Кинетика внешнедиффузионна

Помимо простоты математической обработки результатов опыта, такие реакторы обладают тем существенным преимуществом, что вследствие больших скоростей циркулирующего потока или применения специальных турбулизаторов можно устранить внешнедиффузионное торможение. Конструкция аппаратов позволяет применять мелкодисперсный катализатор, тем самым ликвидируя и внутри-диффузионные помехи. Поэтому аппараты такого типа нашли широкое применение для детального изучения химической кинетики гетерогенно-каталитических процессов. [c.403]

Скорость контактного процесса во внешнедиффузионной области зависит от гидродинамического режима потока газа в слое катализатора и площади внешней поверхности зерен. Сопротивление переносу массы к внешней поверхности катализатора очень редко лимитирует скорость контактного процесса. Чаще всего при разработке кинетики процесса сопротивление внешней диффузии [c.283]

Поскольку кинетический коэффициент сорбции неодинаково зависит от скорости потока в разных областях кинетики внешнедиффузионной, внутридиффузионной, смешанной), то изучая зависимость y=f u) можно определить кинетические области протекания сорбции. Указанные уравнения приближенно могут быть применены для описания скорости ионного обмена при малых сте- [c.39]

Рассмотрим теперь другие крайние задачи, в которых диффузионное сопротивление сосредоточено в жидкой фазе. Будем называть такую кинетику внешнедиффузионной, предполагая, что коэффициент диффузии в твердой фазе Di столь велик, что при любом t сорбат внутри сорбента распределен равномерно. Отметим, что Рп и D — величины, имеющие различную размерность, поэтому их сопоставление требует более корректных формулировок. [c.101]

Исследование кинетики изотермических нроцессов, не осложненных внешней диффузией, в простейших интегральных реакторах, видимо, не связано со значительными ошибками, если диаметр зерен катализатора не превышает 74о диаметра трубки, а длина слоя и скорость потока таковы, что исключено заметное влияние продольного перемешивания. Практически приходится, однако, брать диаметр зерна равным примерно 7в диаметра трубки. Независимость хода процесса от внешнедиффузионных и гидродинамических факторов может быть проконтролирована сравнением результатов, полученных нри одинаковых временах контакта, но с различными линейными скоростями потока газа. Более надежные данные могут быть получены в интегральных реакторах, специально предназначенных для кинетических исследований. [c.406]

Процесс очистки газа от сероводорода активированным углем широко изучался в Советском Союзе [5, 17]. Были проведены исследования процесса окисления сероводорода на активированном угле [34, 35] с цепью выяснения физико-химических основ процесса и подбора эффективной марки угля для промышленного способа очистки. Полученные результаты показали, что скорость процесса очистки газа определяется условиями подвода реагирующих веществ к поверхности угля. Кинетика очистки газа от сероводорода не зависит от природы активированного угля и носит внешнедиффузионный характер. [c.295]

Уравнение внешнедиффузионной кинетики описывает скорость изменения концентрации в сорбенте da/dt за счет условий массопереноса в потоке к поверхности адсорбента. Оно не может быть выведено на основе закона сохранения количества вещества и является результатом феноменологического описания. 06- [c.58]

Рис. 2.15. Выходные кривые адсорбции с учетом внутри- и внешнедиффузионной кинетики для прямоугольной изотермы адсорбции (/г = 0) при различных значениях критерия В

Обычно исследования проводят при условиях незначительного или полного отсутствия влияния внешнедиффузионной кинетики на общую кинетику массопереноса. Для этого процесс десорбции осуществляют при скоростях десорбирующего агента выше так называемой критической скорости, которая определяется экспериментальным путем для данной системы адсорбат—адсорбент. При скоростях выше критической лимитирующей стадией является внутридиффузионный перенос. Естественно, при малых скоростях газового потока роль внешнего массообмена возрастает. [c.84]

Приближенное уравнение внешнедиффузионной кинетики ионного обмена задается уравнением (У-31). При формулировке теоретической модели внутридиффузионной кинетики ионного-обмена необходимо задаваться соотношениями для плотностей диффузионных потоков ионов. С учетом условий электронейтральности и отсутствия электрического тока такое соотношение может быть задано в виде первого закона Фика [14]. При этом коэффициент пропорциональности, являющийся коэффициентом взаимодиффузии ионов, зависит от коэффициентов диффузии ионов, концентраций ионов и их зарядов. Это существенно усложняет моделирование внутридиффузионных процессов ионного обмена. Поэтому обычно при исследовании таких процессов используют приближенное уравнение Глюкауфа ( -32). [c.218]

Указанные здесь отрицательные стороны перевода каталитических реакций во внешнедиффузионный режим заставляют избегать (по возможности) диффузионной области в практике катализа, чем и объясняется малочисленность примеров внешнедиффузионной кинетики среди промышленных каталитических процессов в стационарном слое. Многие недостатки стационарного слоя снимаются при проведении реакции в кипящем слое катализатора. Важными особенностями реакторов с кипящим слоем являются равномерное температурное поле, интенсивный теплообмен между газом и твердой фазой в сочетании с развитой поверхностью последней. В литературе разрабатываются количественные модели этих реакторов, однако проектирование их все еще является в значительной степени эмпирическим. [c.87]

В условиях, когда на кинетику процесса влияет диффузионный перенос субстрата, каталитич. эффективность системы уменьшается. Фактор эффективности Т] равен отношению плотности потока продукта в условиях протекания ферментативной р-ции с диф ионно пониженной концентрацией субстрата к потоку, к-рый мог бы реализоваться в отсутствие диффузионных офаничений. В чисто диффузионной области, когда скорость процесса определяется массопереносом субстрата, фактор эффективности для систем с внешнедиффузионным торможением обратно пропорционален диффузионному модулю 0 [c.82]

Для установления оптимального температурного режима стадии десорбции в зависимости от структуры и молекулярной массы адсорбата Афанасьевым [18] была исследована кинетика десорбции нормальных парафиновых углеводородов и бензола из зерна микропористых адсорбентов. Чтобы полностью исключить влияние внешнедиффузионного фактора, имеюш его второстепенное значение в правильно технологически организованной стадии десорбции, основная серия опытов была проведена в вакууме. Условия десорбции нормальных парафиновых углеводородов в вакууме отвечают одной из промышленных схем депарафинизации нефтяных фракций. [c.192]

Приближенное уравнение внешнедиффузионной кинетики адсорбции должно отражать тот факт, что количество вещест- [c.113]

Уравнение (V-4) задает поток вещества, переносимого из одной фазы в другую, как величину, пропорциональную первой степени разности концентраций в потоке на поверхности зерна. Поэтому для конкретных расчетов необходимы методы определения концентрации на поверхности раздела гранула — раствор. В настоящее время считается доказанным [7], что для разбавленных растворов поверхностная концентрация связана с концентрацией в твердой фазе уравнением изотермы адсорбции С = ф(а). При этом учитывается, что большая скорость переноса поглощенных частиц приводит практически к постоянной концентрации в зерне. Тогда уравнепие внешнедиффузионной кинетики адсорбции можно записать в следующем приближенном виде [c.114]

Уравнение (V-5) применялось для исследования внешнедиффузионной кинетики сорбционных процессов в ряде работ (па-пример, в [1, 2, 7—И]). [c.114]

Рассмотрим расчетное соотнощение внешнедиффузионной кинетики при изотерме адсорбции из растворов. Тогда зависимость между величинами Ср и а можно приближенно задать в виде [c.115]

Кроме того, с помощью соотношения (У-12) и небольшого числа экспериментальных данных можно рассчитать коэффициент массоотдачи при адсорбции органических веществ из биологически очищенных сточных вод, т. е. для случая, представляющего особый интерес при очистке сточных вод с целью их повторного использования. Согласно данным, приведенным в монографии [16], при биохимическом разрушении различных классов веществ образуются часто одинаковые промежуточные продукты, в результате чего биологическая очистка способствует своеобразному выравниванию качественного состава стока. В таком случае можно ожидать, что процесс адсорбции растворенных веществ из биологически очищенных стоков будет протекать примерно так же, как и при поглощении индивидуальных веществ. Естественно, что величина коэффициента диффузии растворенных веществ в биологически очищенной сточной воде представляет собой некоторую эффективную величину для смеси веществ неизвестного, но практически постоянного состава, поэтому ее непосредственное вычисление не представляется возможным. Методика определения />м для такого случая разработана в [17]. Определив [18] на основании одного измерения внешнедиффузионной кинетики адсорбции (при достаточно низких числах оборотов мешалки) значение Рп при сорбции органических веществ из биологически очищение [c.116]

Приближенное уравнение кинетики адсорбции, контролируемой внешнедиффузионным массопереносом, можно записать в виде [c.132]

Поскольку константа скорости реакции возрастает с температурой значительно сильнее, чем коэффициент диффузии, повышение температуры благоприятствует переходу реакции во внутридиффузионную область. Следовательно, при повышении температуры влияние внутридиффузионного торможения, как и внешнедиффузионного, усиливается. При этом внутридиффузионное торможение начинает сказываться на наблюдаемой кинетике реакции при более низких температурах, чем внешнедиффузионное торможение, особенно, если диаметр пор достаточно мал (меньше 100 нм при атмосферном давлении) [3.43]. При наличии внутридиффу-зионного торможения квазистационарный режим не устанавливается. [c.74]

При рассмотрении системы уравнений внешнедиффузионной кинетики адсорбции- из ограниченного объема исходят из того, что зерно обладает ограниченной емкостью, а скорость внутреннего переноса поглощаемых молекул адсорбата настолько велика, что концентрация их практически постоянна по всему зерну. Поэтому скорость адсорбции da/dt пропорциональна разности между концентрацией раствора в ограниченном объеме t) и концентрацией ср(а), находящейся в равновесии с [c.114]

Обобщение экспериментальных данных по кинетике внешнедиффузионного массопереноса, полученных рядом исследователей в аппаратах с различными перемешивающими устройствами может быть произведено на основе теории локальноизотропной турбулентности, развитой Колмогоровым [177]. В соответствии с этой теорией турбулентность в перемешиваемой жидкости определяется не абсолютной скоростью потока, а средним значением пульсаций скорости в потоке, обтекающем частицу на пути, равном диаметру частицы при условии, что размер частицы велик по сравнению с внутренним масштабом турбулентности или размером вихря ко [c.199]

В более поздних работах, выполненных в период 1925— 1950 гг., большое внимание уделяется диффузионной кинетике. Внешнедиффузионная кинетика рассматривалась в работах Мекленбурга [11, 12], А. А. Жуховицкого и Я. Л. Забежинского [13—18] и других авторов, внутреннедиффузионная кинетика — в работах Дамкелера [19], Викке [20, 21], М. М. Дубинина [22]. Для этого периода характерны попытки выяснения роли внешней и внутренней диффузии для скорости адсорбции газа из потока слоем зернистого сорбента. Большую роль в развитии экспериментальных исследований сыграл меиод измерения скорости сорбции из потока, предложенный К. В. Чмутовым ]23]. [c.16]

Когда реакции протекают в однофазном потоке с временами порядка десятка и более минут, то кинетику, как указывалось, удобнее изучать статическим методом. Временем смешения реагентов при указанной длительности реакций можно пренебречь. При отсутствии катализатора реакцию ведут в обычной аппаратуре (колбе, аппарате с мешалкой), снабженной измерителем температуры и либо помещенной в термостат, либо адиабатизированной, либо снабженной автоматической регулировкой температуры. Естественно, что в случае нагрева содержимое приходится перемешивать или вести процесс при кипении, а при необходимости — снабжать реактор обратным холодильником. Объем проб, отбираемых из аппарата, в сумме не должен превышать нескольких процентов (1—5%) от общего реакционного объема. Пробы должны отбираться из реактора не равномерно по времени, а в начале чаще, затем реже. Еслп реакции протекают в присутствии гетерогенного катализатора, то в данных случаях проще всего его вводить в реактор в раздробленном виде и рассчитывать скорость реакции на единицу массы или объема катализатора. В этом случае обязательно достаточно интенсивное перемешивание, чтобы катализатор полностью находился во взвеси. Бояться при этом диффузионных помех, как это вытекает из соображений, изложенных в гл. 3 и 10, не следует. При необходимости изучать кинетику относительно медленных гетерогенно-каталитических реакций на зернах промышленного размера можно применять статические аппараты с внутренним контуром циркуляции (см. стр. 69), но при этом нужно убедиться в отсутствии внешнедиффузионного торможения (см. стр. 73—75). [c.65]

В настоящее время задачи внешнедиффузионной кинетики решают главным образом при помощи метода равнодоступной поверхности без учета копвекционного пото ка. По этому методу принимают, что вое участки внешней поверхности катализатора одинаково доступны для диффузионного потока. Тогда после установления стационарного режима подвод и потребление вещества в любой точке внешней поверхности одинаковы [c.8]

Оценка влияния диффузионных эффектов в эмульсионной полимеризации. Обычно математическое описание кинетики процесса эмульсионной полимеризации сводят либо к детерминированной кинетической модели [15—22], либо к модели, основанной на вероятностных представлениях [23—281. В основе этих подходов лежит допущение о том, что скорость постзшления мономера к по-лимер-мономерным частицам превосходит скорость полимеризации в последних, т. е. процесс протекает в кинетической области. Экспериментальной и теоретической проверке этого положения в эмульсионной полимеризации уделялось сравнительно мало внимания. Влияние диффузии на скорость полимеризации может быть значительным, когда скорость полимеризации в частицах превосходит скорость поступления мономера к нолимер-моно-мерным частицам (внешнедиффузионная область) и скорость диффузии мономера и радикалов внутри частицы (внутридиффузион-ная область). Одними из немногих работ, где делается попытка получить качественные и количественные оценки диффузионных явлений в эмульсионной полимеризации, являются работы [29, 30]. Автор работы [30] получает скорость максимального диффузионного потока к поверхности частицы в виде [c.146]

Низкие значения скорости могут наблюдаться либо во внутридиффузион-ной области, либо в области чистой химической кинетики. Первый случай отмечается, если пористость гранул катализатора мала, гранулы большие, а давление высокое (и, следовательно, коэффициент диффузии невелик). Во втором случае имеет место чистая кинетическая область. Большинство катализаторов работает во внутридиффузионной области, некоторые — на границе с внешнедиффузионной областью, другие — в области химической кинетики. Наивысшиё активности (отмеченные на кривых) находятся в верхней части графика слева, что показывает желательность высокого соотношения объема каталитического вещества и объема носителя, малых размеров кристаллов активной фазы, малого размера и оптимальной пористости гранулы катализатора. [c.36]

Изучение кинетики адсорбции в чистом виде — задача крайне сложная, так как наблюдаемое поглощение вещества на границе фаз протекает в два этапа 1) диффузия вещества к поверхности 2) собственно адсорбция. Очень часто кинетику наблюдаемого процесса определяют преимущественно диффузионные явления. В пористых адсорбентах могут существовать два режима диффузионных процессов внешнедиффузионный и впутридиффузионный. [c.70]

В общем случае твердые адсорбенты содержат поры различной величины и формы. Вследствие этого разные способы переноса вещества внутри гранул адсорбента, рассмотренные выше, могут происходить одновременно. Кроме того, в процессе адсорбции наряду с впутреннедиффузионной стадией большую роль также играет и внешнедиффузионная. Поэтому общее уравнение кинетики адсорбции получается чрезвычайно сложными громоздким. Этим объясняется отсутствие уравнений, хорошо описывающих кинетику адсорбции пористыми адсорбентами. [c.191]

А., как и любой реальный процесс, происходит во времени. Поэтому полная теория А. должна содержать раздел о кинетике А. Элементарный акт А. осуществляется практически мгновенно (исключение-хемосорбция). Поэтому временные зависимости А. определяются в осн. механизмом диффузии, т. е. подвода адсорбтива к месту А. Если А. на открытой пов-сти ие мгиовеняа, такой процесс происходит во внешнедиффузионной области при этом законы диффузии не специфичны для А. В случае же пористых адсорбентов, кроме внеш. диффузии, важную роль начинает играть внутр. диффузия, т.е. перенос адсорбтива в порах адсорбента при наличии в них грЭДиента концентрации. Механизм такого переноса может зависеть от концентрации адсорбтива и размеров пор. [c.42]

Кинетический фактор связан с особенностями механизма и кинетики протекающего процесса. В реакции окисления аммиака 4ЫНз + 5О2 = 4М0 + 6Н2О стехиометрическое соотношение реагентов О2 МНз = 1,25. Реакция протекает во внешнедиффузионной области и лимитируется переносом аммиака - его концентрация у поверхности мала. При стехиометрическом соотношении реагентов смесь аммиака с воздухом будет содержать 14% МНз и 17,5% О2. Допустим во внешнедиффузионном режиме степень превращения аммиака на поверхности катализатора = 0,99. Поверхностные концентрации реагентов примерно одинаковы Ср Нзп 4 (1 - 0,99) = 0,14%, = = 17,5 - 1,25 (14 0,99) = 0,17% и в этих условиях МПз окисляется в ос-новном до N2- Необходим избыток кислорода, вытесняющий аммиак с поверхности катализатора, тогда окисление будет протекать преимущественно до N0. Если же использовать соотношение О2 МНз = 1,8, те. в аммиачно-воздушной смеси будет содержаться 10% NHз и 18% О2, то в этом случае концентрации реагентов на поверхности катализатора будут другими Ср Нзп 0,1%, [c.300]

Уравнения диламики ионного обмена на основных стадиях ионообменного цикла рассмотрены в монографии [15], где показано, что для кинетики обмена при деионизации воды на раздельных слоях катионита и аниоиита характерен внешнедиффузионный механизм массообмена, а для кинетики при регенерации колонны — внутридиффузионный. [c.219]

Из уравнения (V-12) ири известных величинах d, v. Dm, V p, p, N можно рассчитать коэффициенты массоотдачи р. Коэффициент молекулярной диффузии растворенного вещества в воде можно найти по полуэмпирической зависимости Уилке — Чанга [13]. Величина Sq определяется по методике, описанной в [14]. Соотношение (V-12) можно использовать для расчета коэффициентов массоотдачи при адсорбции смеси двух веществ из разбавленных растворов. Теоретическая модель внешнедиффузионной кинетики адсорбции смеси двух органических веществ из водных растворов рассмотрена в [15]. [c.116]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология