Кинетика процесса внешнедиффузионная

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]

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]

При малых степенях превращения и протекании процессов в кинетической области концентрация продуктов у поверхности мала. При переходе во внешнедиффузионный режим она может возрасти в несколько раз, что резко затормозит процесс. Поэтому особенно чувствительны к диффузионному торможению реакции высоких порядков или тормозящиеся продуктами. Очевидно, оценивая возможность искажения кинетики процесса явлениями переноса, необходимо всегда принимать во внимание вид кинетического уравнения для данного процесса. [c.148]

В случае наличия кинетической памяти после остановки и пуска мешалки кривая должна пойти выше кривой опыта, где остановки мешалки не было. При внешнедиффузионном процессе кривая после пуска мешалки должна совпадать с соответствуюш ей кривой опыта, проводившегося без остановки мешалки. Данные рис. 3 указывают на наличие памяти в начале процесса сорбции на зерне 1,00 < с <2,00 мм. Рисунок 4 иллюстрирует отсутствие таковой в опыте с размером зерна анионита 0,25 < < й < 0,50 мм, где на основании предыдуш их опытов мы предположили влияние внешней массопередачи на кинетику процесса. [c.24]

При Bi = 0,1 кинетическая кривая весьма близка к кривой для практически неосуществимого случая Bi = О и процесс можно считать чисто внешнедиффузионным. При Bi = 1 вклад обеих стадий в кинетику процесса примерно одинаков. [c.272]

Ограничимся кратким обзором основных экспериментальных работ по внешнедиффузионной кинетике процесса обмена. [c.298]

II. Чисто внешнедиффузионная кинетика процесса. [c.302]

Таким образом, в случае внешнедиффузионной кинетики процесс заканчивается за конечное время, если а в [c.304]

На рис. 21 показаны в функциональной системе координат кинетические кривые обмена иона натрия на ион меди. Несмотря на то, что в процессе обмена Ыа+— Си + коэффициент взаимодиффузии этих ионов должен изменяться, экспериментальные значения степени ионного обмена достаточно хорошо представляются прямой линией для внутридиффузионной кинетики с постоянным коэффициентом диффузии (кривые / и 2). Такое положение может иметь место при высокой концентрации внешнего раствора [208]. Скорость обмена Ыа+—Си + лимитируется диффузией внутри зерна при концентрации раствора порядка 0,1 п.. Эффективный коэффициент диффузии при температуре 295 К равен 4-10- м /с для всех исследованных материалов [209]. Переход от внутридиффузионной кинетики к внешнедиффузионной при снижении концентрации раствора сульфата меди иллюстрируется кривыми 3 я 4, [c.84]

Так как в химико-технологическом процессе всегда участвует несколько веществ (два минимум), то уравнение (У.16) соответственно усложняется, поскольку появляется несколько коэффициентов диффузии, плотностей и т. п. Поэтому аналитический расчет коэффициента массопередачи практически невозможен и для его определения в каждом конкретном случае нужна постановка специального эксперимента. Сложная зависимость ( .16) может быть упрощена исключением ряда переменных, если известно, в какой области идет процесс — диффузионной, кинетической или переходной. Лимитирующую стадию можно определить, изучая влияние параметров технологического режима на общую скорость процесса и. Если и возрастает с повышением температуры в соответствии с законом Аррениуса (рис. 46) и температурный коэффициент > 1,5, то, как прав 1ло, лимитирующая стадия — химическая реакция, и процесс идет в кинетической области. Если же и растет с увеличением скоростей потоков реагирующих фаз, то лимитирующая стадия — это массообмен между фазами, и процесс идет во внешнедиффузионной области. На рис. 46 показано влияние температуры и скорости газового потока на кинетику процесса в системе Т—Г для обжига, горения, газификации. Из рис. 46 видно, что в области низких температур скорость процесса резко повышается с ростом температуры, так как определяющей стадией служит химическая реакция. В области высоких температур скорость химических реакций настолько возрастает, что процесс переходит в диффузионную область и общую скорость процесса лимитирует степень турбулизации газового потока (пропорциональная скорости газа гш ). Такой вид кривых зависимости скорости процесса или выхода продукта от температуры и скоростей реагирующих фаз (или от степени их перемешивания) характерен и для других гетерогенных систем. [c.109]

Сравнение онстант скорости для зерен различных размеров приводит к выводу, что изменение линейных размеров зерна примерно в два раза повышает константу скорости в 1,3—1,6 раза. Зависимость константы скорости от размеров зерна катионита вновь подтверждает диффузионный характер кинетики процесса, а относительно малые величины, характеризующие эту зависимость, говорят в пользу внешнедиффузионной кинетики. [c.28]

Вымываемая (активная) форма осадка образуется на участках зерен, омываемых основным потоком, а невымываемая (пассивная) — преимущественно в зонах вторичных течений и застойных зонах. Соотношение емкостей этих зон характеризуется параметром у = рао/рпо, причем экспериментально доказано, что у 1. э кинетика носит внешнедиффузионный характер. Отношение кинетических активностей этих зон фильтра больше единицы = Ра/Рп>1. Старение осадка, обусловленное свойствами периодических коллоидных структур и динамическим воздействием на него фильтрационного потока, учитывается в модели параметром Модель, соответствующая отмеченным особенностям процесса для случая разделения однокомпонентных суспензий, имеет вид [c.91]

Теперь необходимо определить время защитного действия слоя сорбента высотой И. Как отмечалось, при внешнедиффузионной кинетике процесса (который наиболее вероятен при сорбции в неподвижном слое) скорость суммарного процесса выражается зависимостью [c.152]

Таким образом, кипящий слой периодического действия является системой, позволяющей выяснить принципиальную возможность проведения процесса адсорбции в заданной системе адсорбтив — адсорбент и изучить кинетику процесса. При этом удается не только оценить порядки величин коэффициентов массообмена, но и установить характер лимитирующего диффузионного сопротивления и границы перехода от внешнедиффузионной к внутридиффузионной кинетике в зависимости, главным образом, от степени отработки слоя адсорбента и в некоторой мере — от гидродинамической обстановки процесса. Эти результаты являются особенно важными, так как применимы не только для периодического процесса, но и с известным приближением — для изучения массообмена в кипящих слоях непрерывного действия. [c.52]

Как видно из рис. 2.28, на котором представлены зависимости коэффициентов массообмена на каждой секции от степени насыщения адсорбента на тарелке т1 = аср/а(со) и от и/ыкр=1 увеличение скорости газа приводит к увеличению степени насыщения адсорбента на каждой тарелке. При этом при степенях насыщения т]>0,8 величины коэффициентов массообмена уменьшаются с увеличением степени насыщения адсорбента при переходе от верхних тарелок к нижним и практически не зависят от скорости газа, что объясняется преобладающим влиянием внутридиффузионной кинетики процесса. Напротив, при т)<0,8 величины эффективных коэффициентов массообмена практически не зависят от степени насыщения адсорбента, но увеличиваются с ростом скорости газового потока. Очевидно, что такой результат может быть объяснен определяющим характером внешнедиффузионной кинетики процесса при Т1<0,8. [c.67]

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]

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]

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]

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]

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

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 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]

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]

Процессы ионного обмена в сточных водах с малыми концентрациями загрязняющих ионов (порядка 10 М и менее) протекают по механизму внешнедиффузионной кинетики. [c.188]

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]

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]

Описанная модель процесса в кипящем слое хорошо объясняет многоликость этого процесса при различных условиях в кипящем слое могут быть реализованы самые разнообразные кинетические и гидродина.мические режимы. Кинетика, характерная для внешнедиффузионной области протекания реакций (см. гл. III, п. 2), осуществляется в кипящем слое за счет не только внеп1недиффузионного, но и межфазнодиффузионного торможения процесса в зависимости от области протекания реакции и интенсивности адсорбции реагентов в кипящем слое реализуются самые разнообразные гидродинамические режимы — от идеального смешения до идеального вытеснения. Следует особо отметить, что переход к кинетике типа внешнедиффузионной в кипящем слое не приводит к разогреву поверхности частиц, так как основная доля тепла реакции переносится не газовым потоком, а самими интенсивно движущимися твердыми частицами. [c.226]

Первую предельную область, в которой можно пренебречь влиянием макрокинетических факторов, называют кинетической областью, вторую — внешнедиффузионной. В интервале между ними лежит переходная область, кинетика процесса в которой выражается уравнением (VIII.6) в полном виде. [c.145]

Распространенным заблуждением является утверждение, что на участке кинетической кривой, соответствующем этой прямой линии, кинетика процесса является чисто внешнедиффузионной. На самом деле на этом участке влияние внутренней диффузии остается существенным, так как справедливо уравнение (VIII. 60), а не (VIII. 59). Выход на прямую означает переход процесса от неупорядоченного режима, в котором распределение концентрации в теле существенно определяется начальным распределением вещества, к регулярному режиму, определяемому лишь размерами тела и его диф( )узионными параметрами [13, 37] (рис. VIII. 13). [c.232]

В гл. 2 было показано, что для рассматриваемых моделей сорбционных процессов внешнедиффузионная кинетика для однокомпонентных систем описывается уравнением daidt == р [с — (а)], где (а) — функция, обратная изотерме. В этом случае совместно с уравнением материального баланса [c.140]

Краманович В. Ф. Исследование внешнедиффузионной кинетики процессов ионного обмена Автореф. дис.. .. канд. техн. наук. Новочеркасск Политехи, ин-т, 1970. 19 с. [c.226]

Результаты проведенных опытов при обмене ионов Н+ и Na+ раствора Na l показывают, что наложение пульсаций с частотой 50 гц и амплитудой 1 мм увеличивает коэффициент массопередачи в 1,5—2,5 раза. Это может явиться эффективным средством интенсификации ионообмена в случае внешнедиффузионной кинетики процесса. [c.102]

Эти различия прежде всего возникают из-за изменений в скорости массопередачи, связанных с характером движения жидкости в реакционном пространстве, поскольку перенос реагирующих масс к зоне реакции определяет концентрационные условия течения процесса. Однако турбулизация жидкости вызывает увеличение коэффициента массопередачи только тогда, когда внешнедиффузионные факторы играют существенную роль. При внут-ридиффузионной кинетике процессов, протекающих обычно во внутреннем пространстве пористых тел, влияние масштабов осуществляемого процесса сказывается незначительно. [c.75]

Движущей силой процесса сорбции из водных растворов является градиент химического потенциала сорбата. По достижении равенства химических потенциалов последнего в объеме раствора и в сорбенте наступает химическое равновесие. Лимитирующее влияние на скорость сорбции оказывают подвод сорбируемого вещества к зерну сорбента (внешний массоперенос) и перемещение его молекул внутри зерна пористого сорбента (внутренняя диффузия). Обычно во всех аппаратах и сооружениях сорбционной очистки воды путем турбулизации потоков и интенсивного подвода новых порций воды снимаются внешнедиффузионные ограничения, а единственной стадией, лимитирующей кинетику, является перенос вещества в транспортных порах, равномерно распределенных по всему объему зерна сорбента. Собственно акт сорбции — заполнение микропор — происходит столь быстро, что не влияет на кинетику процесса в целом [44, с. 36]. [c.36]

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 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]

Кинетический фактор обусловлен особенностями механизма и кинетики протекающего процесса. В окислении аммиака 4NH3 + 5О2 = 4NO + 6Н2О стехиометрическое соотношение реагентов 02 КНз = 1,25. Реакция протекает во внешнедиффузионной области и лимитируется переносом аммиака -его концентрация у поверхности катализатора мала. При стехиометрическом соотношении реагентов также мала будет концентрация кислорода. В этих условиях NH3 окисляется в основном до N2. Необходим избыток кислорода, чтобы он вытеснил аммиак с поверхности катализатора, и тогда последний окисляется преимущественно до NO. Необходим избыток кислорода, [c.249]

С целью интенсификации ионообменного процесса кроме макропористых катионитов, рекомендовано использовать микрогранулярные, по-верхностно-слоистые иониты, а также целлосорбенты [34]. При этом кинетика сорбции больших органических ионов может перейти из внутридиффузионной области во внешнедиффузионную, что сопровождается значительным ускорением процесса. [c.215]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология