Диффузионный переходной области

Стадии гетерогенных каталитических процессов. Роль адсорбции. В гетерогенно-каталитических реакциях, как и в других гетерогенных процессах, можно выделить ряд стадий. Наиболее обычными стадиями являются диффузия, обеспечивающая подвод исходных веществ к поверхности катализатора, адсорбция их на этой поверхности, взаимодействие адсорбированных веществ с образованием продуктов реакции, десорбция продуктов и, наконец, отвод продуктов реакции от поверхности катализатора в глубину соответствующей фазы с помощью диффузии. В зависимости от определяющей стадии реакция может протекать в диффузионной, кинетической или переходной областях. С изменением внешних условий роль определяющей стадии может перейти к другому процессу. [c.272]

Методы интенсификации процессов абсорбции и десорбции зависят, в частности, от того, в какой области, диффузионной или кинетической, идет процесс. Если абсорбция протекает в кинетической области, т. е. сопровождается химическими реакциями, скорость которых меньше скоростей диффузии, то основными методами интенсификации являются обычные приемы увеличения скорости химических реакций повышение температуры, концентрации реагентов, давления, а также и применение катализаторов. Для ускорения абсорбционных процессов в диффузионной и переходной областях применяют иные методы в соответствии с иным характером движущей силы и коэффициента скорости процесса. Основными методами интенсификации этих процессов являются [c.163]

Кинетика взаимодействия в системе Ж — Т рассматривается на примере процессов растворения и выщелачивания. Обычно процессы растворения идут в диффузионной или переходной области. При физическом обратимом растворении разрушается кристаллическая решетка и частицы твердого вещества переходят в раствор. Скорость физического растворения для данной пары реагентов (Ж — Т) определяется в основном законами диффузии и поверхностью соприкосновения фаз, т. е. поверхностью кристаллов. Скорость растворения и уменьшается при повышении концентрации растворенного вещества С в жидкой фазе по логарифмическому закону в соответствии с кинетическим уравнением физического растворения, характерным для режима неполного смешения [c.199]

Когда скорость химической реакции и скорость диффузии приблизительно равны, считают, что процесс протекает в переходной области. В этом случае при определении константы скорости должны учитываться и диффузионные О, н кинетические к этапы, которые вызывают дополнительное торможение процесса [c.90]

Поэтому технологи в гетерогенных системах стремятся перевести процессы из диффузионной или переходной области в кинетическую, применяя интенсивное перемешивание. [c.90]

Для изученных условий лабораторного окисления найденные константы составляют 0,1—0,4 ч . Представление полученных результатов в аррениусовских координатах показывает наличие диффузионных затруднений в процессе окисления. Процесс протекает в диффузионной области при высоких температурах и в кинетической — при сравнительно низких температурах. Интервал температур, характерных для промышленных уело-. ВИЙ (220—270 °С), соответствует переходной области [69]. В то же время показано [68], что экспериментальные данные, полученные при низких концентрациях кислорода и температурах выше 260 °С, не описываются достаточно хорошо предложенным уравнением. Кроме того, использование рассчитанных констант ограничивается условиями эксперимента. Таким образом, попытка представить все многообразие реакций процесса окисления в виде простого уравнения формальной кинетики не оказалась существенно полезной для решения практических задач. [c.52]

Не вызывает сомнений, что точные значения констант фазового равновесия необходимы и в том случае, если процесс протекает в диффузионной или переходной областях. [c.80]

В зависимости от условий регенерации кокс может выжигаться в кинетической, диффузионной и переходной областях. Рассмотрим все эти три случая. [c.76]

Участок БВ характеризует переходную область, в которой скорости химической и диффузионной стадий процесса соизмеримы. [c.376]

В реальных условиях работы газогенераторов (900—1000°С, 0,1 МПа) равновесие основных реакций полностью смещено в сторону конечных продуктов (синтез-газа). Режим газификации определяется, таким образом, кинетикой диффузионных и химических стадий. Скорость основных реакций газификации при температуре выше 1000°С достаточно велика, и поэтому при газификации в шахтных газогенераторах крупнокускового топлива (более 15 мм) можно принять, что процесс происходит в диффузионной области. В действительности же даже в шахтных газогенераторах и тем более в генераторах кипящего слоя процесс газификации протекает в переходной области. [c.52]

Общая скорость процесса зависит от скоростей его отдельных стадий и определяется наиболее медленной (лимитирующей) стадией. Если наиболее медленной является стадия подвода исходных веществ в зону реакции или отвода продуктов, и она лимитирует общую скорость процесса, считается, что процесс протекает в диффузионной области. Если общую скорость процесса лимитируют скорости химических реакций или одной из них, считают, что процесс протекает в кинетической области. Если скорости всех стадий соизмеримы, то процесс протекает в переходной области. [c.73]

Скорость всего процесса в целом зависит от наиболее медленной стадии реакции, которая и является определяющей. Если определяющей стадией является сам акт химического взаимодействия между реагирующими молекулами, а процесс отвода и подвода компонентов практически не влияет на ее скорость, то такую реакцию называют протекающей в кинетической области. Если определяющей стадией является скорость подвода реагирующих веществ, то реакцию называют протекающей в диффузионной области. Если же скорости как самой реакции, так и процессов диффузии соизмеримы, то скорость всего процесса является функцией кинетических и диффузионных явлений и процесс протекает в переходной области. [c.628]

Ввиду трудности определения константы скорости процесса в данных конкретных условиях как функции частных констант и коэффициентов диффузии [см. уравнение (II. 13)], особенно в переходной области, т. е. при сопоставимых скоростях химических и диффузионных стадий, в практике предпочитают определять общую константу скорости k опытным путем и затем рассчитывать скорость процесса по уравнению типа (И.З) и (IL3a) или (II. 16). [c.33]

А — кинетическая область, В — переходная область, С — диффузионная область [c.99]

Регенерация микросферического цеолитсодержащего катализатора в псевдоожиженном слое, по данным [119], при температурах до 650 С протекает в кинетической области, при 650—670°С в переходной области и при температурах выше 670 °С во внутри-диффузионной области (рис. 4.47). Значения эффективной энергии активации окисления кокса для перечисленных областей составляют соответственно 103,4, 68,7 и 53,8 кДж/моль. [c.152]

Когда к ц соизмеримы друг с другом, наблюдается переходная область. При этом с повышением температуры скорость химической реакции увеличивается и процесс сдвигается в диффузионную область. С другой стороны, увеличение интенсивности перемешивания приводит к увеличению скорости диффузии (вследствие уменьшения б) и сдвигу процесса в кинетическую область. Полезно также иметь в виду, что для газов коэффициент диффузии зависит от давления (обратно пропорционален давлению). Поэтому уменьшение давления увеличивает вероятность протекания реакции в кинетической области. [c.295]

В зависимости от того, в одной или нескольких фазах находятся компоненты, реакции, различают кинетику гомогенных реакций и кинетику гетерогенных реакций. В гетерогенных системах процесс в целом состоит по меньшей мере из двух последовательных стадий диффузии реагирующих веществ к поверхности раздела фаз и химической реакции на поверхности. Разница между скоростями каждой стадии может быть очень большой. В этом случае скорость процесса в целом определяется скоростью наиболее медленной стадии, которая называется лимитирующей, или определяющей стадией. Если скорость процесса определяется химическим взаимодействием веществ на поверхности, то говорят, что реакция протекает в кинетической области. Если же определяющая стадия — подвод реагирующего вещества в зону реакции за счет диффузии, то считается, что реакция протекает в диффузионной области. Скорости реакции и диффузии могут быть соизмеримы. Тогда скорость всего процесса представляет собой сложную функцию кинетических и диффузионных явлений, и процесс протекает в переходной области. [c.228]

Рассмотрим обратимый процесс переноса 1Р в рассматриваемом элементе (IX) от левого электрода к правому внутри элемента при постоянной температуре, давлении и неизменном состоянии веществ во всех частях элемента. Схематически процесс представлен на рис. IX. 2. Вертикальные штриховые линии А и В обозначают границы переходного диффузионного слоя. Слева от А и справа от В растворы имеют постоянные концен-трации хлороводорода (с" и с ). Вертикальными пунктирными линиями выделен элементарный (бесконечно тонкий) слой раствора в переходной области. [c.491]

Когда Аир сравнимы друг с другом, наблюдается переходная область. Протекание реакции в той или другой области зависит, во-первых, от скорости реакции на поверхности. Чем эта скорость больше, тем более вероятно, что реакция пойдет в диффузионной области. [c.263]

Зависимости т) от были проанализированы в диффузионной области. Аналогичное поведение [i( n) наблюдается в переходной области. Зависимости Пь Лг и Л от степени превращения для обратимых реакций окисления диоксида серы и синтеза аммиака показаны на рис. 2.17. [c.65]

Отвод продуктов из зоны реакции может совершаться так же, как и подвод реагирующих компонентов диффузией, конвекцией и переходом вещества из одной фазы (газовой, жидкой, твердой) в другую. Общую скорость технологичр.скпгп процесса может лимитировать скорость одного из трех составляющих элементарных процессов, который протекает медленнее других. Если наиболее медленно идут химические реакции и они лимитируют общую скорость, то процесс происходит в кинетической области в этом случае технологи стремятся усилить именно те факторы (концентрация исходных веществ, температура, применение катализаторов и проч.), которые влияют особенно на скорость реакции. Если общую скорость процесса лимитирует подвод реагентов в зону реакции или отвод продуктов, то это значит, что процесс происходит в диффузионной области. Скорость диффузии стремятся увеличить прежде всего перемешиванием (турбулизацией реагирующей системы), повышением температуры и концентраций, переводом системы из многофазной в однофазную и т. п. Если скорости всех элементов, составляющих технологический процесс, соизмеримы (почти одинаковы), то процесс происходит в переходной области и поэтому необходимо воздействовать прежде всего такими факторами, которые ускоряют как диффузию, так и реак- [c.34]

Исходя из (11.66) и (II-.67) предложено определять к в переходной области от кинетической к диффузионной по уравнению [c.58]

Можно полагать, что в диффузионной области тКф р) для зерен различной формы будут совпадать. Точные расчеты подтвердили это -на рис. 4.30 показано совпадение для процесса, протекающего в зерне катализатора в форме пластинки и щара в диффузионном (ф р > 3) и кинетическом (ф ,р < 0,5) режимах. В переходной области //эти зависимости и т] р, естественно, различаются, но не более, чем на 10%. Расчеты показали, что значение степеней использования внутренней поверхности зерен катализатора других форм практически не отличаются от рассмотренных выще. Таким образом, используя приведенный параметр ф р, по формуле (4.68) можно с достаточной точностью рассчитать степень использования внутренней поверхности зерна катализатора любой формы. [c.144]

Для теоретического определения области протекания процесса необхо-димс оценивать скорости диффузии и химической реакции отдельно, как скорость независимых процессов. Отношение определенных таким образом скоростей указывают область протекания процесса в целом. Так следует поступать потому, что при установившемся течении реакции скорость диффузии становится равной скорости реакции, независимо от режима процесса, т. е. это равенство наблюдается в кинетической, диффузионной и переходной Областях. При стационарном протекании реакции термин диффузионная область вовсе не означает, следовательно, что действительная скорость реакции на реакционной поверхности больше скорости диффузии к этой поверхности. Обе эти скорости равны, но благодаря медленному притоку веществ к поверх 10сти скорость химической реакции на поверхности принудительно становится равной скорости диффузии. Концентрация вещества на поверхности прн этом мала, а градиент концентрации вблизи поверхности оказывается большим. И, наоборот, в кинетической области, где независимо определенная скорость диффузии значительно превышает скорости реакции, равенство скоростей диффузии и реакции наблюдается при мало отличающихся значениях концентраций реагирующих веществ в объеме и на поверхности. [c.313]

Вопрос о соотношении скоростей массопередачи и химической реакции обычно рассматривают в связи с существующими представлениями об области протекания процесса. Понятие о кпнетичест ой, диффузионной и переходной областях протекания процесса было введено Франк-Каменецким [30] в 1947 г. В течение последующей четверти века эти представленпя переходили из одной монографии в другую и из одного учебника в другой. При этом в большинстве работ полностью игнорировался тот факт, что Франк-Каменецкий рассматривал конкретный случай реакции первого порядка в гетерогенно-каталитическом реакторе для системы газ — твердое тело [31]. Более того, даже применительно к этому случаю формулировки [c.14]

Г Реакторы со сплошным слоем катализатора, несекционированные (так называемые адиабатические) широко используются в нефтехимических произв6 (-ствах. В таких аппаратах проводят как реакции в кинетической или переходной областях (например, гидрокрекинг, риформинг — табл. 3.2, изомеризация парафинов, прямая гидратация этилена, дегидрирование этилбензола в стирол и изопропилбензола в а-метилстирол), так и реакция в диффузионной области (например, окисление спиртов в альдегиды и кётоны). [c.125]

Поляризационная кривая, измеренная гальваностатическим методом при последовательном увеличении плотности тока, отличается от потенциостатической кривой. По достижении тока, соответствующего максимуму скорости растворения металла в активной области, при а=соп81 происходит скачкообразное изменение потенциала электрода до значений, отвечающих области выделе-. ния кислорода или перепассивации металла (см. рис. 194). В результате на гальваностатической поляризационной кривой имеется участок, где ток не зависит от потенциала, что не связано, однако, с диффузионными ограничениями. Гальваностатический метод непригоден для изучения закономерностей поведения металлов в переходной области и в области пассивации. [c.367]

В тех случаях, когда медленной стадией является само превращение (к мало, химическое сопротивление к- велико), говорят, что процесс протекает в кинетической области. Если же звеном, тормозящим процесс в целом, является перенос вещества (велико диффузионное сопротивление p-i), то говорят, что он протекает в диффузионной области. В последнем случае процесс можно ускорить за счет перемешивания. Если, наконец, скорости взаимодействия и диффузии самоизмеримы, то процесс идет в переходной области. Будет ли данная реакция протекать в кинетической, диффузионной или переходной областях, зависит от природы процесса, температуры, интенсивности перемешивания и т. д. [c.154]

Гетерогенный процесс более сложный и состоит из нескольких стадий 1) подвод реагирующих веществ за счет диффузии к поверхности катализатора 2) адсорбция реагирующих молекул на поверхности катализатора 3) реакция на поверхности катализатора 4) десорбция продуктов реакции с освобождением поверхности катализатора 5) диффузия продуктов реакции в объем. В зависимости от условий проведения процесса й его особенносте й наиболее медленной может быть любая из стадий. Поэтому скорость каталитического проп,есса определяется скоростью наиболее медленной стадии. Если скорость реакции на поверхности катализатора больше скорости диффузии, то скорость процесса в целом будет определяться скоростью диффузии. В этом случае говорят, что процесс лежит в диффузионной области. Если скорость химической реакции значительно меньше, чем скорость диффузии, то скорость процесса в целом будет определяться скоростью химической реакции. В этом случае говорят, что процесс лежит в кинетической области. Если скорость диффузии и скорость химической реакции, рассмотренные независимо друг от друга, соизмеримы, то в этом случае говорят о процессе в переходной области. [c.36]

Одной из задач диффузионной кинетики является установление условий, позволяющих определять лимитирующую стадию процесса. При использовании допущения о равнодоступности межфазной поверхности удается найти зависимости между константой наблюдаемой скорости процесса и величинами k T) и и качественно установить границы диффузионной, кинетической и переходной областей [3, 7]. Количественные условия выбора той или иной лимитирующей стадии обычно находятся по опытным данным. Следует яметь в виду, что если лимитирующей стадией является внешняя диффузия (т. е. из ядра потока к поверхности раздела фаз), то наблюдаемая скорость процесса слабо зависит от температуры и сильно — от скорости потока вещества. Если гетерогенный процесс происходит при высоких температуре и давлении и малых скоростях движения вещества, то вероятнее всего лимитирующей стадией является диффузия. [c.20]

Применительно к гетерогенному катализу задача по диффузионной кинетике впервые была поставлена и решена в 1939 г. Я.Б.Зельдовичем [121] и независимо от него Тиле [122]. Ими показано, что скорость суммарной гетерогенной реакции есть функция скоро> тей двух процессов - химической реакции и диффузии - и лимитируется ее наиболее медленной стадией. Если скорость химической реакции несопоставимо велика, то процесс реагирования определяется более медленной его физической стадией - диффузией реагентов (диффузионная область) и напротив, если она мала, то скорость суммарного процесса всецело определяется истинной кинетикой химической реакции на поверхности и не зависит от условий диффузии (чисто кинетическая область). Чисто кинетическая и диффузионная области - это предельные области реагирования. Между ними существует промежуточная область, в которой скорости химических реакций и процессов диффузии сравнимы. З.Ф.Чуханов подразделяет ее еще на три промежуточные области первая переходная, кинетическая и вторая переходная области. По мнению исследователей [16, 8Э], деление гетерогенных процессов на пять областей удобнее деления на три области, так как оно позволяет более четко определить практические условия интенсификации гетерогенных реакций и однозначно установить условия соответствующих экспериментальных исследований. [c.12]

Зависимости Г (ф ) имеют одну ассимптоту при ф -> > в диффузионной области. В переходной области Л для всех кинетических зависимостей отличаются не более, чем на 8% от л, рассчитанных по формуле (2.35). [c.62]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология