Скорость гетерогенной системы

Такое оиределение справедливо в основном для реакций, проводимых в гомогенной среде. Для реакций, протекающих на поверхности раздела фаз, скорость обычно относят к единице этой поверхности. Иногда для описания скорости химической реакции в гетерогенной системе изменение количества вещества относят также к объему одной из фаз. — Прим. ред. [c.196]

В гетерогенной системе скорость реакции пропорциональна активной поверхности катализатора, занимающего объем реактора. Уравнение (11-115) можно переписать следующим образом [c.237]

Скорость превращений в гетерогенных системах [c.242]

В случае процесса, проходящего в гетерогенной системе и сопровождаемого химической реакцией, расчет наблюдаемой скорости превращения требует, как указано выше, учета параметров, имеющих решающее значение как для скорости химической реакции, так и для массопереноса. Для этого можно использовать различные методы. Один из них основан на изучении превращения в установившемся режиме, т. е. в состоянии динамического равновесия. Предположим, что реакционная система состоит из твердой фазы и жидкости (газа), в ядре потока которой концентрация исходного вещества постоянна и равна С. Исходное вещество диффундирует к межфазной поверхности и достигает там концентрации С . Скорость химической реакции на межфазной поверхности является функцией этой концентрации. При установившемся режиме количество исходного вещества, которое должно прореагировать в единицу времени на единице межфазной поверхности, равно количеству исходного вещества, перенесенному в зону реакции в результате диффузии. Для реакций первого порядка справедлива следующая зависимость [c.247]

Избыток реагента убыстряет реакцию, поскольку скорость ее пропорциональна концентрациям исходных веществ (кинетический фактор). Примером может служить сжигание метана в избытке воздуха, вследствие чего достигается более полное сгорание. Подобным же образом большая разность концентраций в гетерогенных системах ускоряет диффузионные процессы. [c.356]

При рассмотрении вопроса о скорости реакции необходимо различать реакции, протекающие в гомогенной системе (г о м о -генные реакции), и реакции, протекающие в гетерогенной системе (гетерогенные реакции). [c.171]

Скорость реакции в гетерогенных системах. Гетерогенные реакции имеют большое значение в технике. Достаточно вспомнить, что к ним принадлежат, наиример, горение твердого топлива, коррозия металлов и сплавов. [c.180]

Подчеркнем, что математические модели автоколебаний скорости гетерогенных каталитических реакций описываются системой [c.315]

Поверхностное натяжение шлакового расплава. Большинство процессов протекает в гетерогенных системах, имеющих поверхность раздела несмешивающихся фаз. Свойства поверхностей и взаимодействие на их границе часто определяют многие технологические показатели процесса. В частности, от величины поверхностного натяжения на границе штейн—шлак зависят размеры устойчивого зародыша и процесс коалесценции капель в расплавах, смачивание шлаков, флюсов и огнеупоров, а вместе с этим и кинетика взаимодействия шлаков с флюсом, пропитка и разрушение огнеупоров. Поверхностные свойства в значительной степени влияют на скорость большинства термотехнологических процессов, вспенивание шлаковых расплавов и выделение газов и металлов. [c.82]

К третьему уровню иерархии относятся явления, связанные с процессом взаимодействия системы кристалл — несущая (сплошная) фаза. Наглядную картину структуры связей ФХС демонстрирует обычно диаграмма взаимных влияний физических и химических явлений системы. При построении такой диаграммы ФХС представляем в виде набора элементов и их связей. При этом узлам диаграммы ставятся в соответствие отдельные явления или эффекты в системе, а дугам — причинно-следственные связи между ними (рис. 1). Растущая кристаллическая частица движется в объеме сплошной фазы под действием сил сопротивления, инерционных, тяжести, подвергаясь одновременно воздействию механизма переноса массы ПМ, энергии ПЭ и импульса ПИ через границу раздела фаз в направлении 1- 2 (где 1 означает принадлежность к сплошной фазе, 2 — к кристаллу). Процесс кристаллизации на частице идет при неравновесии химических потенциалов вещества в несущей фазе и в частице Д , неравновесности по температурам фаз Ат скоростной неравновесности А , т. е. при несовпадении скоростей фаз. Поэтому естественно принять, что рассматриваемая неравновесность гетерогенной системы и обусловливает совокупность явлений, составляющих механизм межфазного переноса при кристаллизации. Причем неравновесность гетерогенной системы в целом (по Ац, Ат, А ) обусловливает в качестве прямого эффекта (сплошные дуги) перенос массы через поверхность в направлении 1- 2 (дуги 1, 2, 3). Каждый вид неравновесности обусловливает прежде всего перенос соответствующей субстанции (дуги 4, 5) и одновременно оказывает перекрестное или косвенное влияние (пунктирные дуги) на перенос других субстанций (для ПЭ — дуги 6, 9 для ПИ — дуги 7, 8). [c.8]

Отметим еще раз, что полный поток переноса массы получен из соотношений между термодинамическими потоками и силами одинаковой тензорной размерности. В гетерогенной системе в неравновесных процессах участвуют только три силы градиент давлений (концентраций), градиент температур и вектор разности скоростей между несущей фазой и частицей. Именно наличие вектора разницы скоростей и определило теоретически закон Стефана. [c.67]

Основные факторы, определяющие производительность и скорость прохождения процесса, а следовательно, и экономичность уровень температурного поля, поверхность контакта в гетерогенной системе, время контакта. Второй и третий факторы определяются характером движения материала в печи, который зависит от размеров барабана и режима работы. [c.364]

Различия между скоростями превращения для гомогенной и гетерогенной систем отражаются на математическом уравнении, которое для гетерогенной системы учитывает взаимосвязь химической реакции и массопередачи. Основная цель, поставленная авторами в данной главе, — проанализировать эту взаимосвязь и на основании результатов анализа предложить уравнения для общей скорости превращения. [c.153]

Влияние различных факторов. На скорость химической реакции могут влиять различные факторы. В гомогенных системах такими факторами являются температура, давление и состав в гетерогенных системах проблема усложняется. Реагирующее вещество может 22 [c.22]

Кинетическое уравнение. Если в системе имеется несколько фаз, то необходимо учитывать перенос веществ от фазы к фазе. Таким образом, в общем случае уравнение скорости, кроме обычных кинетических уравнений гомогенных реакций, должно содержать еще выражение массопередачи. Не может быть одного универсального уравнения скорости, так как выражения массопередачи зависят от типа гетерогенной системы. [c.323]

В физико-химических процессах, происходящих в гетерогенной системе газ — жидкость, диффузия является физическим этапом, определяющим в большинстве случаев геометрические размеры реакторов. Реакторы для проведения процессов в системе газ — жидкость конструируются, главным образом, по принципу абсорбционных аппаратов, имеют большой объем, но относительно просты и легки в эксплуатации. Промышленные реакторы для систем газ — жидкость являются реакторами непрерывного действия реже используются реакторы полупериодического действия, имеющие непрерывное питание газом. При изучении процессов абсорбции, сопровождающихся химической реакцией (хемосорбция), необходимо одновременно рассматривать уравнения диффузии и химической кинетики, так как общая скорость процесса определяется скоростью перемещения реагентов к месту реакции и скоростью химической реакции. [c.137]

Несмотря на то, что реакции протекают в гетерогенной системе, для расчета их скорости были получены удовлетворительные данные при предположении, что процесс происходит в гомогенной газовой фазе. [c.273]

Вывод уравнения общей скорости реакции, проводимой в гетерогенной системе жидкость — твердое тело, аналогичен выводу уравнения скорости реакции, протекающей в системе газ — твердое тело (некаталитические реакции). [c.331]

Реактор типа горизонтального цилиндра. Такой реактор может работать непрерывно или периодически и используется в основном для проведения процессов, в которых либо не нужно перемешивание с большими скоростями, либо оно невозможно из-за наличия твердых реагентов или пастообразной реакционной массы. Используют его для проведения реакций в гетерогенных системах газ — жидкость или жидкость — твердое тело (например, гашение извести, получение фосфатных удобрений, производство уксусной кислоты пз ацетилена и т. д.). [c.351]

Реактор с барботажем. Реактор имеет форму автоклава, с приспособлением для барботажа. Барботажные аппараты с небольшой высотой жидкого слоя используют для проведения реакций, протекающих с высокими скоростями в гетерогенной системе газ — жидкость (например, производство дихлорэтана из этилена и хлора). [c.351]

Итак, при увеличении скорости потока легкой фазы снизу вверх через слой тяжелой фазы в гетерогенных системах происходят аналогичные изменения. При достижении линейной скорости образуется взвешенный слой. При дальнейшем увеличении расхода легкой фазы и фиктивной скорости ее и , рассчитанной на полное сечение аппарата, истинная скорость между частицами тяжелой фазы [c.11]

Варка стекломассы — это совокупность сложных физикохимических процессов, протекающих в гетерогенной системе через стадии собственно варки, осветления (гомогенизации) массы и ее охлаждения. Эти процессы начинаются в твердой фазе до расплавления шихты и продолжаются в расплаве. Скорость процесса варки в значительной степени зависит от скорости диффузии компонентов как в твердой, так и в жидкой фазах. В твердой фазе протекают реакции образования силикатов, в жидкой при температуре 1200—1240°С — процессы стеклообразования. В табл. 20.3 представлена последовательность процессов, протекающих при варке стекломассы с изменением температуры. [c.318]

Скорость гетерогенного процесса определяется относительными скоростями отдельных стадий реагирования и лимитируется наиболее медленной нз них. В кинетической области (при постоянной величине иоверхности раздела фаз) скорость процесса можно увеличить повыщением температуры, так как в этом случае одновременно возрастают зиачеиия К и АС. По мере дальнейшего повышения температуры система будет переходить из кинетической области реагирования в диффузионную. Это объясняется следующим. С повышением температуры процесса скорость диффузии увеличивается. Это следует из формулы [c.236]

В тех случаях, когда скорости гетерогенных химических реакций, проводимых на твердых катализаторах, лимитируются диффузией реагируюищх веществ к зоне реакции, часто оказывается целесообразным применять тонко измельченные катализаторы для ускорения внутренней диффузии и создавать интенсивное перемешивание в зоне реакции с целью увеличения скорости внешней диффузии. Для систем жидкость — жидкость скорость реакции может лимитироваться диффузией молекул из объема к поверхности раздела фаз и через пограничный слой. Для интенсификации процесса в системах жидкость — жидкость увеличивают поверхность фазового контакта реагирующих веществ путем увеличения их степени дисперсности и интенсивного перемешивания. [c.273]

В гетерогенных системах переход к другому масштабу проводить легче, если отказаться от геометрического подобия. В обоих аппаратах используют катализатор с зернами одинакового размера. При этом выполняется условие = каТд- Для достижения химического подобия, т. е. равенства критериев Вах, согласно уравнению (11-125), пространственные скорости должны быть одинаковы. Сопоставление параметров при соблюдении условий химического подобия дано в табл. 11-10. [c.238]

Ж. Ошибки, связанные с гетерогенностью системы. Применимость всех вышеупомянутых методов ограничивается в том случае, если изучаемая реакция не является строго гомогенной. Проблема гетерогенности, как правило, важна только для газовых реакций, и обычным приемом ее выясне-нения является изучение реакции в сосудах с различным соотношением поверхности и объема. Это может быть легко сделано набивкой сосуда (поверхность которого известна или может быть измерена) кусками стекла или металла или в предельном случае стеклянной ватой. Если скорость реакции не зависит или почти не зависит от набивки (т. е. от отношения поверхности к объему), то можно полагать, что реакция гомогенна. Если же, напротив, такое влияние наблюдается (типично для сложных газовых реакций), то реакция не является чисто гомогенной и необходимо найти метод для изучения вклада гетерогенной реакции. Как будет показано ниже, сделать это очень трудно. [c.65]

Еще раз следует подчеркнуть, что важной особенностью предлагаемого механизма является стабилизация предшественника карбена, динамически связанного в форме тригалометилидного аниона на границе раздела фаз. Кинетика таких реакций и реакций алкилирования слабых кислот не исследована. Их изучение осложняется гетерогенностью системы, конкурентными реакциями, сложными равновесиями, а также общими ограничениями, связанными с получением линейных зависимостей для констант скоростей второго порядка (см. [10]). Однако, несмотря на все эти трудности, известные факты, по-вцдимому, согласуются с рассмотренным выше механизмом. [c.63]

Аналогия между псевдоожиженным слоем и капельной жидкостью, как показали Кондуков и Сосна термодинамически обусловлена связью внешнего воздействия с соответствующими ему сопряженными потенциалом и координатой, выбор которых завпсит от физического состояния системы (твердая, жидкая, газообразная, гетерогенная и т. п.). Для системы твердое тело — жидкость — газ с термодеформационными видами энергообмена сопряженными параметрами являются температура и энтропия, давление и объем. Для гетерогенной системы твердые частицы — ожижающий агент, характеризующейся обменом лишь количеством движения, сопряженными являются скорость ожижающего агента и и количество движения. Термодинамическая общность позволяет рассматривать фазовые переходы в псевдоожиженном слое п смежных системах в аспекте аналогии с капельной жрвд костью и на основе общих положений теории фазовых превращений. [c.480]

Пока нет теоретического объяснения такого увеличения скорости гетерогенных каталитических реакций в жидкой фазе по сравнению с газовой. Можно предполагать, что это явление в какой-то мере связано с тем, что жидкость является иолуупорядоченной системой , к которой неприменимы принципы классической химической кинетики, базирующейся на теории столкновений и кинетической теории газов. Вследствие существования ближнего порядка в расположении молекул, т. е. их определенной ориентации и взаимного влияния, возможно, что понижение энтропии АЗ при образовании активированного комплекса реагентов с катализатором составляет незначительную величину это резко сказывается на скорости процесса (см. раздел 1.1). Точно так же объединение молекул в сольватацион-ные комплексы может сопровождаться понижением энергии активации реакции, подобно тому, как это имеет место при интермолекулярных превращениях. [c.42]

С ов1ременная теория физической адсорбции связана с именами Лангмюра, Поляни, Брунгауэра, Эммета, Гибса и др. Лангмюр разработал теорию адсорбции применительно к тазам, в основу которой положены следующие допущения процесс адсорбции заканчивается при образовании мономолекулярного насыщенного слоя адсорбированного вещества адсорбированные молекулы не взаимодействуют друг с другом. Гетерогенная система может находиться как в равновесном состоянии, когда ее состав и термодинамические параметры остаются постоянными во времени, так и в неравновесном. В последнем случае па1ра метры системы самопроизвольно изменяются, (в результате система приходит в состоящие равновесия. Процесс адсорбции всегда сопровождается процессом десорбции. В случае равенства скоростей этих процес- [c.256]

В механических и гидромеханических процессах целенаправленно проводят разделение твердых тел и неоднородных систем, измельчение и диспергирование, смешение и образование неоднородных систем и т.п. Для интенсификации подобных процессов требуется активное вмешательство в движение отдельных элементов жидкостей и твердых тел. Для этого необ содимо управление полями скоростей и напряжений в заданных пространственно-временных масштабах как в элементах объема, так и на ограничивающих поверхностях. Таким образом, в общем случае интенсификация механических и гидромеханических процессов связана с задачей создания управляемых течений в многофазных гетерогенных системах и динамических полей напряжения в твердых телах. В частности, такие задачи могут решаться специальными приемами генерации вихрей, колебательных потоков, дислокаций и тому подобных структур с необходимой интенсивностью и распределением в пространстве и времени. [c.18]

Реакциями нулевого порядка называют процессы, в которых скорость процесса сохраняется постоянной во времени. Это встречается в некоторых гетерогенных системах. Так, если в предыдущем примере — омыление сложного эфира водой в разбавленном водном растворе — применять эфир, малорастворимый в воде, и взять его в избытке, чтобы в системе присутствовал эфирный слой, то расход эфира будет постоянно восполняться из эфирного слоя. Таким образом, концентрация его в водном слое будет постоянной и, следовательно, постоянной будет скорость процесса у = сопз1, [c.468]

В главе V показано влияние процессов переноса массы на скорость превращения, селективность и выход для реакций, проводимых в гетерогенных системах. Так как круг вопросов, относящихся к одновременному протеканию химической реакции и явлений физического переноса, очень широк, авторы ограничились рассмотре-Hnejt лишь нескольких пз нпх, необходимых для дальнейшего изучения проблемы. [c.12]

Большое внимание в последнее десятилетие уделялось взаимосвязи между скоростями химической реакции и диффузии. Дамкел-лер и особенно Франк-Каменецкий широко развили эту область. Последний различает микрокинетику (т. е. химическую кинетику) и макрокинетику (т. е. физический транспорт — перенос реаги-руюш их веществ). Следуя ван Кревелену мы должны учитывать при макрокинетическом анализе величины среднего моле1 улярного пробега, распределения вещества в гетерогенных системах (диффузия) и в реакторе в целом (перенос конвекцией). Укажем, что для получения сведений о химической кинетике мы все еще должны полностью полагаться на экспериментальные данные по каждой отдельной исследуемой реакции. [c.20]

В нротивопо.ложность реакциям, протекающим микрогомогенно, в гетерогенных системах не все реагенты способны участвовать в реакции. Например, в гетерогенной системе реакция между А и В происходит в одной фазе (гомогенно), хотя А в действительности присутствует и в другой фазе. Очевидно, реакция протекает то лысо после перехода А в реакционную фазу. Скорость перехода А, таким образом, может повлиять на скорость превращения, особенно если собственная скорость реакции выше скорости массопередачи. [c.152]

Заканчивая вводную главу, предлагаем следующий общий план изложения материала, которым будем руководствоваться. Начнем с гомогенных систем (главы И—X), рассмотрим вытекающие из теории выражения для скорости реакции (глава П), методы ее экспериментального определения (глава П1) и применение для расчетов периодически и непрерывнодействующих химических реакторов с идеальным потоком жидкости или газа (главы IV—VHI) и с неидеальным потоком в реальных аппаратах (главы IX и X). Далее обсудим дополнительные усложнения в расчетах при переходе к гетерогенным системам (глава XI) и специальные разделы посвятим некаталитическим системам жидкость—твердое вещество, системам из двух жидкостей и наконец, системам жидкость—твердый катализатор (главы XII—XIV). [c.26]

Роль донора электронов в повышении активности и показателя стереорегулярности точно не выяснена и может изменяться при переходе от одной каталитической системы к другой. Гетерогенность системы, содержащей Т С1з, позволяет предположить распределение активных центров по величинам стереоспецифпчности и скорости полимеризации. Доноры электронов, вероятно, влияют и на электронные, и на стерические свойства катализатора, дезактивируя нестереоспецпфическпе центры, превращая их в стереосиецифические и способствуя образованию новых центров прп полимеризации. [c.212]

При изучении скорости химических реакций необходимо различать реакции в гомог снных системах и в гетерогенных системах. Первые называются голюгенны.ми реакциями, вторые гетерогенными реакциями. [c.88]

Рассматриваемый здесь подход к описанию релаксации скорости гетерогенной каталитической реакции является феноменологическим, потому что он основывается на явлениях и зависимостях, которые регистрируются соответствующими химическими экспериментами, а их математическим описанием служит система (1.8), параметры которой могут быть найдены экспериментально. Эта система передает лишь существенные стороны явления и, будучи в этом смысле упрощенной, никак не может заменить или исключить необходимость исследования нестационарной кинетической модели процесса. Поскольку система (1.8) является линейным приближением общей задачи (1.7), то она, строго говоря, может быть применима для анализа малых отклонений от квазистационарпого состояния. Однако часто ее можно с достаточной степенью точности использовать и за пределами области линейного приближения. В работе [34] приведены примеры исследования динамических свойств поверхности катализатора при протекании процессов различной степени сложности. Полученные данные сравнивались с результатами, найденными из анализа математического описания (1.8), в которое подставлялись значения М и Р, оцененные из исходного выражения типа (1.7а). Из сравнения релаксационных кривых следовало, что в широком диапазоне концентраций и констант скоростей стадий наблюдаемые скорости химического превращения с небольшой но- [c.19]

Для реакций в гетерогенной системе общая скорость процесса является результатом скоростей химических реакций и скоростей массопередачи. Если массоиередача является определяющим этапом гетерогенного процесса, то зависимость от температуры очень мало заметна (рис. 1-3, 6). [c.26]

Во всех рассмотренных ранее случаях величина N выражала местное значение общей скорости. Для определения размеров меж-фазной поверхности необходимо, чтобы Nбыло введено в одно из расчетных уравнений, установленных в гл. I. Однако в случае реакторов для проведения реакции в гетерогенной системе газ — жидкость следует учитывать некоторые особые положения, которые будут рассмотрены ниже. [c.149]

Взвешенный слой можно получить в бинарных гетерогенных системах газ — твердое (Г — Т),газ — жидкость (Г — Ж), жидкость — твердое (Ж — Т) и жидкость — жидкость (Ж — Ж — несмешива-ющиеся) при пропускании с определенными скоростями потока менее плотной фазы (газа или жидкости) снизу вверх через слой более плотной фазы (зернистого материала или жидкости). Взвешенный слой получают и в многофазных системах, например при пропуска-нпи газа через суспензию мелких зерен в жидкости. [c.10]

Противоионы, подобно соответствующим ионам в гомогенной среде, катализируют многочисленные и разнообразные реакции органического синтеза [233]. Находясь в ионите в сольватирован-ном состоянии, они аналогичны свободным ионам в обычных растворах электролитов. Поэтому каталитические реакции под действием ионов в растворе и протизоионов ионита протекают по одному и тому же механизму. Отношение константы скорости ре- акции в гетерогенной системе Лгет к константе скорости реакции в гомогенной системе йгом при эквивалентной концентрации катализирующего иона называется эффективностью ионита Ли [237] [c.175]