Гетерогенные процессы коэффициент скорости

Скорость химических реакций с повышением температуры резко растет. Для гетерогенных реакций температурный коэффициент скорости обычно ниже, чем для гомогенных, так как при этом накладывается влияние других факторов, и наиболее медленной стадией процесса является не сама химическая реакция, а процессы диффузии, адсорбции и т. п. Зависимость скорости гомогенной реакции от температуры приближенно описывается эмпирическим правилом Вант-Гоффа при нагревании на 10° константа скорости увеличивается в два-четыре раза, т. е. [c.338]

Гетерогенные процессы, сопровождаемые химической реакцией, могут быть трех типов 1) когда реакция протекает на поверхности раздела фаз, этот тип характерен для процессов с участием твердой фазы Т — Ж Т—Г Г — Ж — Т и др. 2) когда реакции протекают в объеме одной из фаз после переноса в нее вещества из другой такие процессы наиболее распространены и могут идти с участием любых фаз в системах Г — Ж, Ж — Ж (несмешивающиеся), Т — Ж, Г — Ж—Т и др. 3) когда реакция происходит на поверхности вновь образующейся фазы этот тип возможен для процессов взаимодействия твердых фаз. Если гетерогенный процесс идет в кинетической области, то для первых двух указанных типов справедливы законы кинетики гомогенных процессов. При этом скорость процесса лимитируется скоростью химических реакций, описывается кинетическими уравнениями реакций, порядок которых зависит от числа и природы реагентов. Для кинетики гетерогенных процессов в диффузионной области характерны следующие особенности а) сравнительно малые величины условной энергии активации б) сравнительно малое влияние температуры на скорость процесса, что видно хотя бы из значений температурных коэффициентов диффузии, которые для жидкостей и газов колеблются в пределах 1,1—1,5 (если только повышение температуры не меняет фазового состояния реагентов) в) большое влияние турбулизации системы (перемещивания) на скорость процесса. [c.153]

Сложный химический процесс взаимодействия водорода с кислородом, представляемый брутто-уравнением (4.1), имеет ряд специфических особенностей. Его максимальный механизм относительно малоразмерен, а компоненты немногочисленны и имеют достаточно простое строение, что позволяет провести несложные оценки значений всех коэффициентов скорости элементарных стадий. Основные особенности процесса в той или иной мере присущи другим аналогичным процессам, и трудно назвать какую-либо особенность горения газов вообще, не присущую этому процессу в частности. В этом смысле универсальность процесса окисления водорода просто поразительна. Например, в зависимости от начальной температуры и стехиометрии ведущий механизм процесса может быть цепно-тепловым, цепным разветвленным, цепным неразветвленным и даже неценным (тепловым) в зависимости от начального давления процесс может иметь либо гомогенный, либо гомогенно-гетерогенный характер в зависимости от начальных температур и давления процесс может демонстрировать один, два, три и даже четыре предела самовоспламенения ( четвертый предел носит вы-роноденный характер) и т. д. [c.247]

Процесс, в котором наиболее медленной стадией является подвод реагирующих компонентов или отвод продуктов реакции, протекает в диффузионной области. Это характерно для гетерогенных систем. Константа скорости процесса к в этом случае определяется как к = 0 8, где О — коэффициент диффузии б — толщина диффузионного слоя, зависящая от многих переменных. Для ускорения процессов увеличивают диффузию путем усиленного перемешивания, повышения скорости потоков взаимодействующих фаз, изменения условий, влияющих на вязкость, плотность и другие физические свойства среды. [c.90]

Первая реакция протекает в кинетической, вторая — в диффузионной области, так как температурный коэффициент скорости химической реакции всегда в 2—3 раза больше соответствующего коэффициента скорости диффузии. 1.4. Согласно представлениям Баландина, лимитирующими при гетерогенном каталитическом взаимодействии могут быть или адсорбция исходных веществ на поверхности катализатора, или десорбция с этой иоверхности продуктов реакции сам же процесс химического взаимодействия не является замедленным. [c.114]

Коэффициент диффузии. Гетерогенную реакцию можно разбить на несколько стадий 1) подход вещества к поверхности, 2) адсорбция, 3) реакция, 4) удаление продуктов. Любая из этих стадий может определять скорость реакции. Если лимитирующими является первая и четвертая стадии процесса, то скорость этого процесса зависит от диффузии поэтому кинетические процессы такого типа называются диффузионными процессами. Большое значение имеют диффузионные явления в таких процессах, как испарение жидкостей на воздухе или в среде других газов, растворение вещества в разных растворителях и т. п. Скорость этих процессов определяется скоростью диффузии. [c.422]

При повышении температуры лимитирующая стадия и соответственно механизм гетерогенного процесса могут измениться. Это связано с разным характером зависимости константы скорости химической реакции и константы скорости кц ди( )фузнонного процесса от температуры и с разной величиной их температурных коэффициентов. Константа скорости химической реакции в соответствии с уравнением (VIII, 116) имеет вид [c.374]

В гомогенных системах (газы, жидкие растворы) молекулярная или турбулентная диффузия, обеспечивающая массопередачу компонентов и их контакт, происходит быстро, и процессы лимитируются скоростью химических взаимодействий (кинетический режим). Для гетерогенных систем (газ—жидкий раствор Г—Ж, газ—твердое вещество Г—Т, жидкость—твердое вещество Ж—Т и для более сложной системы газ—раствор—твердое вещество) чаще лимитирует скорость процесса диффузия — процесс протекает в диффузионном режиме. Причем, по маршруту протекания процесса выделяют стадию с меньшим коэффициентом диффузии, значение которого определяет константу скорости [c.195]

Для делигнификации древесины необходимо не только фрагментировать сетку лигнина и освободить его от связей с углеводами, но и создать в древесине достаточно развитую капиллярную систему для обеспечения проникновения реагентов и вывода продуктов, сообщить лигнину гидрофильные свойства и растворить продукты деструкции лигнина. На делигнификацию древесины в значительной степени влияют пути и скорости проникновения химических реагентов в клеточную стенку. Имеются два различных механизма движения варочных реагентов проникновение вместе с варочным раствором в пустоты древесины на стадии пропитки древесины диффузия реагентов из варочного раствора в воду, содержащуюся в древесине, под влиянием градиента концентрации. Поскольку коэффициент диффузии в жидкостях и твердых материалах невелик, скорость диффузионного процесса ниже скорости пропитки древесины. При варке реагенты, поступившие в древесину при пропитке, быстро расходуются при повышении температуры. Далее реагенты вводятся в щепу диффузией. Варочные процессы относятся к гетерогенным процессам, при которых возможны различные топохимические эффекты, обусловленные надмолекулярной структурой клеточных стенок и микроструктурой древесины, влияющими на скорость диффузии реагентов и продуктов реакций. Задержка в поступлении реагентов может привести к нежелательным процессам, что следует учитывать при составлении режима варки. [c.463]

Для гомогенных систем константу скорости процесса часто трактуют как константу скорости химической реакции. Для гетерогенных систем константа скорости процесса адекватна коэффициенту скорости массопередачи (или просто коэффициенту массопередачи). Реакции с различным порядком описывают разными кинетическими уравнениями [18, 19, 105, 140, 213]. [c.200]

Для гетерогенных процессов именно диффузия, как правило, лимитирует скорость процесса и определяет коэффициент массопередачи [c.58]

Перенос вещества и тепла зависит от условий взаимодействия фаз (скоростей и направлений потоков, конфигурации поверхностей) и их транспортных свойств (коэффициентов диффузии, теплопроводности, вязкости). Условия реакции есть результат перераспределения концентраций и температур вследствие одновременного протекания химической реакции и явлений переноса, т. е. гетерогенный процесс является многостадийным. Условия реакции можно выразить через условия процесса, которые заданы или известны, которые можно измерять или наблюдать . [c.64]

Влияние давления. Увеличение давления при постоянстве других факторов способствует переходу гетерогенного процесса в диффузионную область, а уменьшение — в кинетическую. Это подтверждается уравнением (У,24), которое показывает, что коэффициент диффузии в газовой фазе обратно пропорционален давлению. С другой стороны, согласно уравнениям Фрейндлиха (IV, 1) и Ленгмюра (IV, 15), при увеличении давления увеличивается поверхностная концентрация адсорбированных газов, поэтому повышается скорость реакции на поверхности раздела фаз. Поскольку изменение давления изменяет константы скоростей диффузионных и кинетических стадий в противоположных направлениях, увеличение давления, вызываюш,ее уменьшение и увеличение Кк, переводит процесс в диффузионную область. [c.206]

Увеличение движущей силы гетерогенного химического процесса достигается улучшением физико-химических условий его проведения, т. е. повышением концентрации реагирующих веществ, проведением процесса при оптимальной температуре и давлении и т. п. Развитие межфазной поверхности достигается совершенствованием конструкции реакционных аппаратов, а также изменением гидродинамических условий процесса. Увеличение коэффициента скорости к для процессов в диффузионной области достигается главным образом повышением турбулентности взаимодейству- ющих фаз, в результате которого происходит уменьшение диффузионных сопротивлений и непрерывное обновление межфазной поверхности. [c.153]

Стенки реакционного сосуда оказывают каталитическое действие на многие газовые реакции. Для реакций на поверхности температурный коэффициент скорости обычно мал, потому что энергии активации низки и наиболее медленным процессом является диффузия продуктов реакции от стенок. Повышение температуры на десять градусов при температурах порядка 300 К приводит к увеличению скорости диффузии приблизительно на 3%, в то время как скорость химической реакции, как уже говорилось, часто может увеличиваться на 300%. Поскольку гомогенные реакции имеют обычно более высокие энергии активации, чем соответствующие гетерогенные, при более высоких температурах преобладают гомогенные реакции, а при более низких— гетерогенные. [c.324]

Для процессов, протекающих в диффузионной области, скорость реакции изменяется значительно медленнее, так как проявляется только через изменение коэффициента диффузии. Скорость гетерогенных процессов, которая зависит как от скорости диффузии, так и от химической кинетики, также изменяется с изменением темнера гу-ры, однако по более сложному закону. Наконец, сложный характер зависимости скорости от температуры имеют химические процессы, осложненные побочными реакциями. При повышении температуры скорость побочных реакций может расти быстрее, (чем скорость основной реакции. В этом случае повышать температуру процесса невыгодно, так как выход целевого продукта уменьшается. В противном случае процесс предпочтительнее вести при более низкой температуре, поскольку это приводит к повышению скорости взаимодействия реагентов и увеличению выхода целевого продукта. [c.230]

Механизм гетерогенных каталитических реакций и коэффициенты скоростей элементарных стадий. Будем учитывать следующие процессы взаимодействия компонентов диссоциированного углекислого газа с каталитической поверхностью [c.152]

Как и в случае горения смеси Н2+О2, возможно также увеличение фактора разветвления цепей по ходу разветвленно-цепно-го процесса в результате уменьшения эффективной скорости гетерогенной гибели активных центров. Это может быть вызвано как уменьшением коэффициента гетерогенной рекомбинации атомов и радикалов, так и гетерогенными процессами, протекающими [c.207]

При современном состоянии науки исследование кинетики каталитической реакции чаще всего может лишь дать основания для неоднозначных соображений о ее механизме, но, не будучи связано с более детальными физическими и физико-химическими исследованиями, оно не может выявить характера элементарных актов гетерогенного катализа. С другой стороны, знание кинетики реакции, какой бы механизм ни лежал в ее основе, является необходимой предпосылкой всех расчетов промышленных процессов. Для расчетных целей безразлично, соответствует ли форма кинетических уравнений детальному механизму каталитического процесса. Зависимость скорости реакций от температуры и концентраций реагентов обычно представляют (в некоторой ограниченной области) выражениями типа (П.6) — (П.8) с эмпирическими коэффициентами при этом в формулу (11,8) должны также входить концентрации веществ, [c.110]

Гетерогенные процессы нередко довольно сильно различаются в отношении зависимости скорости их течения от температуры. Химические реакции на поверхности, процессы испарения, сублимации и другие требуют значительной энергии активации и соответственно их скорость сильно увеличивается с повышением температуры, примерно на 10% на градус (и больше). Диффузионные процессы обладают гораздо меньшим температурным коэффициентом и при повышении температуры на один градус их скорость увеличивается всего на 1—3%. [c.329]

Следует учесть также влияние ряда гидродинамических факторов. Под гидродинамическим воздействием потока газа струи жидкости распадаются на множество капель различных размеров, что сказывается на кинетике рассматриваемых процессов в основном благодаря двум обстоятельствам а) меняется эффективная поверхность жидкости, на которой протекают гетерогенные процессы в реакторе б) образовавшиеся капли жидкости сносятся потоком газа, что влияет на распределение жидкости в плазменной струе. Скорость плазмохимических реакций зависит также от характера течения горячего газа в реакторе, так как этот характер влияет на величину коэффициентов переноса в плазменной струе (коэффициентов диффузии, вязкости и теплопровод ности), на скорость диссипации энергии в потоке газа и конфигурацию струи кроме того, он может влиять на движение капель жидкости в струе газа, а также на скорость и степень их дробления. [c.169]

Этот вывод можно приложить и к разложению в жидкой фазе. Как показано на стр. 376, температурный коэффициент скорости разложения тщательно очищенной пробы нерекиси водорода в сосуде из стекла пирекс соответствует энергии активации около 15 ккал/моль, а поэтому процесс должен быть в основном гетерогенным. Гомогенные реакции перекиси водорода в жидкой фазе с другими веществами также имеют энергии активации, лежащие внутри указанного интервала, например реакция перекиси водорода с ионами различных галогенов характеризуется энергиями активации 10—27 ккал/моль [13]. [c.303]

Рутил, титановые шлаки, лопарит хлорируют в виде брикетов с нефтяным коксом на скорость хлорирования оказывают влияние состав и помол шихты, размеры брикета, пористость и т. д. Основные стадии этого сложного гетерогенного процесса а) подвод хлора к поверхности брикета б) диффузия хлора внутрь брикета в) химическая реакция. Первый процесс обусловлен молекулярной диффузией и переносом хлора к поверхности брикета вследствие движения газов. Диффузия хлора через поры внутрь брикета сопровождается химической реакцией, в результате которой образуется зона хлорирования, имеющая некоторую протяженность. С течением времени зона хлорирования перемещается к центру брикета, вместо нее образуется зона непрохлори-рованного огарка . Глубина зоны хлорирования зависит от температуры. При 400—450° ее глубина превышает радиус брикета, поэтому концентрация хлора во всех точках брикета практически одинакова, и реакция протекает во всем объеме брикета (кинетическая область). С повышением температуры константа скорости реакции возрастает быстрее коэффициента дис х()узии, процесс переходит в диффузионную область, глубина зоны хлорирования уменьшается. Переходу в диффузионный режим соответствует линейная скорость" хлорирования Кр= (1 -7- 4)-10 см/с. Глубина хлорирования брикета удовлетворительно описывается уравнением [c.261]

Уравнения (VI.3) и (У1.4) служат основой расчета реакторов. Для этого необходимо в первую очередь знать значенце коэффициента к — наиболее характерного показателя эффективности работы реактора. Основная сложность разнохарактерного влияния многих независимых переменных на скорость процесса учитывается именно коэффициентом скорости к. Для гетерогенных процессов в переходной области (для двухфазной системы) [c.154]

Если скорость гетерогенного процесса, например, растворения металла в кислоте, ограничена скоростью подвода кислоты, то С1 -> 0. Если скорость этого процесса ограничена скоростью диффузионного отвода образующейся соли в объем раствора, то с — концентрация насыщенного раствора соли в слое, непосредственно прилегающем к поверхности. Отрицательное значение плотности диффузионного потока указывает на его направление от поверхности твердого тела. Естественно, что для обоих этих случаев коэффициенты диффузии в уравнении (XXIII. 11) различны. [c.280]

Если гетерогенный процесс протекает в диффузионной области и его скорость ограничена диффузией подводимого вещества, концентрацию которого в объеме раствора при двух температурах делают одинаковой, то увеличение скорости процесса с температурой происходит за счет увеличения коэффициента диффузии и уменьшения кинематической вязкости раствора. Можно полож1-1ТЬ, что оба эти параметра зависят от температуры экспоненциально [c.282]

Катализатором называется вегцество, увеличиваюгцее скорость достижения химической реакцией равновесия. Термин катализ используется для описания действия катализаторов. Катализатор в процессе реакции остается в неизменяемом состоянии. Если катализатор составляет отдельную фазу от продуктов реакции и ее реагентов, то имеет место гетерогенный катализ. Гетерогенный катализ характеризуется увеличением скорости химических реакций в присутствии границы раздела между двумя фазами, и его можно рассматривать как определенный тип гомогенного катализа, протекаюгцего в двух измерениях. Катализатор может увеличить скорость только тех процессов, которые разрешимы термодинамически, но не может иниции-эовать термодинамически невозможные реакции. При этом любое вызываемое действием катализатора увеличение коэффициента скорости прямой реакции сопровождается соответствующим увеличением константы скорости обратной реакции. Поэтому катализатор облегчает приближение к равновесию, но не способен сместить его. Для каждого химического вещества или группы реагентов может существовать несколько путей взаимодействия, и, применяя соответствующий катализатор, можно выбрать любой из них. [c.9]

Скорость гетерогенных процессов характеризуется фактическим выходом продукта или коэффициентом скорости процесса в кинетическом уравнении. Фактический выход продукта зависит от множества факторов, как химических, влияющих на скорость реакций, так и физических и гидродинамических, влияющих на скорость массопередачи. Химическими факторами являются константы скоростей реакций. К физическим и гидродинамическим относятся величина хмежфазной поверхности, коэффициент диффузии и другие физические свойства реагентов и продуктов реакции, геометрические параметры аппаратов, факторы, влияющие на турбулентность системы. Вид общего кинетического уравнения зависит от того, в какой области — кинетической, диффузионной или переходной — идет процесс, т. е. соотношения констант скоростей его диффузионных и химических стадий, а также от режима движения фаз. [c.152]

Анализ гетерогенного процесса сжимающаяся сфера . Зависимости Хц(//у, И<,з (//г ), построенные в предположении, что коэффициент массообмена не меняется в процессе, представлены на рис. 4.16. В этом случае отнесенная к единице поверхности постоянна, за каждый интервал времени снимается слой одной и той же толщины и р линейно уменьшается со временем (рис. 4.17, а). Но количество реагирующего твердого вещества пропорционально поверхности частицы, которая в свою очередь пропорциональна Я и в результате реакции уменьшается со временем. Этим объясняется снижение темпа роста Хц (рис. 4.17, б). Наблюдаемая скорость реагирования частицы И цаст будет уменьшаться во времени вместе с уменьшением частицы, т.е. уменьшением поверхности реагирования (рис. 4.17, в). [c.113]

Анализ гетерогенного процесса сжимающаяся сфера . Зависимости р(/// к). <,асг(постоянства коэффициента массообмена р в указанном процессе. В этом случае значение ц (на единицу поверхности) постоянно, и за каждый интервал времени снимается слой одной и той же толщины - р линейно уменьшается со временем (рис. 2.23, а). Но количество прореагировавшего твердого реагента пропорционально поверхности частицы, которая пропорциональна р2 и уменьшается со временем. Поэтому вначале хв будет увеличиваться быстро, а затем - медленнее (рис. 2.23, б). Скорость реагирования частицы И ц(цаст) будет уменьшаться во времени вместе с уменьшением частицы, уменьшением поверхности реагирования. [c.69]

Механизм гетерогенных каталитических реакций. По сравнению с кинетикой гомогенных реакций кинетика гетерогенных каталитических реакций на теплозаш итных покрытиях в диссоциированном воздухе гораздо менее обоснованна и изучена количественно. Имеюгциеся результаты показывают на необходимость дальнейших тщательных исследований по определению механизма протекания каталитических реакций на теплозащитных покрытиях в высокотемпературном воздухе и определению коэффициентов скоростей элементарных стадий этих процессов. [c.49]

Аналогия процессов тепло- и Массопередачи позволяет определять коэффициенты скорости одного из указанных процессов Ъа основе зависимостей для коэффициентов скорости другого процесса. Применение аналогии тепло- и массопередачи оказывается наиболее плодотворным при изучении элементарных актов тепло-и массоперёдачи в гетерогенных турбулентных потоках, так как в этом случае для математического описания их могут быть использованы надежные и широко проверенные на практике методы физической теории турбулентности. [c.98]

В указанной постановке задачи о гетерогенном процессе в слое истглючаются следующие ошибки пренебре/кение коиечтюй величиной скорости реакции (в основных уравнениях и в решении) [321] перенос зависимостей, полученных в области теплообмена, неверных здесь даже для предельного случая, поскольку имеют место иные физические граничные условия [363] принятие констант скоростей процесса в виде постоянных коэффициентов [403, 404, 405] и отсутствие учета превращений реакционной поверхности в слое. [c.365]

В наших опытах по исследованию гетерогенного процесса в неподвижном слое на химической модели определялся параметр /ср, равный произведению суммарной константы скорости реакции к на опытный коэффициент поглощения В (см. стр. 361), причем оказалось, что он зависит от скорости дутья, диаметра частицы и в целом от критерия Рейнольдса. Аналогичные опыты автора ио исследованию гетерогенного процесса в кипящем и взвешенном слоях показали, что этот параметр в пределах состояния кипения слоя, т. е. перехода от неподвижного по взвешенное состояние, почти ие изменяется е изменением скорости дутья в довольно широких пределах [126]. Кромо того, оказалось, что в кипящем слое частицы натронной извести имеют большую степень отработки, чем в неподвижном, по-видимому, в результате непрерывного вращения частиц, облегчающего доступ газа к реакционной поверхиости. Но несмотря на такое относительно более активное поглощенно частицами газа (углекислоты) в кипящем слое, отноше- [c.462]

Этот подход может быть распространен и на более сложные гетерогенные процессы. Уравнения стационарности (11,60) являются линейной комбинацией выражений для скоростей стадий, в каждое из которых в качестве множителя входит число Ь. Поэтому можно поделить на него уравнения стационарности тогда в них останутся трансмиссионные коэффициенты %. Если принять, что они близки между собой и сократить уравнения стационарности еще и на к, то в них будут входить только величины, которые легко находятся расчетом. При вычислении же скоростей по маршрутам неопределенный множитель может быть включен в число подбираемых параметров. В данном случае существенно снижается число определяемых на ЭВ1И предэкспоненциальных множителей (например, при обмене — с четырех до одного). [c.73]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология