В это 1 иет ничего необычного для химика-органика, который, например, в ходе синтеза часто проводит гидрирование на гетерогенном катализаторе Тем не меиее, химикам-органикам электрохимия позволяет открыть для себя ряд новых факторов существование вблизи электрода электрического поля, которое необычным образом усложняет явления адсорбции и десорбции на поверхности, а также существование первого слоя раствора, контактирующего с электродом и обладающего особой структурой Изучение этих явлений настолько важно с экспериментальной и теоретической точек зрения, что некоторые школы электрохимиков занимались и продолжают заниматься только этой проблемой [c.29]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология