Реакция области протекания

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]

В стационарных условиях для каждой стадии разности скоростей процесса в прямом и обратном направлениях равны. Однако сами скорости могут существенно различаться. Стадия процесса, протекающая в данных условиях с наименьшей скоростью, называется лимитирующей. Скорость всего процесса в целом и его кинетические закономерности определяются скоростью лимитирующей стадии. В предельных случаях различают кинетическую, адсорбционную и диффузионную области протекания гетерогенно-каталитических реакций. Границы областей определяются условиями проведения процесса, и в каждой из них действуют особые закономерности, свойственные лимитирующей стадии. Между названными предельными областями лежат переходные, которые подчиняются закономерностям смешанного характера. [c.79]

Не следует противопоставлять химическую кинетику и химическую термодинамику. На основе термодинамических закономерностей проектировщик, инженер или исследователь устанавливает в целом наиболее благоприятную, с точки зрения выхода целевого продукта, область протекания химических реакций. Химическая же кинетика позволяет в термодинамически разрешенной области рассчитать концентрации (не равновесные, а кинетические) продуктов реакций, материальный баланс, геометрические размеры реакционных аппаратов и оптимизировать технологические параметры процессов. [c.15]

Таким образом, существует ряд областей протекания процесса, в которых лимитирующей стадией является либо процесс теплоотвода, либо процесс подвода исходных веществ, участвующих в реакции, либо отвод продуктов реакции, либо само химическое взаимодействие. В сложных системах может быть большое разнообразие элементарных процессов и соответственно возможно существование большой группы областей протекания суммарного процесса, в том числе и такой области, в которой скорость возрастания энтропии определяется гидродинамическими процессами, когда термодинамическая движущая сила пропорциональна градиенту плотности пли градиенту давления. [c.18]

Кинетические закономерности реакции являются, в первую очередь, следствием того или другого ее механизма. Одпако механизм процесса определяет кинетические закономерности реакции, т. е. ее кинетическое уравнение в данных условиях, не единственным образом. Форма и характер кинетических уравнений в гетерогенном катализе зависят от ряда факторов. Ими являются также соотношение скоростей стадий, адсорбируемость компонентов реакции, область протекания реакции (кинетическая или диффузионная), область покрытий поверхности катализатора (малые, средние заполнения или область насыщений), удаление от равновесия. [c.54]

По кажущемуся порядку реакции область протекания реакции определяется следующим образом. В кинетическом уравнении реакции [c.107]

По кажущемуся порядку реакции область протекания реакции определяется следующим образом. В кинетическом уравнении реакции йС/йт = —кС показатель степени при концентрации, соответствующий порядку реакции, может иметь различное значение тогда как для процесса диффузии я = 1. Таким образом, если л > 1, то определяющей стадией является химическая реакция и процесс идет в кинетической области. Если же л = 1, то это или реакция первого порядка, или химический процесс, идущий в диффузионной области. [c.90]

Движущая сила процесса в общем случае является сложной функцией текущих (Сь Сг,....) и равновесных (С1, Со...) концентраций реагирующих веществ, константы равновесия Кр и других параметров. Вид функции зависит от типа реакции, области протекания процесса. В простейшем случае протекания необратимой реакции первого порядка А->-В в кинетической области [c.40]

Рассмотренные разделения выполнимы в реакционно-ректификационном процессе, когда происходит сугубо каталитическая реакция и при отсутствии катализатора в укрепляющей и исчерпывающей частях колонны соответствующие трехкомпонентные смеси будут химически стабильными. Однако при этом возможности совмещенного процесса исчерпаны не полностью. На этот факт непосредственно указывают трехкомпонентные фракции, выделенные при первом заданном разделении в нижний продукт, и при втором заданном разделении — в Дистиллят. Составы обеих этих фракций отвечают области протекания прямого процесса. [c.203]

Концентрации исходного вещества в ядре потока и на межфазной поверхности приблизительно одинаковы, и диффузия не оказывает влияния на скорость превращения, которая обусловлена сопротивлением химической реакции. Это — так называемая кинетическая область протекания процесса. [c.248]

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]

Выражение (1.33) представляет собой формулу аддитивности диффузионных и химических торможений процесса. Очевидно, что она корректна при условии квазистационарности процесса и при выполнении условий (1.27), т. е. прп наличии равновесия на границах раздела фаз. К сожалению, возмон ность использования формулы (1.33) ограничивается лишь тем простейшим частным случаем, для которого эта формула была получена, так как если порядок реакции по переходящему компоненту отличается от 1 или если процесс существенно нестационарен, уже не удается провести разделение переменных величин и выразить общее сопротивление процессу в виде суммы отдельных сопротивлений. Поэтому, сравнивая константы скоростей отдельных стадий процесса, можно выделить из них лимитирующую и дать четкое определение области протекания только при указанных ограничениях. [c.20]

Вопрос о выборе области протекания процесса усложняется в случае многоступенчатых реакций. При этом максимальная селективность и скорость процесса могут иметь место как в чисто кинетической или чисто диффузионной области (по всем компонентам, способным к дальнейшему превращению), так и в смешанной области, когда имеет место фазовое равновесие по одним компонентам и отсутствует по другим. [c.122]

К 1№терием, характеризующим область протекания реакции, является отношение —Если оно больше 20, внеш- [c.11]

ЗАВИСИМОСТЬ МЕЖДУ РАЗМЕРОМ ГРАНУЛ КАТАЛИЗАТОРА И ОБЛАСТЬЮ ПРОТЕКАНИЯ РЕАКЦИИ [c.34]

Определение скоростей, энергий активации и областей протекания простых и сложных реакций в потоке [c.160]

Полученные данные позволили установить следуюш ие температурные границы областей протекания реакции крекинга кумола в присутствии использованного катализатора. [c.165]

III.2. ОБЛАСТИ ПРОТЕКАНИЯ РЕАКЦИИ [c.106]

В случае, когда внешнекинетическая область протекания реакции не осуществляется и прослеживается непосредственный переход из внутридиффузионной области во внешнедиффузионную, константу скорости реакции у. в уравнении (П1.35) надо заменить на величину У kD. Разумеется, соотношение (III.35). можно записать, лишь предположив, что внешняя поверхность частицы равнодоступна [1 ]. Выражая из него концентрацию реагента у активной поверхности, находим [c.112]

Зависимость скорости реакции от температуры и скорости потока. Выделенные четыре основных области протекания реакции на пористей частице позволяют проследить характер зависимости наблюдаемой скорости реакции от внешних параметров — температуры частицы (которая здесь считается постоянной по всему ее объему) и скорости потока. Рассмотрим реакцию с аррениусовской температурной зависимостью константы скорости к [c.112]

Сопротивление массопередаче из ядра потока к внешней поверхности, как было показано в разделе П1.2, всегда мало по сравнению с внутридиффузионным сопротивлением и начинает играть заметную роль только в глубокой внутридиффузионной области протекания реакции. Поэтому граничные условия для уравнений (III.61), заданные на внешней поверхности частицы Г, можно записать в виде [c.121]

Скорость реакции во внутридиффузионном режиме. Во внутридиффузионной области протекания реакции задача вычисления фактора эффективности значительно упрощается, и зависимость его от основных параметров процесса может быть получена в аналитической форме. Действительно, если реакция необратима, то во внутридиффузионном режиме концентрация ключевого (лимитирующего) вещества в центре пластины близка к нулю поэтому формулу (111.74) можно переписать в виде [c.128]

Последовательные реакции. При обсуждении особенностей диффузионной кинетики сложных процессов следует прежде всего подчеркнуть, что понятие области протекания реакции имеет смысл применительно к каждой отдельной реакции, но не к процессу в целом. Действительно, один и тот же процесс может включать как медленные, так и быстрые реакции, которые при одних и тех же условиях могут протекать в различных областях — диффузионных или кинетических. Одной из главных характеристик процесса, состоящего из нескольких одновременно протекающих реакций является его селективность (избирательность), т. е. отношение скорости образования целевого продукта к скорости расходования исходного вещества. На избирательность процессов, включающих последовательные реакции, определяющее влияние оказывает соотношение скоростей диффузии и дальнейшего превращения промежуточных [c.140]

Поскольку скорость движения частиц обычно на несколько порядков ниже скорости потока газа, величины и и и . отличаются значительно только в том случае, если частицы катализатора обладают развитой поверхностью и хорошо сорбируют реагент. Аналогично (VII.149)—( 11.151) составляются уравнения теплового баланса слоя. В кинетической области протекания реакции, когда температура потока газа и твердых частиц равны, суммарное уравнение баланса тепла принимает вид [c.319]

Оценка области протекания реакции ведется по величине максимального диффузионного потока. Однако в условиях, близких к равновесным, реальные диффузионные потоки могут быть много ниже максимально возможных, снижаясь до нуля. [c.147]

Анализ областей протекания реакции щ)и эмульсионной полимеризации на основе квазистационарного приближения. Выше приведена оценка величин диффузионных потоков на полимер-мономерную частицу при условии, что внутри частицы процесс контролируется диффузией. Ниже будет дана сравнительная [c.150]

Рис. 3.3 показывает, что величина диффузионного потока зависит также от отношения и меняется от максимальной величины до нуля. Совместное влияние этих конкурирующих факторов, по-видимому, приводит к сущ ествованию всех трех областей протекания реакции (кинетической, диффузионной, промежуточной), сменяющих друг друга в ходе процесса. [c.153]

При эмульсионной полимеризации процесс может протекать либо в объеме одной фазы (полимер-мономерная частица), либо на границе раздела фаз сплошная фаза—полимер-мономерная частица. Могут возникать и промежуточные случаи, когда зона реакции занимает часть объема реакционной фазы (от узкой пограничной области до всего объема). Область протекания реакции зависит как от адсорбционной способности поверхностного слоя, так и от соотношения величин диффузионных потоков мономера и скорости химической реакции. [c.153]

Интересно отметить, что при формулировке уравнений модели не учитывались какие-либо особые, например, адсорбционные свойства поверхностного слоя. Эти количественные выводы полностью находятся в соответствии с качественным анализом областей протекания реакции при рассмотрении диффузионных эффектов. [c.158]

Таким образом, с помощью формулы (6.51) и значений Ф , определяемых зависимостью (6.60), процесс хемосорбщ1и может бьггь рассчитан как в смешанной, так и в диффузионной областях протекания химической реакции. [c.271]

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]

Как указывалось в гл. i, для однофазного потока можно различить четыре предельных режима, характеризующих области протекания реакции. Поканхем это на примере реакций первого порядка. [c.56]

Наиболее надежным методом определения области протекания реакции является независимое определение скорости массодере-носа. Это можно сделать, определив в условиях процесса скорость реакции, заведомо лимитируемой диффузией, например скорость окисления сульфита или озонирования двойной связи органических соединений. Конечно, и этот метод не свободен от ошибок за счет приравнивания скоростей массопереноса для различных реакций (см. гл. 13), но более надежен, чем косвенные определения. При использовании этого метода надо знать константы фазового равновесия, чтобы оценить истинные константы скорости реакции и правильно пересчитывать процесс на другие условия температур и давлений. [c.75]

Следует иметь в виду, что в ходе гетерогенно-каталитической реакции скорость ее снижается, и если в начальный момент времени (три осуществлении реакции в статических условиях) или в первых по ходу реагента слоях катализатора (при осуществлении реакции в потоке) диффузионное торможение является заметным, то по достижении некоторой степени превращения реакция выходит из диффузионной области. Поэтому при оценке области протекания выгодно проводить реакцию с небольшими степенямп превращения. [c.10]

Соотношение (1.11) было использовано для приближенной оценки области протекания ряда промышленно важных реакций. Расчеты показали, что внеш недиффузи0 ннык транспорт существенно тор мозит окисление аммиака и метанола. Разумеется, эти расчеты являются приближенными, так как величины у в промышленных реакто рах меняются вдоль слоя катализатора поэтому расчет по средним величинам становится несколько неопределенным и для выявления роли процессов транспорта требуются специальные исследо(вания. [c.11]

Обычно область протекания реакции 01пределя1ют, изучая изменение скорости реакции с температурой и зависим ость ее 0 гидродинамического режима и внутренней структуры катализатора. [c.13]

Ввиду простоты выражения (2.34) его удобно использовать для расчетов. Так как мы рассмат1риваем область протекания реакции, близкую к кинетической, величина Е может быть приравнена к энергии активации в кинетической области. [c.36]

Как показано в главе IX, конечной целью определения оптимальной температурной последовательности (ОТП) в реакторе является оптимальная селективность процесса в каждом сечении алпарата. Но на селективность сложной химической реакции, протекающей на пористом катализаторе, а также на производительность единицы объема катализатора можно оказать влияние, варьируя пористзгю структуру катализатора. В случае изменения пористой структуры катализатора при фиксированной температуре кинетика химической реакции будет переходить из одной кинетической области в другую, например, из внутрикинетической во внутридиффузионную или наоборот. Соответственно изменится и селективность сложной реакции. В общем случае для определения оптимальной области протекания реакции, с точки зрения селективности, необходимо решить внутридиффузионную задачу в виде системы уравнений [c.191]

Здесь важно отметить, что при учете параметров и скорости реакции для ключевых компонентов следует выражать в обобщенном виде, который охватывал бы внутрикинетическую, нереходную, и внутридиффузионную области протекания реакций. Такие выражения, если их вообще удается получить, оказываются чрезвычайно громоздкими и мало пригодными для анализа и решения. Поэтому в случае сложных реакций такой подход оказывается практически неприемлемым. Другой метод рещения поставленной задачи, чпри-годный нри отсутствии внешнедиффузионного торможения, поясним на примере последовательной реакции А - -Аа- Аз и модели структуры зерна в виде прямолинейных цилиндрических пор. [c.191]

Естественно, что в предельных ситуациях, соответствующих рааляя-ным областям протекания реакции, система уравнений (У11.123)— (VII.125) упрощается. Наиболее частым является сл]гчай, когда р оо и соответственно Сд. ф = [c.313]

Задача (VIII.147) всегда икеет действительный спектр. Таким образом, па непрерывных ветвях решений, соответствующих диффузионному режиму, также невозникает явлений колебательной неустойчивости. При А <С0 все собственные значения отрицательны, и соответствующий стационарный режим устойчив. При. 4 > О в спектре задачи (VIII.147) есть положительное собственное значение, и стационарный режим неустойчив. При изменении параметра А смена устойчивости происходит в результате перехода собственного значения через нуль в точке ветвления. 4=0. Области А ]>0 соответствует область неустойчивых режимов, разделяющих внутри- и внешнедиффузионную области протекания реакции. [c.363]

Гетерогенные реакции сопровождаются транспортными явлениями внутри фаз и между ними. Это реакции в системах газ— жидкость, жидкость—жидкость, газ—твердое тело, жидкость— твердое тело, газ—жидкость—твердое тело (катализатор), причем они могут протекать в сплошной, дисперсной фазе или одновременно в обеих фазах. Совокупность факторов, которые необходимо учитывать при проектировании гетерогенных реакторов, весьма обширна и разнообразна в зависимости от фазового состояния реагентов и продуктов реакции, их аппаратурного оформления. Поскольку химическому превращению предшествует стадия транспортирования вещества из фазы в зону реакции и отвод продуктов реакции, скорость протекания собственно химического взаимодействия будет определяться соотношением скоростей химического превращения и массоиереноса, и в зависимости от превалирования одной из составляющих она будет протекать или в диффузионной, или в кинетической области. Отсюда следует важность обеспечения необходимых условий массоиереноса за счет гидродинамических факторов, т. е. состояния фаз, а также за счет аг-J)eгaтнoгo состояния реагентов (например, распределения частиц -ПО размерам в случае реакций с твердой фазой). [c.82]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология