Химические процессы адиабатические

Сложность и многообразие химических процессов обусловили создание весьма большого количества, различных типов химических реакторов. Это затрудняет разработку единой классификации. Обычно в качестве признаков классификации выбираются принцип действия (периодический, непрерывный, полунепрерывный), характер и свойства фаз реагирующих веществ (гетерогенные, гомогенные), характер теплового режима и распределение температур в реакционной зоне (изотермические, неизотермические, адиабатические), тип конструкции, схемы соединения реакторов и т. д. [c.14]

При расчете промышленных адиабатических реакторов должны быть определены теплоты стадий они приведены в табл. Х-12 Кроме того, математическое описание химического процесса должно быть дополнено расчетом изменения температуры между слоями катализатора при вводе охлаждаюш,его агента (циркуляционного газа или холодного сырья). [c.361]

Эта модель удовлетворительно описывает процессы в адиабатическом слое катализатора при допущениях градиенты температур внутри зерен катализатора незначительны химические процессы на внутренней поверхности зерен и диффузионные процессы внутри пористых зерен квазистационарны по отношению к процессам переноса в газовой фазе процессы межфазного тепло- и массообмена настолько интенсивны, что температура и концентрация реагента в твердой и газовой фазе неразличимы. [c.309]

Если можно предсказать, как будут изменяться характеристики реакционной системы в различных условиях (скорость реакции и равновесные состояния при изменении температуры и давления), то удается сравнить результаты различного аппаратурного оформления процесса (адиабатический или изотермический процесс, единичный реактор или комбинация реакторов, проточная или периодически действующая система) и экономически оценить эффективность указанных вариантов. Только в этом случае можно надеяться, что достигнуто наилучшее оформление процесса для данных условий. К сожалению, в практике создания химических реакторов редко все бывает так просто. Часто мы не располагаем достаточными данными для сопоставления результатов расчета, не всегда можем преодолеть математические трудности или, что более вероятно, не имеем возможности тратить слишком много времени и усилий для решения математических задач. Кроме того, нельзя достаточно уверенно рассчитать реактор в отрыве от всего производства в целом. Таким образом, расчет реак/ора представляет собой некоторый компромисс между недопустимостью больших затрат труда и времени, с одной стороны, и экономическим риском принять плохое технологическое решение, с другой стороны. [c.105]

Разработаны различные нестационарные способы организации химических процессов в адиабатических слоях катализатора [4], из которых значительная часть основана на идее распространения узкой высокотемпературной реакционной зоны по слою катализатора. [c.78]

Обозначения Т, Гщ, Го — температуры слоя, на входе в слой и начальная с, Сщ, Со — соответствующие значения концентрации реагента в газовой смеси в слое на входе и начальное ц — линейная скорость потока газовой смеси, отнесенная к полному сечению слоя W T, с) —скорость химической реакции АГа — адиабатический разогрев смеси при полной степени превращения I, L —текущая и общая длина слоя катализатора Я — эффективный коэффициент продольной теплопроводности слоя Сел — средняя объемная теплоемкость слоя катализатора Ср — средняя объемная теплоемкость реакционной смеси е — пористость слоя катализатора у = = Ср + Ссл D — эффективный коэффициент диффузии реагента в газовой смеси. Эта модель удовлетворительно описывает процессы в адиабатическом слое катализатора при таких предположениях градиенты температур внутри зерен катализатора незначительны химические процессы па внутренней поверхности зерен и диффузионные процессы внутри пористых зерен квазистационарны по отношению к процессам переноса в газовой фазе процессы межфазного тепло- и массообмена настолько интенсивны, что температура и. концентрация реагента в твердой и газовой фазе неразличимы. [c.100]

Во многих случаях реакторы работают в адиабатических условиях, при которых химический процесс протекает без теплообмена с внешней средой. В этом случае при экзотермической реакции температура реагирующего потока повышается и на входе в аппарат она меньше, чем на выходе из него. При эндотермической реакции имеет место обратное явление. [c.622]

Выбор типа реактора для осуществления данного химического процесса зависит от многих факторов, из которых важнейшими являются необходимость использования катализатора, его свойства и расход термодинамические особенности процесса — адиабатические, изотермические или политропические условия проведения химической реакции методы теплообмена, используемые для обеспечения заданного температурного режима в зоне реакции свойства используемых теплоагентов периодическое или непрерывное осуществление процесса. [c.631]

Простейшим типом реактора является пустотелый цилиндрический аппарат, в котором реакция протекает в адиабатических условиях без использования катализатора или с небольшим его количеством, поступающим в реактор вместе с исходным сырьем в виде суспензии, эмульсии или в газовой фазе. Такие реакционные аппараты используются для химических процессов, при осуществлении которых допустимо изменение (повышение или понижение) температуры в зоне реакции, обусловливаемое тепловым эффектом реакции (изотермической или эндотермической), без теплообмена с внешней средой (потерями тепла пренебрегаем). Подобные условия имеют место при малом тепловом эффекте реакции и при сравнительно небольшой глубине превращения, когда температура также мало изменяется или когда наблюдаемое изменение температуры не приводит к значительному изменению скорости основной реакции и усилению побочных нежелательных реакций. [c.631]

Для возможности ведения химического процесса в адиабатических условиях используют также ступенчатое регулирование температурного режима в реакторе. В этом случае весь реакционный объем, необходимый [c.632]

По термодинамическим признакам методы оперирования химических процессов подразделяются на изотермические, адиабатические, политропические. [c.584]

Перенос энергии за счет обменных взаимодействий может рассматриваться как особый тип химической реакции, в которой химическая природа партнеров А и О не меняется, а возбуждение переносится от одной частицы к другой. Тогда существует переходное состояние, характеризующееся расстоянием между А и О, не сильно превышающим сумму радиусов газокинетических столкновений, и перенос энергии по обменному механизму, вероятно, имеет место лишь для таких значений г. Как и другие химические процессы, перенос энергии будет эффективным лишь в том случае, если потенциальные энергии исходных и конечных продуктов расположены на непрерывной поверхности, описывающей зависимость потенциальной энергии системы от нескольких межатомных расстояний реакция, протекающая на такой поверхности, называется адиабатической. Другими словами, исходные и конечные вещества должны коррелировать друг с другом и с переходным состоянием. Большинство химических реакций с участием невозбужденных частиц может протекать адиабатически, но для таких процессов, как обмен энергией, когда участвует несколько электронных состояний, требование адиабатичности реакции может налагать ряд ограничений на возможные состояния частиц А,А и 0,0, для которых передача возбуждения эффективна. Так, для атомов и малых молекул необходима корреляция спина, орбитального момента, четности и т. д. Однако в случае сложных молекул низкой симметрии обычно необходима лишь корреляция спина. Для проверки подобной корреляции рассчитывается вероятный суммарный спин переходного состояния сложением векторных величин индивидуальных спинов реагентов (см. разд. 2.5 о сложении квантованных векторов в одиночных атомах или молекулах). Так, для исходных веществ А и В, имеющих спины Зд и 8в, суммарный спин переходного состояния может иметь величины 5а+5в , [c.122]

Воздействия по расходу теплоносителя и температуре рассмотрим на примерах регулирования каталитических реакторов. Схемы регулирования вытекают непосредственно из организации самого химического процесса. Так, регулирование температуры и степени превращения в адиабатических реакторах можно выполнить по одной из трех возможных схем 1) введением между слоями катализатора "промежуточных теплообменников 2) добавлением между слоями холодного реагента 3) добавлением между слоями холодного инертного газа. [c.457]

Гетерогенно-каталитические процессы, осуществляемые в жидкой фазе, весьма немногочисленны. Реакторы для таких систем напоминают реакторы для газофазных гетерогенных реакций. В зависимости от величины теплового эффекта, чувствительности процесса к изменению температуры, сложности химического процесса (обратимые, последовательные, параллельные, последовательно-параллельные реакции) могут применяться аппараты смешения и вытеснения емкостного типа с механическими мешалками, трубчатые, колонные с неподвижным слоем катализатора (адиабатические или секционированные) и колонные с суспендированным катализатором. [c.61]

Верхний предел удельного импульса определяется условиями химического равновесия адиабатического обратимого процесса расширения продуктов химических реакций горения в одномерном сопле (идеальный удельный импульс /уд, ид) и характеризует термодинамический потенциал топлива при заданных соотношении компонентов, давлении в камере, геометрической степени расширения сопла и давлении окружающей среды. Реально достижимый удельный импульс определяется потерями. Некоторые из них изначально присущи ЖРД и исключить их невозможно. К ним относятся потери на непараллельность истечения (геометрические потери), потери в пограничном слое, потери на запаздывание и кинетические (из-за химической неравновесности) потери. Другими можно управлять путем выбо- [c.166]

По характеру протекающих химических процессов (каталитических и некаталитических) аппараты можно разделить [313] на адиабатические, изотермические и политропические. [c.405]

При равенстве коэффициента диффузии и коэффициента температуропроводности (1) = а) в пламени химическая энергия распространяется с такой же скоростью, как и тепловая. Поэтому соотношение (8-26), вытекающее из закона постоянства суммы тепловой и химической энергии в процессе адиабатического горения и смешения, при условии 0 = а останется в силе и для условий протекания химического реагирования в пламени. [c.131]

Вероятность неадиабатических переходов. Выше ( 8) уже говорилось, что, наряду с широко распространенными адиабатическими элементарными химическими процессами, существуют также неадиабатические элементарные реакции, в которых осуществляется переход с одной потенциальной поверхности на другую без излучения или поглощения энергии. Основная задача теории неадиабатических процессов заключается в на- [c.188]

Метод адиабатического сжатия и расширения, разработанный Рябининым [7] более десяти лет тому назад, не нашел еще должного применения для измерения констант скорости элементарных химических процессов при высоких температурах и давлениях. Лишь недавно Маркевич с сотр. [8а и б] показали возможность такого использования этого метода (на примере термического крекинга метана). Авторам работы удалось также значительно упростить вычисления, использовав своеобразие изменения температуры в ходе адиабатического сжатия и расширения. [c.166]

В заключение отметим, что метод адиабатического сжатия и расширения как метод измерения констант скорости элементарных химических процессов в области высоких температур, по-видимому, не уступает по точности методу ударных труб. [c.172]

Следовательно, можно определить в различных условиях скорость распространения звука (ультразвуковых волн) с = XV. Показано, что эта скорость превышает среднюю скорость движения молекул. Действительно, периодические изменения сжатия и многих других свойств, обнаруживаемые при прохождении звуковых волн, происходят быстрее, чем система может поглотить или отдать тепло. Следовательно, эти изменения происходят адиабатически. Если в системе отсутствуют вязкие силы, молекулы не обмениваются энергией и химические процессы не происходят, то прохождение звука не сопровождается потерями энергии или изменением скорости распространения. Именно такие системы мы и рассмотрим сначала. [c.399]

Ломакин И. Л., Технологические основы регулирования процесса адиабатической абсорбции хлористого водорода водой, в сб. Автоматизация химических производств , вып. 3, ОКБА, 1961, стр. 24. [c.280]

Известно, что количество теплоты, которое выделяется или поглощается в химическом процессе, всегда пропорционально количеству реагирующих веществ или, что то же самое, реакционному объему. Вместе с тем количество теплоты, подводимое или отводимое из реакционного объема, должно быть пропорционально поверхности теплообмена реактора. В свою очередь объем реактора и площадь его поверхности неодинаково зависят от основного размера аппарата — его диаметра. Объем аппарата пропорционален его диаметру в третьей степени, а площадь поверхности — только во второй. Отсюда следует, что с увеличением размеров аппарата (его реакционного объема) уменьщается удельный теплосъем в нем, т. е. количество теплоты, приходящееся на единицу объема реактора. Поэтому с увеличением реакционного объема тепловые условия работы реактора должны приближаться к адиабатическим, а в небольшом по размеру реакторе — наоборот, к изотермическим. Это значит, что при ограниченном (неинтенсивном) теплообмене с окружающей средой на практике целесообразно использовать реакторы большого размера (аппараты с большими реакционными объемами), а при интенсивном — наоборот, с малыми реакционными объемами (небольшие аппараты). При выборе типа реактора основное значение имеют анализ кинетических факторов, их взаимосвязь, а также механизм процесса, [c.495]

Кривая 1 показывает зависимость -от температуры теплоты, выделяющейся за счет химической реакции при адиабатическом процессе. Эта кривая должна быть похожа на кривую зависимости скорости химической реакции от температуры кривая 2 отражает зависимость количества отводимого тепла от температуры при начальной температуре Го. Кривая теплоотдачи всегда имеет меньшую кривизну, чем кривая тепловыделения за счет химического процесса, и поэтому [c.51]

Как мы увидим ниже, предположение об адиабатическом течении элементарного химического процесса может и не выполняться, но, как показывает опыт, такие процессы сравнительно редки. [c.160]

Теперь становится ясно, что применение многостадийного реактора пе даст никаких преимуществ, если только не ввести предварительного подогрева сырья перед стадией N. Действительно, кривые Г , не могут достичь начала координат до тех пор, пока NQ, по крайней мере, не сравняется с временем контакта, необходимым для того, чтобы прийтп на кривую Tj пз начала координат, а в этом случае химический процесс можно вести и в единственном адиабатическом реакторе. Точки пересечения кривых Г с осью абсцисс дают оптимальную температуру предварительного подогрева для Л -стадийного процесса без учета расходов па подогрев. Если С (Тд,) — расходы на предварительный подогрев, выраженные в единицах степени полноты реакции, то было бы разумно искать максимум разности — С (т ). В этом случае по-прежнему оптимальное состояние реагирующей смеси на выходе из TV-го реактора должно [c.223]

Математическое описание химического процесса с тепловым эффектом Н в адиабатических условиях дополняется уравнением теплового баланса, учитывающим интзнсивность тепловыделения, пропорциональную Н и пбсслютному энччечию скорости реакции Ц/, [c.58]

Математическое описание процессов в адиабатическом слое катализатора имеет вид (3.26) — (3.31), если выполнены следующие предноложения а) градиенты температур внутри зерен катализатора незначительны б) химические процессы на внутренней поверхности зерен катализатора и диффузионные процессы внутри пористого зерна катализатора квазистационарны по отношению к процессам переноса в газовой фазе в) в реакторе протекает одна экзотермическая реакция типа А В без изменения объема. [c.81]

Сущность эксперимента заключается в следующем. Теорией теплового взрыва установлена связь между характеристиками рассматриваемого явления, с одной стороны, и кинетическими параметрами и условиями протекания процесса, с другой. Если известны условия процесса и экспериментально измерены характеристики, то по теоретическим формулам, решая обратную задачу, можно определить кинетические параметры. В нашем случае условия процесса адиабатические - езуаьтате экспери -мента мы снимаем конкретные характеристики — время индукции теплового взрыва и характер изменения температуры, т. е. исходные данные для решения указанной обратной задачи. Полученная в результате опыта информация в виде кривых температура — время несет в себе данные о периоде индукции теплового взрыва и о критической температуре. Серия экспериментов с различными исходными температурами реакционной массы дает зависимость периода индукции теплового взрыва от температуры. Информацию об изменениях концентрации реагентов в реакционной массе несут полученные кривые электропроводность — время . Важные стороны характера физико-химического превращения раскрывает записанный во времени расход смеси газов и паров из реактора. [c.177]

Выбор типа реакционного аппарата для осуществления данного химического процесса зависит от многих факторов, из которых важнейшими япляются необходимость использования катализатора, его свойства и расход термодинамические особенности процесса — адиабатические, изотермические или политропическио условия проводе- [c.618]

В ходе некоторых химических процессов, например при получении азотной кислоты окислением аммиака, использовании азотной кислоты как окисляющего агента и т.д., образуются окислы азота. Перед выбрюсом этих газов в атмосферу содержание вредных примесей в них должно быть доведено до допустимого уровня. С этой целью сбросовые газы обрабатывают в присутствии нанесенных платиновых или палладиевых катализаторов восстановительными агентами Н , СНд, углеводородами с большими молекулярными весами, газом коксовых печей и т.д. Вследствие экзотермического характера реакции подъем температуры в адиабатическом реакторе зависит от общего содержания кислорода в исходном газе (в том числе и кислорода в окислах азота). Так, увеличение содержания кислорода в исходном газе на 1% приводит к возрастанию температуры на 130-140°С при использовании СН в качестве восстановительного агента и на 150-160°С при использовании Hj. [c.187]

Для выяснения характера функциональной связи между величинами r (t) и AT (t) = Тц(()—Гвн,ср = —Tn(t = Q) примем, что U единствепиой ячейке с начальной температурой 7 я(/ = 0) =Гвп.ср протекает экзотермическая реакция с тепловым эффектом ЛЯоо. Часть теплоты химического процесса AH t), выделенной к моменту времени t, затратится на изменение температуры ячейки. Она равна fiATn t), как в адиабатическом режиме. Другая часть теплоты отведется во внешнюю среду (разогревом термопар пренебрегаем). [c.312]

Проблемы интенси( )икации химических процессов привлекают в последнее время всеобщее внимание. Один из методов интенсификации промышленных процессов заключается в целенаправленной организации химических процессов, которая обеспечивает заданную производительность с высокой селективностью. Под целенаправленной организацией мы понимаем такие воздействия на процесс, на всех уровнях иерархии ( химическая реакция, зерно катализатора, межфазный тепло- и массоперенос, гидродинамика потока ), которые приводят к достижению наиболее эффективных режимов работы реакторного оборудования. Анализируются условия возникновения множественности стационарных состояний в фазовом пространстве и возможности смещения стационарных точек по фазовому пространству варьированием условий проведения каталитического процесса в адиабатическом реакторе. Проводится анализ химически реагирующей среды в зерне катализатора и реакторе с целью вывода уравнений, которые существенно упрощают как вычисление температурных и концентрационных профилей, так и процедуру установления областей множественности стационарных состояний. [c.108]

В макроскопическом подходе пытаются непосредственно получить скорость для макроскопического образца, применяя методы термодинамики и статистической механики. Для реакций сложных молекул осуществим лишь макроскопический метод, поскольку имеется так много отдельных квантовых состояний реагирующих молекул и продуктов и они так близки по энергии, что мало шансов исследовать их порознь теоретически или экспериментально. К этому типу относятся, конечно, все реакции в растворах. Существует один обобщающий принцип, связывающий микроскопический и макроскопический подходы. Это кон цепция поверхности потенциальной энергии, которая была обсуждена в разд. 5.1 в контексте приближения Борна — Оппенгеймера. В 1929 г. Лондон был первым, кто заметил связь этой концепции с химическими реакциями и постулировал, что большинство химических реакций адиабатические в том смысле, что они протекают на одной поверхности электронной потенциальной энергии. Другими словами, если проследить за электронной энергией и электронной волновой функцией молекулы или группы молекул в процессе реакции, то обнаружится, что эти вели- [c.306]

На соблюдение размерностей следует обращать внимание при расчете параметров модели, являющихся комбинацией физических величин. Например, при расчете адиабатического разогрева ДГад = ОрСо/Ср размерности используемых справочных значений 0р - ж/моль], Со - [об. доля или л/л] и Ср -[ДжДкг град)] не дадут необходимой размерности ДГад [град]. Справочные или расчетные значения коэффициента теплопередачи имеют, как правило, размерность [1 ж/(м2 ч град)], а время, используемое в математических моделях химических процессов и реакторов, чаще имеет размерность [с]. Необходимо использовать также пересчетные коэффициенты. [c.147]

Другой квантовомеханической причиной снижения вероятности полного прохождения активированных комплексов является возможная неадиабатичность процесса (не смешивать с термодинамическим понятием ). В квантовой механике адиабатическим называется режим, соответствующий бесконечно медленному изменению параметров системы с сохранением неизменными квантовых чисел. Движение системы из начального состояния в конечное тогда описывается одной поверхностью потенциальной энергии, образованной пересечением поверхностей, характеризующих эти состояния. Соответственно, при рассмотрении движения в плоскости адиабатическое протекание соответствует описанию его одной потенциальной кривой, образованной пересечением кривых для начального и конечных состояний. Большинство химических процессов протекает в обычных условиях именно таким путем. [c.76]

Анализ системы, состоящей из уравнения (2.44) и кинетического уравнения реакции первого порядка, проведен в работах [96, 97]. Такой подход удобно использовать для моделирования процессов получения крупногабаритных блоков, так как часто из-за низкой теплопроводности режим их получения близок к адиабатическому (число БиоСО, ). Более полная постановка задачи моделирования процесса химического формования в форме дается анализом режимов работы периодического реактора без смешения при нестационарно протекающих химических процессах и кондуктивном теплопереносе. Один из вариантов расчета может быть выполнен при следующих допущениях [98] реакция, протекающая в рассматриваемой области, является одностадийной и необратимой теплопередача в зоне реакции осуществляется путем теплопроводности движение реагирующего вещества и связанный с ним конвективный механизм передачи тепла отсутствуют исходное вещество и продукты реакции находятся в одном фазовом состоянии, т. е. протекание реакции не сопровождается фазовыми превращениями лраиица рассматриваемой области непроницаема для вещества теплообмен на границе раздела происходит по закону Ньютона величины, характеризующие физические свойства вещества (теплопроводность, теплоемкость, плотность), химическую реакцию (энергия активации, предэкспоненциальный фактор, тепловой эффект) и условия протекания процесса (давление, температура окружающей среды, форма и размеры области, коэффициент теплоотдачи), в ходе процесса не изменяются. [c.54]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология