Уравнение скорости реакции в потоке

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]

Если температура проведения реакции является величиной переменной, то она должна учитываться в уравнении кинетики путем коррекции констант скоростей реакций. Уравнения скоростей реакций должны также включаться в модель в случае экзотермических или эндотермических реакций при составлении теплового баланса, который обычно вводят в модель процесса для определения температуры или величины парового потока при кипении (см. гл. V). [c.113]

Температура в этой зоне, входящая в уравнения скорости реакции и скорости падения активности катализатора, определяется из теплового баланса зоны. Уравнение теплового баланса по структуре подобно уравнению материального баланса. В нем учитывается тепло, приходящее с потоками газа, тепло, уносимое газом в радиальном и осевом направлениях, и тепло, выделяемое в результате химической реакции, т. е. [c.238]

Количественно скорость реакции, протекающей во внешнедиффузионной области, определяется законом Фика и выражается уравнением скорости реакции первого порядка. Для уменьшения внешнедиффузионного торможения необходимо увеличивать линейную скорость газового потока через слой катализатора. [c.95]

При непрерывном экзотермическом процессе наблюдается тепловое равновесие между теплом, выделяющимся при химической реакции, и теплом, теряемым реактором за счет теплопереноса к окружающей среде. В случае непрерывной газофазной каталитической реакции на твердом катализаторе реакция происходит на новерхности катализатора и выделяющееся тепло теряется поверхностью зерен катализатора передается текущему через реактор потоку газа при применении неадиабатического реактора выделяющееся тепло реакции передается от газа стенкам реактора и далее окружающей среде. Скорость, с которой происходит выделение тенла в процессе химической реакции, зависит от ее кинетики. В дальнейшем мы будем считать, что уравнения скоростей реакций подчиняются закону Аррениуса. Если температура газа на входе в реактор пе слишком высока, то скорость химической реакции будет лимитировать общую скорость процесса, но с повышением температуры в конце концов эта скорость неизбежно будет лимитироваться скоростью диффузии газа к поверхности катализатора. Следовательно, при низких температурах скорость выделения тепла на иоверхности твер-дого тела будет с повышением температуры увеличиваться экспоненциально, тогда как при высоких температурах скорость тепловыделения будет зависеть от величины корня квадратного из температуры. В стационарных условиях скорость химической реакции уравновешивается скоростью диффузии. Из уравнения (61), приведенного в разд. 9.2.3, можно поэтому заключить, что кривая тепловыделения, выраженная как функция температуры. [c.427]

Составление полной математической модели с учетом кинетики процесса. Состав полной математической модели типового процесса химической технологии был рассмотрен ранее (стр. 19). Здесь следует отметить, что принятая модель структуры потоков должна быть дополнена уравнениями, учитывающими материальные и тепловые балансы, и уравнениями, учитывающими кинетику описываемого процесса. Это могут быть уравнения теплопередачи, массопередачи и уравнения скорости реакции (стр. 157). [c.114]

Можно предположить, что простое уравнение, в котором в качестве стадии, определяющей скорость всей реакции, принята десорбция, приблизительно удовлетворяет экспериментальным данным относительно изменения состава газа, скорости потока и, возможно, общего давления. Изменение констант уравнения скорости реакции в зависимости от температуры представляется приемлемым. [c.450]

Полученные данные — влияние линейной скорости сырьевого потока в реакторе (фактор внешнедиффузионного торможения), концентрации альдегида и водорода, температуры на скорость реакции гидрирования, а также кинетические кривые реакции приведены на рис. 4.6—4.9. Анализ полученных кинетических зависимостей позволил предложить уравнение скорости реакции [c.149]

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]

Поскольку значения фактора ускорения, рассчитанные из решения системы уравнений (6.69)-(6.72), близки к данным, полученным по пенетрационной теории, то для процесса хемосорбции при умеренных значениях константы скорости реакции величину Ф также можно представить приближенной зависимостью (6-51). Роль гидродинамики потока в этом случае проявляется через параметр М, в котором коэффициент массопередачи определен в зависимости от условий обтекания частицы [c.275]

Однако прежде чем приступить к решению этой задачи, полезно вывести уравнение (IV, 3) другим способом. Поскольку в ступени т скорость реакции остается постоянной, ее можно записать как отношение конечных приращений концентрации и времени. Рассмотрим некоторую массу жидкости, поступающей в ступень т. В среднем время пребывания этой массы равно отношению объема жидкости в реакторе к объемной скорости потока [c.121]

Последнее уравнение следует из уравнения (X, 17) и закона Аррениуса. Если теплопередача излучением не имеет значения, то уравнением (X, 16) можно пренебречь. Из этих уравнений вытекает, например, что в меньшем реакторе требуются большие скорости потока и большие скорости реакции если добиваться полного подобия [уравнения (X, 15) и (X, 17)]. Другие примеры применения данных уравнений будут указаны позднее. [c.344]

Общее уравнение скорости химической реакции, протекающей в потоке [c.48]

Общее уравнение скорости химической реакции в потоке 51 [c.51]

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]

Диффузионный режим осуществляется в тех случаях, когда условия благоприятствуют протеканию химической реакции, а перенос массы замедлен, как, например, при высоких температурах и давлениях и при малых скоростях газового потока. Кинетическая область наблюдается при низких температурах и давлениях и при высоких скоростях потока. В промежуточных случаях можно пользоваться уравнением [c.96]

При наличии радиального градиента температуры концентрация и температура как функции осевого и радиального положения точки могут быть получены решением системы уравнений (И, 22), (П,23). В этом случае для каждого сечения реактора следует принимать среднюю величину скорости реакции. В случае ламинарного режима концентрация является функцией осевого положения и радиального градиента температуры даже при изотермическом процессе. При этом профиль скоростей потока обычно имеет параболическую форму. [c.152]

Лэф — эффективный коэффициент теплопроводности в радиальном направлении G — кажущаяся массовая скорость потока, отнесенная к незаполненному реактору Гр — скорость реакции Ь — коэффициент в уравнении (И, 230) [c.213]

Для реакций порядка выше нулевого тепловой поток Qp рассчитывается по формуле (9.41) при максимальном значении скорости реакции Тр. Если скорость реакции описывается уравнением вида (9.2), то максимальное ее значение будет при начальных концентрациях реагирующих веществ. Следовательно, тепловой поток реакции первого порядка по веществу А составит [c.252]

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]

Поэтому модель пиролиза этана можно построить на формальном расчете степени превращения, пользуясь уравнением скорости порядка г и определяя выходы продуктов по рисунку. Обозначив степень превращения х, мольный поток этана п , соотношение водяной пар сырье у, объем реактора V, давление р и температуру Т, для обратимой реакции в потоке по теории Г. М. Панченкова [25] получим [c.252]

При этих допущениях математическую модель рассматриваемого процесса можно представить системой уравнений материального и теплового балансов для элементарного объема трубчатого реакторного устройства. С этой целью выделим элементарный объем трубы, заполненный катализатором, на расстоянии от I до / + (И. Обозначим массовый поток кислородсодержащего газа с плотностью у г и теплоемкостью через Fo, текущую концентрацию кислорода в нем — С, содержание кокса на катализаторе — р, насыпную плотность катализатора — у, теплоемкость его —с,,, долю свободного объема в слое — е, сечение трубы — 8, температуру процесса — Т, скорость реакции, измеренную по кислороду и отнесенную к единице реакционного объема — ю, соотношение скоростей реакции по кислороду и коксу — Р, тепловой эффект реакции (положителен для эндотермического процесса) — д, коэффициент теплопередачи через стенку — к- , поверхность трубы на единицу длины ее слоя — 5 01 температуру наружного воздуха — Гн. [c.306]

При этом коэффициенты V становятся весовыми коэффициентами, равными весовой доле продукта, образовавшегося при полном разложении сырья. Легко убедиться, что уравнения материальных балансов для удельных единиц массы подобны уравнениям для мольных единиц и могут быть получены из них заменой мольных коэффициентов (у м) и скоростей реакции весовыми коэффициентами (V,) и скоростями реакций (гг ,). Пусть, например, нри проведении сложной реакции в потоке материальный баланс но веществу к имеет вид [c.182]

Если скорости стадий реакции и адсорбции сравнимы между собой, то степени заполнения поверхности, а затем и скорость реакции могут быть найдены из уравнений баланса потоков адсорбции и десорбции реагентов и потока химической реакции. Для любого вещества Ау, вступающего в реакцию типа (П-1), уравнение баланса имеет вид [c.84]

Результатом решения такой системы уравнений являются температурные распределения (временные и пространственные) во всей ТА-системе, такие же распределения скорости и степени превращения в образце, плотности тепловых потоков на поверхностях, разделяющих среды с различными теплофизическихии свойствами. Проводится параллельный расчет для эталона, т. е. решается аналогичная система уравнений с тем только отличием, что в ней пет уравнения скорости реакции, а в уравнении теплопроводности для образца нет характеристик источника тепла химического происхождения. В отличие от случая независимого от превращения внешнего управляющего воздействия, например динамического нагрева, расчет эталонных зависимостей приобретает более широкий смысл. К эталону движется тот же сигнал обратной связи, что и к образцу. Однако на поверхности эталона с ним не происходит тех изменений, к которым приводит реакция, т. е. он является тепловым эквивалентом обратной связи последующие расчеты подтвердили ценность этой характеристики для изучения -режима. [c.84]

Волпицелли [249] была также предпринята попытка количественно связать конверсию озона с гидродинамикой слоя методом, численного интегрирования дифференциальных уравнений, описывающих распределение потока во время цикла пульсации, вместе с уравнением скорости реакции. Первые из упомянутых уравнений основаны на проведенном Волпицелли математическом, анализе, относящемся л началу фонтанирования (см. главу 2), Результаты расчета хорошо согласуются с экспериментальными данньши некоторое превышение рассчитанных величин происходило, возможно, из-за не вполне обоснованного допущения (необходимого для расчета распределения потока) о том, что плотный слой, окружающий полость, ведет себя как изотропный, в течение всего цикла пульсации. [c.242]

Новая интерпретация температурной зависимости механохимических процессов с учетом нагрева полимеров при сдвиге, обусловленного вязким трением, была предложена в [9]. Основная идея состоит в том, что из-за высокой вязкости и низкой теплопроводности полимеров реализовать их сдвиг в изотермических условиях очень трудно. Истинная температура процесса, таким образом, может оказаться значительно выше той, при которой планировалось провести эксперимент. Следовательно, уравнение скорости реакции механической деструкции, как и обычные уравнения химических реакций, может иметь положительный температурный коэффициент. Такой подход был использован при анализе процесса экструзии расплава ПС и построении температурного профиля потока [34. При этом было установлено, что влияние нагрева, обусловленного вязким трением, более существенно при продавли-вании полимера через капилляр при низких температурах (рис. 3.12), причем вдоль радиуса капилляра наблюдаются очень большие перепады температуры. Подсчитано также [9], что по мере увеличения температуры стенки максимальная и средняя температуры массы полимера снижаются, проходят через минимум, а затем приближаются к температуре стенки. Следовательно, и скорость реакции должна проходить через минимум. Кривая зависимости средней скорости деструкции от температуры (рис. 3.13) по форме аналогична кривой на рис. 7.30. Минимум на кривых почти совпадает с минимумом, определенным Арисавой и Портером [34 ]. Таким же способом были обработаны результаты выполненных ранее экспериментов на НК и ПИБ. Все кривые имеют и-образную форму с минимумом для НК между 65 и 100 С и для ПИБ — между 116 и 130 °С. [c.85]

В модели и промышленном аппарате (непрерывнодействующем трубчатом реакторе) проходят турбулентные потоки с одинаковыми перепадами давления Др, причем температуры Т, средние времена пребывания Ь и скорости реакции г равны кроме того, действительны уравнения (11-114) и (11-115) и существуют тепловое и химическое подобие, а геометрического и гидродинамического подобия нет. Масштабные отношения, которые следуют отсюда, необходимо исследовать. Уравнения гидравлического сопротивления (7-57) для обоих реакторов будут иметь такой вид [c.234]

Источники массы и тепла в потоках. В аппаратах химической технологии вицество переносится с материальным потоком и претерпевают различные изменения в процессе такого переноса. При этом концентрация /-ГО вещества Х можег изменяться в каждой точке потока не только в результате его движения, ио и вследствие химических реакции п процессов массообмена. Для учета указанн1,1х явлений приведенные выше уравнения должны быть дополнены соответствующими членами, имеюи имп смысл и н т е п с п в и о с т и и с т о ч -н и к о в в е Н1 е с т в я q . В данном случае, вооби1,е говоря, необходимо принимать во внимание, что скорость материального потока V также будет изменяться [c.59]

Реактор идеального смешения. Математическое описание данного реактора можно получить из общих уравнений гидродинам1П(и потока для случая идеального смешения (И,14) и (П,20), если подставить в них соответствующие выражения для интенсивности исгочни-ков массы н тепла. Интенсивность источников массы в этом случае равна скоростям образования реагентов. Полагая, что в процессе химического превращения число молей реагирующих веществ не изменяется, находят следующие уравнения для ключевых компонентов реакции [c.76]

Клиленд и Вильгельм произвели числовые расчеты для равномерного и параболического профилей скорости в потоке с учетом и без учета диффузии. В табл. 35 приведены сравнительные данные для реакции первого порядка без учета диффузии. В качестве независимой переменной была использована величина которая входит в уравнение (V, 32). Очевидно, что разница в концентрациях при равномерном и параболическом профилях скорости зависит от соотношения констант скорости реакции и линейной скорости потока, а также расстояния рассматриваемого объема от вхо- [c.152]

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]

Проблему устойчивости реакторов детально исследовал Баркелью в уравнениях материального и теплового баланса им были приняты следующие упрощения. Тепло- и массоперенос посредством диффузии в продольном направлении считались пренебрежимо малыми по сравнению с конвекцией. Термическое сопротивление слоя в радиальном направлении считалось малым по сравнению с термическим сопротивлением в пространстве между слоем и стенкой реактора. Было принято, что зависимость скорости реакции от концентрации есть функция концентрации только одного компонента. Не учитывалось также сопротивление тепло- и массо-обмену в пространстве между потоком и частицами катализатора. [c.293]

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]

В системе уравнений (7.16) ш — линейная скорость газового потока, отнесенная ко всему сечению слоя, м/с х = ol (х , xq , x , Хф) — вектор концентраций в потоке, кмоль/м у = ol ( , УВгО УсОг УЩ вектор концентраций на поверхности зерна катализатора, кмоль/м W = ol Wx, 0,bW -Н W , Wi - W3, -W3 -Wx + + W3) -вектор скоростей превращения компонентов, кмоль/м Wi, рости реакций дегидрирования метанола, окисления водорода и окисления формальдегида I — текущая высота слоя катализатора, м L — полная высота слоя катализатора t — время, с Г — температура в потоке. К 0 — температура зерна катализатора. К AHj, j = 1, 2, 3, — тепловой эффект /-Й реакции, ккал/моль — теплоемкость катализатора, Дж/м -К Ср — [c.313]

Джонсон, Хамелек и Хотон [46, 47] изучали массопередачу, сопровождающуюся реакцией первого или второго порядка в сплошной фазе, при средних значениях Ке. Для случая газовых пузырей с развитой циркуляцией авторы использовали распределение скоростей по Кавагути [48], а для более высоких значений Ке — профиль скоростей потенциального потока. Система уравнений конвективной диффузии была решена авторами вплоть до значения Ке = = 200. Полученные результаты оказались очень близкими к результатам, которые дает использование пенетрационной теории. [c.233]

Если константа скорости реакции к велика (например, повысили темнературу реакции), то х становится значительной, больше 0,5—1 (рис. VIII-2), и пренебречь изменением концентрации но радиусу зерна нельзя. В этом случае для расчета потока в зерно (производительности зерна) следует использовать уравнение [c.277]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология