Концентрации реагентов на поверхности раздела фаз

С5 МОЖНО выразить через концентрацию сд реагента А на поверхности раздела фаз газ —внешняя поверхность таблетки катализатора. Концентрацию сд можно определить через скорость внешней диффузии реагента А к поверхности таблетки, воспользовавшись уравнением Фика. Примем, что градиент концентрации в области пограничного слоя постоянен и равен (сз — Сд )/б, где б — толщина пограничного слоя. Тогда скорость внешней диффузии к поверхности таблетки катализатора будет равна [c.651]

Во многих случаях абсорбции, сопровождающейся мгновенной реакцией, первоначальная концентрация жидкого реагента значительно превышает концентрацию абсорбирующегося компонента на поверхности раздела фаз, так что скорость процесса лимитируется диффузией жидкого реагента по направлению к поверхно сти раздела. В таких случаях может иметь большое значение сопротивление массопереносу в газовой фазе это положение подробно будет обсуждено в разделе 9.1. [c.58]

В прошлом, в эпоху господства химического ремесла и мануфактурного производства, научное и практическое направления в химии были разобщены и проблемы, стоявшие перед наукой и производством решались изолированно. К концу XIX века и особенно в первые десятилетия XX века, обе ветви интегрировались в единую точную науку, целью которой стало всестороннее изучение общих химических, физических и технологических явлений в такой многофакторной системе, какую представляет производственный химический процесс. В этом процессе функционально связаны такие многочисленные параметры как температура, давление, тепловой эффект процесса, концентрация реагентов, скорость потока реагентов, поверхность раздела фаз, реакционный объем, состояние катализатора, степень превращения сырья в целевой продукт, выход продукта и другие. [c.36]

И1-3-2. Мгновенная реакция. В этом случае растворяемый газ мгновенно взаимодействует с растворенным реагентом. При этом под поверхностью газо-жидкостного раздела имеется плоскость, где концентрации обоих компонентов равны нулю, и скорость процесса определяется исключительно скоростью их диффузии к этой плоскости. Действительная кинетика реакций в таких случаях не имеет значения. Пусть первоначальная концентрация реагента повсюду одинакова и равна В , причем 2 молей его реагирует с одним молем растворенного газа. Профили концентраций будут подобны изображенным на рис. П1-5. [c.47]

Значения могут быть измерены при абсорбции газа раствором реагента, с которым он мгновенно реагирует (см. раздел У-14). Так, можно абсорбировать раствором кислоты аммиак из его смеси с воздухом или раствором гидроокиси натрия — двуокись серы также из ее смеси с воздухом. В любом случае, если концентрация реагента в растворе достаточно велика, скорость абсорбции единицей поверхности будет кдр, где р — парциальное давление абсорбируемого газа в массе газовой фазы. Таким путем по результатам измерений скорости абсорбции получают значение кд для данного абсорбируемого газа. [c.180]

В этом случае реакция протекает на поверхности раздела фаз газ — жидкость, где концентрация обоих реагентов равна нулю (рис. 1У-2, б). [c.144]

Каждая клетка организма представляет сложнейшую систему различных веществ (систему фаз), существенно влияющую на направление и скорость диффузии различных веществ. Изменение функционального состояния клетки, тесно связанное с общими регуляторными механизмами живых организмов, сопровождается изменением состояния фаз, их объемов, величины поверхности раздела между ними. Все это приводит к определенным изменениям в диффузии различных веществ. Интенсивность обменных реакций также оказывает регулирующее влияние на диффузию. Повышение обменных процессов усиливает использование диффундирующих реагентов и ведет к накоплению продуктов реакций, что, в свою очередь, повышает градиенты их концентраций и увеличивает диффузию. Понижение интенсивности обменных процессов действует в обратном направлении. [c.22]

Каталитическую активность гетерогенного катализатора характеризуют константой скорости реакции, отнесенной к одному квадратному метру поверхности раздела фаз реагентов и катализатора, или скоростью реакции при определенных концентрациях реагирующих веществ, отнесенной к единице площади поверхности. Промышленные катализаторы применяют в форме цилиндров или гранул диаметром несколько миллиметров. Гранулы катализатора должны обладать высокой механической прочностью, большой пористостью и высокими значениями удельной поверхности. Большую группу катализаторов получают нанесением активного агента, например платины, палладия, на пористый носитель (трегер) с высокоразвитой поверхностью. В качестве носителей применяют активированный уголь, кизельгур, силикагель, алюмогель, оксид хрома (П1 и другие пористые материалы. Носитель пропитывают растворами солей металлов, например Pt, Ni, Pd, высушивают и обрабатывают водородом при 250—500° С. При этом металл восстанавливается и в виде коллоидных частиц [л = (2 -f- 10) 10 м1 осаждается на поверхности и в порах носителя. Можно провести синтез катализатора непосредственно на поверхности носителя, пропитав носитель растворами реагентов, с последующей термической обработкой. Так получают катализаторы с металлфталоцианинами, нанесенными на сажу, графит и другие носители. Широко применяются металлические сплавные катализаторы Ренея. Их получают из сплавов Ni, Со, u, Fe и других металлов с алюминием в соотношениях 1 1. Сплав металла с алюминием, измельченный до частиц размером от 10" до 10" м, обрабатывают раствором щелочи, алюминий растворяется, остающийся металлический скелет обладает достаточной механической прочностью. Удельная поверхность скелетных катализаторов превышает 100 м г" . Такие катализаторы применяются в процессах гидрирования, восстановления и дегидрирования в жидкофазных гете рогенно каталитических процессах. [c.635]

В случае гетерогенного гомофазного процесса, идущего на поверхности раздела фаз, изменение объема реагентов само по се,бе не изменяет числа актов химического превращения. В этом случае скорость реакции обратно пропорциональна объему системы. В то же время увеличение поверхности 5 раздела фаз должно привести к увеличению числа актов химического превращения, т. е. к увеличению скорости реакции. Если в системе обеспечено достаточно интенсивное перемешивание и не создается градиента концентрации в пределах реактора, то скорость должна быть пропорциональна 5. Следовательно, в такой системе [c.36]

Константы к, т, п. .. называют кинетическими параметрами. Уравнение (ХУП. 11) в случае гомогенных реакций характеризует действующие концентрации в объеме. Это же уравнение в гетерогенных реакциях определяет действующие поверхности, так как число реагирующих частиц зависит от числа поверхностных вакансий, на которые эти частицы попадают. Определять число действующих вакансий следует из объемной концентрации реагентов с помощью тех или иных выражений адсорбционного равновесия (в предположении что скорость адсорбции не является лимитирующей). В разделе (ХУП. 5) мы покажем, как получается выражение скорости сложной реакции, механизм которой установлен достаточно точно. [c.225]

Если лимитирующими стадиями электродного процесса являются доставка реагентов к поверхности электрода и отвод продуктов реакции путем диффузии, то происходит изменение концентрации раствора электролита или самого электрода у поверхности раздела фаз по сравнению с концентрацией веществ внутри объема фаз. В таком случае поляризация называется концентрационной, а перенапряжение — диффузионным. При замедленности других стадий электродного процесса рассматривают перенапряжение этих стадий. [c.328]

Каталитическую активность гетерогенного катализатора характеризуют константы скорости реакции, отнесенной к одному квадратному метру поверхности раздела фаз реагентов и катализатора, или скорость реакции при определенных концентрациях реагирующих веществ, отнесенная к единице площади поверхности. [c.297]

Скорость таких реакций в отличие от гомогенных зависит как от химических, так и от физических факторов. К первым относится темп взаимодействия на границе фаз, ко вторым — величина поверхности раздела фаз и быстрота переноса вещества из объема к поверхности раздела фаз и от нее в объем. Процесс можно расчленить на три последовательные стадии — диффузия реагента (реагентов) к зоне взаимодействия, химическая реакция, удаление продукта (продуктов ) процесса. Диффузионный поток будет тем интенсивнее, чем больше окажется разность между концентрацией реагентов в данной точке Со и в зоне взаимодействия а также коэффициент диффузии О и чем меньше толщина слоя б, через который совершается массопере-дача. Если за рассматриваемый промежуток времени расходуется столько данного вещества (веществ), сколько доставляется его к поверхности раздела фаз (стационарный режим), то [c.153]

Многие химические процессы, имеющие большое значение в технике, относятся к числу гетерогенных реакций горение твердого и жидкого топлива (например, С + Ог = СОг), химическая и электрохимическая коррозия металлов и сплавов (например, Zn + + Va Ог-> ZnO) и т. п. Реакция в гетерогенной системе осуществляется на поверхности раздела между фазами. Чем больше эта поверхность, тем больше вероятность столкновения молекул реагирующих веществ, находящихся в разных фазах. Поэтому скорость гетерогенного химического взаимодействия при постоянной температуре зависит не только от концентрации газообразных (или жидких) реагентов, но и от площади поверхности раздела между фазами 5. [c.118]

Рассмотрим гетерогенную химическую реакцию, которая имеет первый порядок и протекает стационарно. Предположим, что в суммарном процессе можно выделить лишь две последовательные стадии собственно химическую [-еакцию и процесс диффузии, которым обеспечивается необходимый транспорт реагентов к поверхности (для простоты считаем, что отвод продуктов реакции происходит очень быстро и его можно не учитывать). Вследствие стационарности процесса не происходит накопления исходных веществ или продуктов реакции, поэтому скорости обеих стадий должны быть одинаковы, следовательно, йс = р (Со — с). Найдем отсюда концентрацию с вещества на поверхности раздела фаз и вставим в уравнение скорости реакции первого порядка [c.261]

Пример 1. Скорость горения угля в воздухе (С + О2) может быть рассчитана как и = о Состояние поверхности раздела фаз, естественно, влияет на скорость реакции и учитывается значением константы скорости реакции. При избытке кислорода его концентрация остается практически постоянной, и тогда V = о - Такая реакция имеет нулевой порядок, т. е. скорость не зависит от концентрации реагентов, так как они постоянны. К реакции нулевого порядка можно отнести и взаимодействие натрия с водой, взятой в избытке [c.176]

Разработанная Монтерналем [41] схема также облегчает эту работу. Из расчетов получаем долю полностью используемой поверхности. В рамках предположения о реакции первого порядка по жидкому или газообразному реагенту величина этой доли пропорциональна средней концентрации на поверхности раздела. Значение ед можно получить, вычитая из единицы эту величину. [c.162]

Из рис. 12 видно, что в окрестности границы раздела наблюдается некоторое истощение жидкого реагента, но значение Ь в жидкой фазе повсюду конечно. На поверхности раздела градиент концентраций с1Ь1с1х = О, так как жидкий реагент тредпола-гается нелетучим. [c.68]

Третье граничное условие вытекает из факта (принимаемого в большинстве случаев) нелетучести реагента, который таким образом не переходит через границу раздела из жидкости в газовую фазу. Следовательно, согласно уравнению (1,1), градиент концентрации реагента должен быть равен нулю при д = 0. Единственное исключение возможно при условии, что реагент мгновенно прореагирует по достижении поверхности. Тогда, как уже говорилось выше, у границы раздела фаз будет скачок градиента концентрации компонента, т. е. градиент может быть конечным в любой точке, не лежахцей на поверхности, но обращается в нуль на самой поверхности (см., например, раздел III-5-6). [c.24]

При фиксированных значениях параметров процесса концентрации реагентов и температура в реакторе определяются совместным решением уравнений (VII.2), (VII.5) или (VII.7), (VII.8). Легко заметить, что эти уравнения полностью эквивалентны уравнениям материального и теплового балансов на внешней равнодоступной поверхности катализатора (см. раздел II 1.3). oглi нo полученным там результатам, при определенных условиях система уравнений материального и теплового балансов может иметь несколько решений, соответствующих однозначно заданному набору характерных параметров процесса. Появление множественных режимов возможно в случае, когда реакция ускоряется одним из ее продуктов или тормозится одним из исходных веществ, а также в случае экзотермической реакции со значительным тепловым эффектом. В этих условиях при плавном изменении температуры исходной смеси или теплоносителя температура реактора изменяется скачком в критических точках перехода между режимами поэтому на графике зависимости Т от Т появляется характерная гистерезисная петля (как на рис. III.4). Заметим, что, в отличие от процессов на внешней поверхности зерна, при проведении процесса в реакторах идеального смешения возможна ситуация, когда не только промежуточный, но и один из крайних режимов становится неустойчивым. Рассуждения, основанные на анализе стационарных уравнений, которые привели к условию неустойчивости (III.51), доказывают только неустойчивость промежуточного режима, но еще не свидетельствуют об устойчивости тех режимов, для которых неравенство (III.51) не удовлетворяется. Более того, существует область значений параметров процесса, в которой имеющийся единственный стационарный режим реактора [c.277]

Сд — концентрация жидкого реагента у поверхности раздела с, — концентрация этого же реагента в состоянип равновесия S — поверхность контакта реагентов в системе жидкость — твердое тело (межфазная поверхность). [c.332]

Считая реакционным пространством в гетерогенных системах поверхность раздела между фазами, кинетическая теория гетерогенных химических реакций широко использует понятие поверхностной концентрации реагента Сз. Поверхностная концентрация измеряется числом молей реагирующего вещества, приходящимся на единицу реакционной поверхности, и выражается в моль/м или в моль/см . Скорость гетерогенной химической реакции может измеряться из>1ененйём1юйер, н0стной концентрации одного из реагентов (исходного вещеет за. единицу времени и [c.119]

Различают гомогенный (однородный) и гетерогенный (неоднородный) катализ. При гомогенном катализе катализатор и реагенты находятся в одной и той же фазе (жидкой или газовой). Для гомогенного катализа скорость химической реакции пропорциональна концентрации катализатора. При гетерогенном катализе реагирующие вещества и катализатор находятся в разных фазах, т. е. между катализатором и реагирующими веществами имеется поверхность раздела. При этом катализатор — твердое вещество, а реагирующие вещества — жидкости или газы. Например, добавление небольшого количества диоксида марганца Мп02 (твердая фаза) в качестве катализатора к Н2О2 приводит к его быстрому и бурному разложению [c.26]

Химическая кинетика и расчеты промышленных реакторов Издание 2 (1967) -- [ c.173 , c.174 ]

Химическая кинетика и расчеты промышленных реакторов Издание 2 (1967) -- [ c.173 , c.174 ]

Химическая кинетика и расчеты промышленных реакторов (1964) -- [ c.180 , c.181 ]

Химическая кинетика м расчеты промышленных реакторов Издание 2 (1967) -- [ c.173 , c.174 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология