Реакция растворения газа в жидкости

Qo — количество газа, которое абсорбировалось бы прп отсутствии истощения реагента в жидкости, моль/см т — скорость реакции растворенного газа А, отнесенная к единице объема жидкости, моль см сек) [c.14]

У1-2-2. Очень медленные реакции. Если реакция достаточно медленна, то вся жидкость становится и остается насыщенной непрореагировавшим газом (концентрация которого соответствует его парциальному давлению над жидкостью), и реакция растворенного в жидкости газа является истинно гомогенной. В таких условиях концентрация газа в жидкости отвечает его растворимости (с учетом влияния на нее других веществ, растворенных в жидкости, в соот ветствии с изложенным в главе I), и скорость дальнейшего погло щения газа равна скорости гомогенной реакции в жидкой фазе Скорость реакции г, отнесенная к единице объема жидкости, опре деляется скоростью поглощения газа, деленной на объем жидкости Этот метод, детально рассмотренный Диксоном применялся для исследования кинетики ряда реакций. [c.166]

Одной из причин отклонений абсорбционного равновесия от закона Генри является реакция растворенного газа с компонентами жидкости. Зная равновесие реакций, которые происходят в жидкости, можно вывести уравнение равновесия. [c.452]

Изменение, сопровождающее сгущение 1 г-мол. насыщенного пара в раствор, может быть рассматриваемо как сумма двух превращений перехода обоих газов в жидкое состояние и химической реакции растворения полученных жидкостей в большом количестве раствора, с которым пары находятся в равновесии. [c.245]

Проведем теперь кинетическое описание системы, в которой наряду с растворением протекает реакция растворенного газа А с растворенным в жидкости реагентом В. Будем учитывать также изменение концентрации реагента А в газовом потоке в результате протекания реакции. [c.261]

В этой главе рассматривается диффузия газов в неподвижные жидкости, в которых отсутствуют конвективные перемещения, способствующие переносу растворенного газа. Изучение диффузии в неподвижных жидкостях, во-первых, представляет самостоятельный интерес, так как экспериментальные исследования, проведенные в условиях практически неподвижной жидкости, позволяют, как показано в главе IV, получить много полезной информации о газожидкостных реакциях. Во-вторых, как показано в главе V, отправной точкой для моделей процесса абсорбции перемешиваемыми жидкостями является случай с неподвижной жидкостью. [c.42]

Те же рассуждения могут быть использованы для установления, сводится ли абсорбционный процесс к режиму псевдо-т-го порядка или к мгновенному . Реакция имеет псевдо-т-й порядок, если концентрации всех реагентов, кроме растворенного газа, фактически постоянны в массе жидкости, ому случаю соответствует условие У М Ес- Если У М У/ Ес та реакцию можно рассматривать как мгновенную, когда скорость процесса полностью лимитируется диффузией. [c.70]

Когда ЛГ —> оо, Л —> О и выражение (У,9б) превращается в уравнение (У,36), характерное для необратимой реакции первого порядка при отсутствии в массе жидкости растворенного газа. [c.127]

Температура может возрастать, во-первых, за счет выделения теплоты растворения газа, происходящего у поверхности жидкости, во-вторых, теплоты реакции, выделяющейся в реакционной зоне, расположенной ниже поверхности раздела фаз. Суммарное повышение температуры может быть без труда рассчитано, как показано ниже, на основе пленочной модели и модели Данквертса для физической абсорбции, реакции первого порядка и мгновенной реакции. [c.138]

У-13-4. Сопоставление пленочной модели и моделей поверхностного обновления. Из анализа уравнений (V, 145)—(V, 156) видно, что выражения, полученные на основе модели Данквертса, содержат, в отличие от полученных для пленочной модели, отношение У уЮ . Так как V то с помощью модели Данквертса устанавливается значительно большее повышение температуры за счет тепла абсорбции и реакции. Это является следствием того, что согласно моделям обновления поверхности глубина проницания, или пенетрации, тепла в жидкость во время экспозиции газу много больше глубины пенетрации растворенного газа из-за значительного превышения величины коэффициента температуропроводности у величины коэффициента молекулярной диффузии Од. Это означает, что в пленочной модели толщина пленки при передаче тепла должна быть больше толщины диффузионной пленки Для передачи вещества [c.141]

Приведенное выше уравнение (VI,2) применимо и для расчета очень медленных реакций. Скорость реакции в массе жидкости составляет Уг Л , Б , где У — объем жидкости, а г Л , В — скорость реакции в единице объема, когда концентрации растворенного газа и реагента составляют соответственно Л и В . Значит, доля абсорбированного газа, вступающего в реакцию до того как жидкость выйдет из абсорбера, будет незначительной, если [c.155]

VI-1-2. Медленные реакции. В этом случае до удаления из абсорбера реагирует заметное количество абсорбированного газа (т. е. при реакции первого порядка величина не намного меньше единицы), но лишь незначительная доля абсорбированного газа реагирует в диффузионной пленке. Такой процесс представляет собой физическую абсорбцию, за которой следует реакция в массе жидкости или удаление растворенного газа из системы с потоком этой жидкости. Таким образом [c.156]

В таких условиях коэффициент массоотдачи достаточно велик, чтобы поддерживать жидкость практически насыщенной растворенным газом, несмотря на его удаление с жидким потоком и в результате реакции протекающая реакция поэтому фактически гомогенна. Левая часть неравенства (VI, 15) выражает соотношение между толщиной пленки и объемом жидкости, имеющим единичную площадь межфазной поверхности. В случаях, представляющих практический интерес, к ( не намного меньше единицы. Тогда условие (VI, 15) просто отражает очевидное требование если жидкость равномерно насыщена газом, то для того, чтобы количество газа, подвергшееся реакции в пленке, было значительно меньше его количества, реагирующего в объеме жидкости, объем пленки должен быть намного меньше объема всей жидкости. [c.158]

Рассмотрим теперь условия, при которых концентрация Л растворенного газа в массе жидкости может снизиться до нуля, в то время как реакция слишком медленна, чтобы заметное количество [c.159]

У1-2-3. Медленные реакции. В этом случае реакция слишком быстра, чтобы выполнялось условие (VI,35), и концентрация Л растворенного газа в массе жидкости существенно ниже, чем величина А в то же время растворяемый газ не реагирует в заметной степени при переносе через диффузионную пленку. Для необратимой реакции первого порядка условие, соблюдение которого обеспечивает справедливость последнего допущения, можно найти, подставив 1/г = О (т. е. бесконечное время пребывания в периодическом процессе) в уравнение (VI, 13). Тогда [c.167]

Если кинетика реакции сложна, точный математический анализ невозможен. Однако обычно можно воспользоваться следующей проверкой правомерности предположения о квазистационарности процесса. Сначала интегрируют уравнение (VI,45), принимая постоянной величину В . При этом время, необходимое для того, чтобы концентрация растворенного газа А в массе жидкости возросла от нуля до определенного значения Л , равно [c.170]

Пены — концентрированные дисперсные системы типа Г/Ж — имеют значительно большее распространение и значение, чем га- зовые эмульсии. Они могут быть получены как диспергационными, так и конденсационными методами. Пена получается при барбота-же газа в жидкость из узкого отверстия — струя газа разрывается, образуя пузырьки. Пена образуется и при механическом перемешивании газа с жидкостью. Это можно наблюдать прн флотации, стирке и других процессах. Примерами конденсационного метода являются образование пены при пользовании пенным огнетушителем, в газированных напитках, насыщенных СО2. В этих системах пузыри газов образуются в виде новой фазы в результате химической реакции или выделения растворенного газа при повы-щении температуры или уменьшении давления. Устойчивость пен, как и эмульсий, обеспечивается с помощью стабилизаторов, в ка честве которых применяются ПАБ. [c.187]

Быстрые реакции. Как и для проточного абсорбера, можно считать, что если реакция достаточно быстра, чтобы заметная доля абсорбируемого газа реагировала в пленке, концентрация непрореагировавшего газа в массе жидкости будет ничтожно малой (в случае необратимой) или близкой к равновесной (в случае обратимой реакции). Состав массы жидкости, выраженный концентрацией вещества В, реагирующего с растворенным газом, изменяется во времени. Если в первоначальный момент он равен В° (0), а в момент времени I его значение В (О, то [c.172]

Достаточная (хотя и чрезмерно строгая) проверка может быть проведена и с помощью более простого расчета. Он состоит в определении концентрации растворенного газа на выходе жидкости из абсорбера при полном отсутствии химического превращения с последующей оценкой степени прохождения реакции в аппарате при условии, что концентрация во всех его точках столь же велика, как и на выходе. [c.186]

Второе применение уравнения практически важно в тех случаях, когда прямое определение k a по данным физической абсорбции затруднено. Это может быть при достижении на одном из концов колонны условий, весьма близких к равновесным, что требует крайне точного измерения концентрации для определения k a. Тогда к жидкости следует добавить реагент такого типа и концентрации, чтобы масса жидкости поддерживалась в состоянии равновесия (предпочтительнее — с нулевой концентрацией непрореагировавшего растворенного газа) без заметного протекания реакции в диффузионной пленке. Надо лишь проявлять осторожность при выборе абсорбента с тем, чтобы обеспечить одновременное выполнение обоих условий. [c.189]

Аргументы, используемые для вывода соответствующих соотношений при абсорбции без химической реакции [уравнения (111,7), (111,8), (V,l), (V,4), (V,5) и (V,9)], в равной мере приложимы и к анализу десорбции. Единственное различие состоит в том, что концентрация А° растворенного газа в массе жидкости больше, чем концентрация А у поверхности, и что скорость абсорбции вместо положительной становится отрицательной. Таким образом, для десорбции из перемешиваемой жидкости справедливо выражение [c.265]

В случае десорбции мы имеем дело с реакциями, в ходе которых растворенный газ образуется, а не потребляется. Используя применительно к десорбции те же аргументы, что и при обсуждении проблем абсорбции (см. раздел VI-1-3), можно показать, что при достаточно высокой скорости химической реакции скорость десорбции оказывается существенно выше, чем она была бы при отсутствии реакции, а масса жидкости будет находиться в равновесии. Если условия равновесия в массе жидкости не обеспечиваются, то скорость процесса выражается уравнением (Х1,1) для физической десорбции. [c.265]

Рассмотрим случай, когда в массе жидкости выполняются равновесные условия и концентрация растворенного газа равна А . Растворенный газ находится в равновесии с реагентами, при нарушении которого появляются новые порции растворенного газа. Реакции, таким образом, обратимы. [c.265]

Кинетический режим окисления. Окислению углеводородов в жидкой фазе предшествует процесс растворения кислорода. Для протекания реакции в кинетическом режиме необходимо, чтобы скорость растворения кислорода намного (в 10 или более раз) превышала скорость окисления. Процесс растворения кислорода ускоряется перемешиванием. В зависимости от способа перемешивания и удельной поверхности раздела фаз газ — жидкость [c.55]

Большинство химических реакций промышленного значения протекают между газообразным реагентом и реагентом, находящимся в жидкой фазе. Гетерогенные реакции в системе газ — жидкость происходят только в жидкой фазе, при этом для осуществления реакции необходимо, чтобы газообразный реагент был предварительно растворен в жидкой фазе. [c.137]

Допустим, что в некотором элементарном объеме неподвижной жидкости, ограниченной поверхностью раздела фаз Р, протекает химическая реакция между веществом А, растворенным в жидкости, и веществом В, переходящим из газа в жидкость. Условно сте-хиометрическое уравнение такой реакции можно записать в виде [c.31]

Особенности гетерогенных процессов. Гетерогенными называются процессы, происходящие на поверхности раздела соприкасающихся фаз. Сюда относятся такие химические процессы, как горение топлива, окисление металлов кислородом воздуха, реакции, протекающие на поверхности катализаторов, а также многие физические процессы растворение газов и твердых тел в жидкостях, кристаллизация чистых жидкостей и растворов и др. [c.259]

Рассмотрим особенности суммарного процесса взаимодействия на примере простой системы газ — жидкость. Будем считать, что процессы конвекции и принудительного перемещения отсутствуют, а концентрации компонентов реакционной смеси в газовой фазе постоянны. Примем, что реакция может протекать на поверхности раздела фаз. Возможны стадии этого процесса диффузия газа к поверхности раздела фаз, его адсорбция на поверхности раздела фаз, растворение адсорбированного газа в жидкости. Очевидно, что при наличии газообразного продукта реакции указанная последовательность стадий реализуется и в обратном направлении. Приведенное разделение стадий в известной мере условно, поскольку, например, адсорбция и особенно растворение могут одновременно являться и актом химической реакции. [c.163]

Приведенные формулы, строго говоря, относятся к случаю чисто физического растворения газа жидкостью, т. е. поглощения, не сопровождаемого химическими реакциями. У поверхности соприкосновения фаз имеется тонкий слой газа (газовая пленка) и слой жидкости (жидкостная пленка), прохождение (перенос) через которые молекул газа определяется скоростью диффузшь [c.223]

Здесь ае — концентрация А, которая была бы при равновесии с жидкостью данного локального состава (см. главы П и X). В предельном случае, когда концентрации всех компонентов, кроме А, постоянны в объеме, величину можно считать равной Ае,т. е. концентрации растворенного газа А при равновесии с основной массой жидкости (см. раздел П1-5-1). Решение уравнения диффузии, осложненной реакцией, в этом случае будет таким же, что и для необра- [c.67]

Обращаясь к модели Хигби, получим выражение для скорости абсорбции, сопровождаемой необратимой реакцией первого порядка в неустановивщихся условиях (для случая равенства нулю концентрации растворенного газа в массе жидкости), из уравнения (111,12) [c.111]

V-7-2. Модель Хигби. Коэффициент ускорения для этого случая может быть выражен уравнениями (111,75) и (111,76), представленными в разделе II1-5-1. В том же разделе рассмотрен случай, когда реакция имеет псевдопервый порядок в отношении концентрации растворенного газа, а концентрации других реагирующих веществ (кроме растворенного газа) остаются практически неизменными, вследствие чего скорость обратной реакции одинакова во всех точках. В таком случае могут быть использованы соответствующие уравнения (111,11) или (111,12) для описания необратимой реакции первого порядка при подстановке в них вместо Л разности (Л — Л,) [где Ле — равновесная концентрация растворенного газа Л в массе жидкости]. Соответствующий пример приведен в разделе III-5-1. [c.126]

Число реагентов В и продуктов реакции Р может быть любым 1 моль растворенного газа реагирует стехиометрически с молями В , 2з молями 2 и т. д., образуя при этом Ух молей Р , у молей Р и т. д. Концентрации у поверхности равны Л Бь Р 1 и т. д., а в массе жидкости А°, В, Р и т. д. Так как равновесие устанавливается и у поверхности, и в массе жидкости, то [c.128]

VI-1-1. Физическая абсорбция и очень медленные реакции. В этих случаях количество растворенного газа, реагирующее в абсорбере, равно нулю или значительно меньше количества, абсорбированного физически и вынесенного из аппарата потоком жидкости в непрореа-гировавшем виде. Скорость абсорбции при отсутствии сопротивления со стороны газовой фазы равна [c.154]

Если к х не намного меньше единицы, т. е., когда значительная доля растворенного газа вступает в реакцию до удаления из абсорбера, приведенные выше неравенства становятся аналогичными относящимся к беспроточному абсорберу (этот случай детальнее будет рассмотрен ниже). Основное различие между этими двумя случаями состоит в том, что условия для снижения концентрации Л почти до нуля без заметного протекания реакции в пленке более легко достигаются в проточном абсорбере. Концентрация Л в массе жидкости здесь поддерживается низкой не только из-за реакции, но и вследствие протока жидкости через абсорбер (жидкость полностью за- [c.160]

VI-1-3. Быстрые реакции. Когда реакция, в которую вступает растворенный газ, медленна (в том смысле, который обсуждался в предыдущем разделе), скорость диффузии непро-реагировавшего газа из пленки в массу жидкости практически такая же, как и скорость его диффузии в пленку от поверхности жидкости. Профиль концентрации А в пленке выражается прямой линией (пунктирная прямая ВС на рис. VI- ). Если реакция достаточно быстра, чтобы количество абсорбируемого газа, реагирующего в пленке, было сопоставимо с тем, что переносится в непрореагировавщем виде в массу [c.161]

Важно быть уверенным, что жидкость полностью насыщена газом и концентрация растворенного газа не снижается в ходе реакции. Получим критерий, отвечающий соблюдению такого условия. Если поверхность между газом и жидкостью, отнесенная к единице объема жидкости, составл5 т а, а наблюдаемая скорость абсорбции единицей объема жидкости На, то [c.166]

Таблица 2. Условия практического отсутствия реакции в пленке и незначительности концентрации свободного растворенного газа в массе жидкости для беспроточного абсорбера

Рассмотрим случай, когда реакцией в пленке можно пренебречь, но скорость реакции достаточно велика для поддержания химического равновесия в массе жидкости, т. е. Л = Ае (Ае — концентрация растворенного газа Л, соответствующая этому равновесию). Тогда уравнения (VIII,2) и (VIII,3) принимают вид [c.187]

VIII-1-4. Быстрые реакции. В этом случае реакция в пленке протекает в заметной степени, и скорость абсорбции существенно больше скорости физической абсорбции при тех же А и Л . Наиболее важный вывод, который можно сделать применительно к насадочным колоннам на основе проведенного в главе VI обсуждения процессов в проточных абсорберах, заключается в том, что если реакция достаточно быстра для существенного ускорения абсорбции по сравнению с чисто физическим процессом, то концентрация растворенного газа в массе жидкости будет близка к равновесному значению по отношению к условиям в этой массе. В то же время, если концентрация растворенного газа в массе жидкости существенно выше равновесного значения, то абсорбция лимитируется физической массоотдачей. Этот вывод связан с принятием условия о значительном превышении объема жидкости над объемом диффузионной пленки. Как было показано выше, такое условие, по-видимому, выполняется для насадочных колонн. [c.191]

Различают физическую абсорбцию и хемосорбцию. При физической абсорбции растворение газа в жидкости не сопровождается химической реакцией или, по крайней мере, влиянием этой реакции на скорость процесса можно пренебречь. Вследствие этого физическая абсорбция не сопровождается тепловым эффектом. Если в этом случае начальные потоки газа и жидкости незначительно разлитаются по температуре, то такую абсорбцию можно рассматривать как изотермическую. С этого наиболее простого случая начнем рассмотрение расчета процесса абсорбции. [c.102]

Для хемосорбционных процессов, когда, например, растворенный газ реагирует с жидкостью, равновесие определяется с использованием константы химической реакции. Так, в простейщем случае, если в жидкой фазе идет обратимая реакция между абсорбируемым компонентом А и активным веществом поглотителя В с образованием продукта D (А + В D) и если система следует закону Генри (при небольших концентрациях раствора), то константа фазового равновесия г]з определяется по формуле [c.154]

Иногда пены получаются конденсационным методом как результат образования газообразных продуктов реакции или выделения растворенного в жидкости газа. Например, вспенивание теста ( тесто подходит ) при брожении дрожжей в нем или в результате разложения бикарбоната натрия или аммония, образование пены при изготовлении пенопластов в результате разложения или испарения порообразователей, вспе нивание бетона водородом, образующимся от взаимодействия алюминиевой пудры с присутствующими в бетоне щелочными веществами, при изготовлении пенобетона. [c.288]