Скорость реакции в потоке газа

Когда скорость диффузии намного меньше скорости химической реакции, скорость процесса равна скорости диффузии. Эту макрокинетическую область протекания реакции называют внешнедиффузионной областью. Константа скорости диффузии очень слабо зависит от температуры и весьма заметно — от линейной скорости потока газа. Поэтому изменением указанных условий эксперимента можно вызвать переход из одной макрокинетической области в другую. В частности, переходу во внешнедиффузионную область благоприятствуют высокие температуры и малые линейные скорости газового потока. [c.73]

Оригинальный метод изучения кинетики реакций, протекающих в полимерах и сопровождающихся выделением летучих продуктов, предложен Франком [68]. При нагревании поливинилового спирта (или его смеси с полиакриловой кислотой) происходит реакция сшивания, которая протекает с выделением паров воды. Кинетические реакции можно изучать, регистрируя выделение паров воды. Реакцию проводили в специальном трубчатом реакторе, который заполняли пленкой поливинилового спирта. Реактор помещали в воздушный термостат и включали в схему хроматографа вместо хроматографической колонки. Реактор нагревали в термостате хроматографа с заданной постоянной скоростью до определенной температуры, после нагрева до которой реакция протекает в изотермических условиях. В ходе реакции через реактор с постоянной скоростью пропускали поток газа-носителя. Выделяющуюся при сшивании поливинилового спирта воду определяли с помощью детектора по теплопроводности. Типичная кривая изменения концентрации воды в потоке газа-носителя показана на рис. 28. Реакцию изучали нри температурах до 150—300° С. [c.107]

Когда пленка продукта реакции плотная и число пор в ней невелико, сопротивление переносу газообразного реагента на этом этапе значительно выше сопротивления диффузии в ламинарной пленке около зерна. В таких случаях сопротивление газовой пленки можно не учитывать. Необходимо также указать, что сопротивление диффузии через пленку продукта и сопротивление химической реакции не зависят от скорости основного потока газа. [c.268]

Скорость реакции для газа, содержащего 0,0005—0,001 % (объемн.) кислорода, изменялась с изменением скорости потока и зависела от количества подаваемого кислорода. [c.27]

В уравнениях (123) — (126) мы выражаем концентрацию компонентов А, В и С, исходя из толщины пленки и концентрации по обе стороны (со стороны газовой фазы и со стороны твердого тела) пограничной пленки. При установившемся режиме скорость диффузионного потока газа к поверхности и от нее уравновешивается скоростями соответствующих поверхностных реакций [c.305]

Нормальная нагрузка катализатора составляет примерно 18 л синтез-газа в час на 1 г рутения. Около 78% окиси углерода исходного газа превращается в жидкие и твердые продукты реакции, составляющие в сумме примерно 136 г/м . С 1 г рутения получают 0,24 г час продуктов синтеза. При более значительных удельных нагрузках и, следовательно, скоростях газового потока глубина превращения падает и образуется меньше продуктов реакции из 1 исходного газа. Общий выход с 1 г рутения возрастает до максимума, достигаемого при подаче 10 л синтез-газа в час на 1 г рутения. [c.132]

Предложены различные способы отделения продуктов реакции от катализатора. Так, на одной из отечественных установок верхняя часть прямоточного реактора расширена (так называемый реактор с форсированным псевдоожиженным слоем). Скорость потока газов и паров в нем составляет примерно 2 м/с. За счет меньшей скорости по сравнению со скоростью в лифт-реакторе происходит отделение основной массы катализатора от газов и паров, которое завершается в реакторе-сепараторе, а затем в циклонах и электрофильтрах. [c.38]

Экспериментально влияние внешнедиффузионного торможения легко заметить по зависимости наблюдаемой скорости реакции от линейной скорости потока газа. На протекание реакции во внешнедиффузионной области указывают также низкие значения наблюдаемой энергии активации (порядка 4 кДж/моль) [3.43]. [c.73]

Во время реакции размер зерен и, следовательно, скорость их свободного падения уменьшаются. В этом случае понизится также скорость зерен относительно газа, что приведет к изменению сопротивления l/kg газовой пленки. Можно, конечно, определить связь между временем реакции и величиной зерна, однако в зависимости от используемой корреляции типа (VIП-239) получаются различные частные уравнения. Тем не менее, характер изменения сопротивления газовой пленки установить можно. С уменьшением размера зерен сопротивление газовой пленки падает. С понижением скорости газового потока оно возрастает. Преобладающее влияние на l/kg оказывает размер зерен. [c.269]

Теоретические выводы о том, что с повышением давления возрастает скорость реакции и смещается равновесие процесса, подтверждаются экспериментальными данными. При температуре 500°С и объемной скорости потока газов через реактор 6-10 л/ч повышение давления приводит к следующему увеличению выхода [32] [c.351]

Массопередача между газом и поверхностью твердых гранул часто определяет механизм гетерогенной реакции, особенно в промышленных условиях, когда ограничения потери напора, вызванные экономическими соображениями, заставляют выбирать такую скорость потока, при которой ни скорость адсорбции, ни скорость реакции на поверхности катализатора не являются определяющими. В процессах с псевдоожиженным слоем скорость потока ограничивается из-за необходимости свести к минимуму унос твердых частиц. [c.283]

В контактных реакторах чаще всего процесс проходит в кинетической или внутридиффузионной областях. Учитывая большое влияние температуры на скорость реакции в этих областях, можно считать, что рещающее значение для увеличения масштаба имеет характер процесса теплопереноса. Этот процесс складывается из теплообмена в жидкости (газе) и в зернах катализатора, теплоотдачи на границе фаз и до стенки аппарата, конвекции в потоке реагентов при высоких температурах следует учитывать также теплообмен лучеиспусканием. [c.466]

После окисления определенной доли первоначального количества кокса при высоких температурах (900-1200"С) скорость процесса начинает меняться со временем, что, очевидно, является следствием изменения кинетического режима [3,48]. Экспериментальными данными подтверждено, что в этих температурных условиях реакция окисления кокса протекает во внешнедиффузионной области увеличение диаметра зерна кокса (следовательно, уменьшение внешней поверхности зерна), скорости газового потока и концентрации кислорода в газе приводят к увеличению скорости окисления кокса, а рост температуры, хотя и увеличивает скорость реакции, влияет на нее слабо. [c.75]

Смесь гидроочищенного сырья и водородсодержащего газа, пройдя систему теплообменников 7 и вторую секцию печи 12, входит в первый реактор 13 с температурой 500 °С. В первом реакторе превращается большая часть сырья (главным образом, нафтеновые углеводороды), что сопровождается падением температуры в реакторе, достигающим 35—40 °С. Ввиду того что скорость реакции в результате снижения температуры уменьшается, смесь непрореагировавшего сырья с продуктами реакции и циркулирующим газом вновь возвращается в печь 12 (в третью ее секцию), далее поступает во второй реактор риформинга, снова возвращается в печь (в четвертую секцию) и, наконец, двумя параллельными потоками проходит третий и четвертый реакторы. [c.43]

Во втором уравнении предполагается, что реакция имеет первый порядок, причем скорость реакции считается пропорциональной концентрации с реагирующего газа на поверхности раздела фаз. Первое выражение является достаточно известным в химической технологии оно применимо к диффузии через пограничный слой толщиной X из ядра потока газа, в котором концентрация реагента с предполагается постоянной. [c.37]

Третий вид отклонения от модели идеального вытеснения обусловлен градиентами скорости, направленными перпендикулярно движению потока. В любом типе реактора вытеснения, имеющего непроницаемую стенку, скорость жидкости или газа у стенки реактора всегда будет меньше, чем вблизи его центральной части. Отсюда следует, что элементы жидкости или газа, движущиеся вблизи стенки, затрачивают на прохождение реактора больше времени и поэтому реакция в них протекает глубже. [c.64]

Сначала рассмотрим более общий случай исключения влияния межфазного массопереноса. Характер температурной зависимости (энергия активации) не может служить в жидкофазных реакциях надежным критерием оценки по ряду причин. Вследствие возможного клеточного диффузионно-контролируемого механизма или ионного характера реакции истинная энергия активации реакции может быть малой. Далее, как указывалось в предыдущем разделе, наблюдаемая температурная зависимость может быть следствием изменения коэффициентов распределения реагентов между фазами. Вблизи критической области такое влияние может быть особенно сильным и сказывается такнлб на соотношении объемов фаз. Наконец, в жидкостях, в отличие от газов, сам коэффициент диффузии зависит от температуры экспоненциально, причем эффективная энергия активации диффузии в вязких жидкостях составляет заметную величину. Поэтому обычно о переходе в кинетическую область судят ио прекращению зависимости скорости реакции от интенсивности перемешивания или барботажа. Здесь, однако, есть опасность, что при больших скоростях перемешивания может наступить автомодельная область, а ири очень интенсивном барботаже измениться гидродинамический режим. В результате объемный коэффициент массопередачи может стать инвариантным к эффекту перемешивания и ввести, таким образом, в заблуждение исследователя. В трехфазных каталитических реакторах этот прием более надежен ири условии неизменности соотношения фаз в потоке. [c.74]

Приведенные выше уравнения скорости реакций основаны на некоторых допущениях. Считается, что этапы, включающие в себя физические процессы, несущественны. Если, однако, на каком-либо из этих этапов процесс протекает медленнее и парциальное давление газа вблизи межфазной поверхности не равно давлению в потоке, то это можно учесть вычислением парциальных давлений для межфазной поверхности рл, Рдл Рзг- [c.120]

Если диффузия не оказывает существенного влияния на процесс, в уравнение скорости реакции можно подставлять парциальные давления газов в основном потоке. Если влияние диффузии существенно, необходимо рассчитывать истинные значения парциальных давлений и температуры на поверхности соприкосновения газа с твердым телом. [c.131]

В случаях, когда определяющим фактором, влияющим на скорость процесса, является массоперенос к внешней поверхности зерен, общая скорость реакции зависит от скорости потока газа. Если бы можно было добиться того, чтобы скорость потока в промышленном реакторе совпадала с ее величиной в опытном реакторе, на котором были получены экспериментальные данные, то проблема была бы решена. Однако в промышленном реакторе линейная скорость и отношение длины слоя к диаметру могут быть совсем другими. По возможности надо стремиться к тому, чтобы экспериментальные данные были получены в условиях, при которых диффузия не играет заметной роли. [c.149]

На рис. 111-48 и 111-49 показано влияние линейной скорости газа на профили температуры и парциального давления газа, когда стационарное состояние единственно. С увеличением скорости потока газа зона реакции перемещается в соответствии с направлением потока. [c.287]

О — массовая скорость потока газа, отнесенная к полному сечению трубы, заполненной катализатором, кг м к — константа скорости реакции г — мольная доля аммпака [c.314]

Основы расчета реакторов для окисления ЗОг. Производительность реактора зависит от скорости газового потока. Ее увеличение приводит к росту диффузионного переноса массы от потока газа к поверхности катализатора если температура не превышает 400 °С, скорость реакции на поверхности катализатора мала и увеличение скорости потока не оказывает существенного влияния на [c.341]

Для размещения 10 м катализатора требовалось 2000 труб длиной 4,5 м. При этом вес реактора был весьма значительным сильно повышалась стоимость аппарата. Несмотря на малую толщину слоя катализатора, поперечный температурный градиент был велик и разность температур между стенкой и серединой слоя достигала 8—12 °С. При охлаждении обычной кипящей жидкостью температура хладоагента постоянна, и реакция протекает в основном в верхних слоя катализатора. Небольшое возрастание скорости газового потока вызывает увеличение тепловыделения и порчу катализатора вследствие перегрева. При нормальных условиях количество перерабатываемого газа не превышало 100 м ч на 1 м катализатора, причем скорость потока, отнесенная к пустому сечению, составляла 5—10 см сек. Производительность реактора, работавшего на 10 м катализатора, составляла 2 г углеводородов в сутки. Для повышения производительности были созданы условия, при которых теплоперенос осуществлялся не только при помощи теплопроводности через слой катализатора, но и путем конвекции. [c.346]

В то же время, если скорость процесса в целом лимитируется химической реакцией, то представляется возможным рассматривать систему как реактор непрерывного действия с перемешивающим устройством. В промежуточном случае для расчета скорости протекания химических реакций требуется знание механизма контакта между газом и твердыми частицами. Необходимо располагать точной информацией о режиме газового потока через непрерывную фазу (т. е. идеальное вытеснение или полное перемешивание степень продольного перемешивания), скорости межфазного обмена газом, распределении пузырей по размерам, а также о соотношении диаметров облака циркуляции и пузыря. [c.336]

Из уравнений (10.13)—(10.15) рассчитывают е, поскольку либо известно, либо легко определяется (обычно 0,35—0,45), а затем определяют величину истинной линейной скорости газового потока, входящую в уравнение (10.2). Если объем газа по высоте реактора заметно меняется как за счет реакции, так и изменения гидростатического давления, что большей частью имеет место, то при вычислении в качестве объема газа нужно подставлять [c.189]

При протекании гетерогенной реакции поток газа проходит через слой твердого катализатора. Поэтому всегда может реализоваться случай, когда скорость этой реакции лимитируется массопереносо м и, соответственно, теплопереносом между газом и катализатором (внешняя диффузия). В условиях, реализуемых в промышленной практике, скорость газового потока достаточно высока для того, чтобы фактически устранить сопротивление внешнему массопереносу. Это сопротивление, однако, может оказаться существенным в тех сравнительно редких случаях, когда при относительно низких линейных скоростях применяют крупные таблетки катализатора. [c.41]

Если константа скорости изменяется от температуры по экспоненциальной зависимости, то коэффициент молекулярной диффузии и, следовательно, изменяется пропорционально в степени 1,5. Поэтому при прочих равных условиях с повышением темаературы режим реагирования быстро передвигается от кине — тич1 ского кдиффузионному. В промышленных процессах и особенно в научных кинетических исследованиях необходимо стремиться каталитические реакции проводить в кинетической или близкой к ней области реагирования. При данной температуре режим реагирования может быть приближен к кинетическому уменьшением размера зерен катализатора и увеличением скорости потока газа (или жидкости). [c.97]

Принципиальная технологическая схема процессов химической абсорбции не отличается от обычной схемы абсорбционного процесса. Однар(0 в конкретных условиях в зависимости от количества кислых газов в очищаемом газе, наличия примесей, при особых требованиях к степени очистки, к качеству кислого газа, и других факторов технологические схемы могут сун ест-венно отличаться. Так, например, при использовании аминных процессов при очистке газов газоконденсатных месторождений под высоким давлением и с высокой концентрацией кислых компонентов широко используется схема с разветвленными потоками абсорбента (рис. 53), позволяющая сократить капитальные вложения и в некоторой степени эксплуатационные затраты. Высокая концентрация кислых комионентов требует больших объемов циркуляции поглотительного раствора. Это не только вызывает рост энергетических затрат на перекачку и регенерацию абсорбента, но и требует больших объемов массообменных аппаратов, т. е. увеличения капитальнрлх вложений. Вместе с тем из практики известно, что в силу высоких скоростей реакций аминов с кислыми газами основная очистка газа происходит на первых по ходу очищаемого газа пяти—десяти реальных таре, 1-ках абсорбера на последующих тарелках идет тонкая доочистка. Этот факт послужил основанием для подачи основного количества грубо регенерированного абсорбента в середину абсорбера, а в верхнюю часть абсорбера — меньшей части глубоко-регенерированного абсорбента. Это позволило использовать абсорбер переменного сечения (нижняя часть большего диаметра, верхняя — меньшего), что снизило металлозатраты, а также сократить затраты энергии за счет глубокой регенерации только части абсорбента. [c.171]

В промышленности широко используется проведение реакций в струе газа, проходящего через реактор, который может быть или пустым, играя роль только области, где поддерживается постоянная температура, или заполненным слоем зер-неного катализатора. Примерами реакций, осуществляемых в потоке в промышленных масштабах, могут служить реакции термического и каталитического крекинга нефтепродуктов, каталитического алкилирования, иолимеризации, гидро- и дегидрогенизации углеводородов, дегидратации и дегидрогенизации спиртов, гидратации олефинов, галоидирования, нитроваиия охислами азота, синтеза аммиака, получения серной кислоты контактным способом, синтеза моторного топлива н т. п. Поэтому и лабораторные опыты по изучению кинетики многих в.ажных широко применяемых в промышленности реакций проводятся также в потоке. Вследствие того, что реакции этого типа проводятся обычно при постоянном давлении и сопровождаются в большинстве случаев изменением объема участвующих в реакции веществ, уравнения кинетики этих процессов должны отличаться от уравнений, выведенных выше для условия ПОСТОЯННОГО) объема. Кроме того, и сам метод расчета кон-стаит скоростей реакций, протекающих в потоке, должен отличаться от методов расчета констант скоростей реакций,осуществляемых при постоянном объеме, так как очень трудно определить время пребывания реагирующих веществ в зоне реакции (так называемое время контакта). [c.48]

Небольнюе избыточное давление в сосуде 6 зависит от скорости газового потока через капилляр. Д иометрическое устройство 9 позволяет измерять непосредственно скорость выделения газа, т. е, скорость реакцгш (измереьшя производить через каждые 15 сек, а во время максимальной скорости реакции чаще). Чтобы избежать случайных [c.393]

Выше упоминался теплообмен между 1 ходящим и выходящим потоками. Такой теплообмен щироко используют в промышленных реакторах для того, чтобы перогвести их работу полностью или частично на автотермический режим и, следовательно, снизить количество энергии, потребляемой из других источников. Например, при синтезе аммиака холодный исходный газ пропускают через трубки, находящиеся в слое катализатора. При этом его температура повышается настолько, что при прохождении газа через катализатор скорость реакции оказывается достаточной для осуществления экономичного процесса. [c.165]

Из приведенных графиков видно, что все кри-170 вые изменения степени превращения на интервалах слоя имеют максимумы, положение и величи-Ш на которых зависят от других параметров. Увеличение скорости потока уменьшает в данном случае максимум степени превращения и сдвигает его по направлению потока. Повышение исходной температуры газа увеличивает максимум степени превращения и сдвигает его по направлению ко 130 входу реактора. При мольном отношении ре-210 агентов, превышающем оптимальное (1 55), максимум степени превращения уменьшается. При мольном отношении, не достигающем оптимального, максимум также понижается. По результатам измерений степени превращения и темпера-130 туры Паштори и др. рассчитали кинетические 2Ю параметры — такие, как константы равновесия и константы скорости реакции. [c.178]

Теорию Темкина и Пыжева анализировал Хьюбер утверждавший, что уравнение Темкина и Пыжева относится к некоторому участку на поверхности катализатора и является функцией концентраций аммиака, водорода и азота на этом участке. Указанные концентрации изменяются не только вследствие образования и разложения аммиака, но также вследствие диффузии, выравнивающей концентрацию в окрестности данного участка, на что, в частности, обращал внимание сам Темкин. При использовании уравнения Темкина и Пыжева считается, что концентрация в порах зерен и в потоке газа примерно одинакова. Диффузионные эффекты, наблюдающиеся при более крупных зернах катализатора, учитываются при помощи поправочных коэффициентов. В уравнении Темкина фигурируют эмпирические величины, а именно показатель степени а и константы скорости реакции ki и кг- Величину а = 0,5, часто используемую при расчетах, Темкин считает достаточно надежной, хотя по опытным данным величина а меняется от 0,4 до 0,6. [c.315]

Уравнения (3.10) и (3.11) написаны для одного компонента и единственной реакции в предположении равнодоступности всей поверхности. Для сложных смесей могут оказаться существенными процессы переноса тепла и вещества стефановским потоком, термодиффузией, диффузионной теплопроводностью. Неравнодо-стунность наружной поверхности зерен катализатора в неподвижном слое связана с тем, что основной поток газа проходит в виде струй, омывая часть наружной поверхности зерен катализатора. Вблизи точек контакта зерен образуются карманы>>, непроточные области, вихревые зоны. Тепло- и Д1ассообмен между поверхностью и потоком в проточной части и в непроточной области, вообще говоря, различен. Но при скоростях потока порядка 0,5 нм /с можно считать поверхность зерна равнодоступной, характеризуемой одним коэффициентом обмена. [c.156]

Различают физическую абсорбцию и хемосорбцию. При физической абсорбции растворение газа в жидкости не сопровождается химической реакцией или, по крайней мере, влиянием этой реакции на скорость процесса можно пренебречь. Вследствие этого физическая абсорбция не сопровождается тепловым эффектом. Если в этом случае начальные потоки газа и жидкости незначительно разлитаются по температуре, то такую абсорбцию можно рассматривать как изотермическую. С этого наиболее простого случая начнем рассмотрение расчета процесса абсорбции. [c.102]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология