Гетерогенные процессы поверхность контакта фаз

Гетерогенные процессы основаны на реакциях между реагентами, находящимися в разных фазах, и протекают на поверхности их контакта. [c.23]

Обычно в каждом единичном процессе приходится иметь дело с явлениями, проходящими по разному механизму. Перенос массы может осуществляться диффузией и конвекцией, теплообмен — теплопроводностью, конвекцией и излучением химическое превращение проходит обычно через промежуточные стадии, нередко также с различными механизмами, а стехиометрическое уравнение представляет собой баланс многих частных реакций и выражает суммарно конечный результат Того, что происходит в системе. В гетерогенных системах реакция осуществляется на границе раздела фаз, ей сопутствует перенос исходных веществ из реагирующих систем в зону реакции и продуктов с поверхности контакта в глубь фаз (диффузия и конвекция). Одновременно происходит теплообмен, при котором тепловая энергия подводится в систему или отводится от нее. Все эти явления могут быть последовательными и параллельными. [c.348]

В механизме гетерогенных реакций окисления важную роль играет адсорбция реагентов на поверхности контакта. На металлах кислород сорбируется очень быстро с последующим более медленным прониканием в приповерхностный слой. Неблагородные металлы дают в результате оксиды, а для серебра процесс ограничивает- я хемосорбцией с глубоким изменением свойств приповерхностного слоя. Считают, что кислород сорбируется на контакте без диссоциации или с диссоциацией молекулы, причем металл поставляет требуемые электроны и переводит адсорбированный кислород в состояние ион-радикала [c.412]

Процесс электрохимической коррозии, возникающий вследствие контакта гетерогенной металлической поверхности с раство-]юм электролита, сопровождается перетеканием электрического тока от анодных участков к катодным в металле и от катодных [c.30]

Процесс конверсии СН4 с кислородом может проводиться как гомогенно (в отсутствии катализаторов), так и гетерогенно на поверхности контакта. При гетерогенной конверсии метана с кислородом так же, как и при гетерогенной конверсии метана с НгО и СОг используются катализаторы на основе никеля. Однако, в связи с тем, что гетерогенная конверсия метана с кислородом проводится, как правило, при температурах более высоких, чем при конверсии с водяным паром или СОг, к катализатору предъявляются дополнительные требования. Во-первых, ката- лизатор должен быть достаточно прочным и не разрушаться, в условиях длительного воздействия высоких температур во-вто- [c.156]

Основные факторы, определяющие производительность и скорость прохождения процесса, а следовательно, и экономичность уровень температурного поля, поверхность контакта в гетерогенной системе, время контакта. Второй и третий факторы определяются характером движения материала в печи, который зависит от размеров барабана и режима работы. [c.364]

Независимо от характера движения жидкости у границы раздела фаз всегда существует диффузионный слой жидкости, через который в результате молекулярной и конвективной диффузии частицы растворяющегося вещества проникают в массу раствора, а молекулы растворителя — к растворяющейся твердой поверхности. В случае химического растворения активный растворитель транспортируется через диффузионный слой к поверхности твердого вещества, а в обратном направлении — в массу раствора диффундирует продукт реакции. Поэтому скорость растворения кристаллических тел в жидкостях определяется главным образом законами диффузии — диффузионной кинетикой. Иногда она лимитируется скоростью гетерогенной химической реакции на поверхности контакта фаз, т. е. подчиняется законам химической кинетики. В первом случае процесс называют диффузионным, во втором — кинетическим. [c.217]

Важно подчеркнуть следующую особенность уравнений балансов для гетерогенных систем. В этих уравнениях скорость процесса IV отнесена к единице объема аппарата, хотя физико-химический процесс идет не во всем объеме, а только на поверхности контакта двух фаз. В исследовательских работах принято относить скорость процесса к единице поверхности твердой фазы — [c.102]

Реакция (г) катализируется серной кислотой, которая вводится в количестве 1,0-1,5% от массы изобутилена. Для предотвращения полимеризации изобутилена в системе всегда поддерживается избыток формальдегида, который подают в виде 37%-ного водного раствора (формалина). Конденсация проводится при температуре 85—95°С и давлении около 2 МПа. Это обеспечивает жидкое состояние реагентов, образующих гетерогенную двухфазную систему. Поэтому интенсивность процесса конденсации существенно зависит от поверхности контакта углеводородной и жидкой фаз. [c.333]

Всегда следует учитывать состояние реагирующих веществ. В гетерогенных процессах существенное значение имеет степень дисперсности (раздробленности, размельчения) твердого тела, увеличение поверхности контакта веществ. В промышленности широко используется пылевидное топливо, применяются форсунки для его распыления. Угольная или мучная пыль, взвешенная в воздухе, дает при поджигании взрывы огромной разрушительной силы, так как реакция окисления бурно развивается на большой поверхности раздробленного материала. [c.170]

В нефтехимическом производстве нашли широкое распространение полые барботажные аппараты с высоким слоем жидкости. Несмотря на простоту конструктивного оформления и высокую эксплуатационную надежность, они обладают рядом недостатков малой удельной поверхностью фазового контакта, создающейся только за счет барботажа, низкой степенью диспергирования газовой фазы в жидкой. В силу этого их эффективность как реакторов для гетерогенных процессов, идущих в диффузионной области, оказывается относительно низкой. [c.130]

Реакторы для гетерогенных процессов конструируют с учетом обеспечения наилучших условий массопередачи, создания возможно большей поверхности контакта фаз и ее обновления в ходе процесса, обеспечения необходимого режима движения компонентов в каждой фазе. Конструкция реакторов этого типа существенно зависит от агрегатного состояния компонентов процесса. [c.125]

Интенсивность растворения, как и всякого гетерогенного процесса, зависит от площади поверхности контакта фаз F. Например, чем мельче кристаллы, тем больше их удельная площадь поверхности и тем быстрее они растворяются. Мелкие кристаллы растворяются быстрее также и потому, что в них относительная доля массы, находящаяся у вершин пространственных углов, значительно больше, чем в крупных и, как это отмечалось выше, они имеют большую растворимость. Затраты же энергии на разрушение вершин и ребер кристалла, отнесенные к единице массы, меньше, чем на разрушение граней. С наименьшей скоростью растворяются наиболее развитые грани кристалла. Различной скоростью растворения отдельных эле-ме нтов кристалла, в том числе разных его граней, объясняется и из- [c.219]

Рассмотрено влияние линейного натяжения трехфазного контакта на гетерогенное образование новой фазы и на процесс образования новой поверхности (контакта) при соединении двух флюидных или флюидной и твердой фаз. В качестве примеров использованы зарождение капелек жидкости из пересыщенных паров на плоской твердой поверхности и соединение твердой сферы с поверхностью раздела жидкость—газ. [c.275]

При протекании экзотермических процессов, особенно в гетерогенных системах, недостаточная скорость отвода продуктов реакций от поверхности контакта фаз по сравнению со скоростью процесса может приводить к локальному резкому повышению температуры, что тем или иным образом отражается на результатах технологической переработки. Особенно важно это учитывать в процессах выщелачивания, растворения, взаимодействия реагентов с кристаллизацией продуктов реакции и т. д. [c.202]

Интенсификация процессов массо- и теплообмена между двумя соприкасающимися фазами, а также пылеулавливания — макромаосопередачи, — закономерности которой аналогичны закономерностям молекулярной массопередачи, может быть достигнута [1] не только за счет подбора наиболее рациональных физико-химических условий, но иногда в значительно боль-щей мере путем создания благоприятной гидродинамической обстановки. Скорость гетерогенных процеосов массо- и теплопередачи, характеризующихся диффузионной кинетикой, определяется гидродинамическими условиями взаимодействия фаз, развитием межфазной поверхности контакта, заБисящими от конструкции применяемого аппарата. Главными, факторами, определяющими эффективность аппарата, являются производительность единицы объема, т. е. интенсивность его работы, и удельный расход энергии на перемещение жидкости и газа и на создание межфазной поверхности. Затрата энергии зависит в первую очередь от гидравлического сопротивления аппарата, т. е. от его конструкции и гидродинамического режима. Последний наряду с физико-химическим режимом определяет и интенсивность процесса взаимодействия фаз. Другими средствами интенсификации являются уменьшение диффузионных или термических сопротивлений у границы раздела фаз и непрерывное обновление контакта фаз. [c.10]

Поверхность соприкосновения взаимодействующих веществ в гетерогенной системе определяется гидродинамическими условиями процесса. При сильном перемешивании поверхность соприкосновения в системах Г — Т и Ж — Т в пределе равна поверхности всех твердых частиц, омываемых газом или жидкостью. Для пористых частиц (адсорбентов, катализаторов) учитывается и внутренняя поверхность пор. Для насадок, зерен катализатора или адсорбента поверхность контакта фаз выражается F=SJf v, где 5уд — удельная поверхность насадки (зерен), м /м [c.59]

Стадийные схемы различных реакций окисления углеводородов рассматривались выше как протекающие только на поверхности контактов. В настоящее время считается доказанным [214—2191 существование поверхностно-объемных реакций, т. е. процессов, в которых сложная химическая реакция протекает частично гетерогенно на поверхности твердого тела, а частично гомогенно в объеме газа или жидкости. Оказалось, что многие процессы каталитического окисления, считавшиеся совсем недавно чисто гетерогенными, протекают по поверхностно-объемному механизму. К таким реакциям относится окисление водорода [220], метана [221], этана [222], этилена [223], пропилена [224] и аммиака [225] на платине при высоких температурах. При окислении углеводородов на металлическом катализаторе (платине) реакция начинается на поверхности катализатора и заканчивается в газовой фазе. [c.121]

Газовый поток проходит сквозь слой твердых зерен катализатора. Производительность процесса зависит от поверхности контакта, которая должна быть по возможности максимальной. Газ должен преодолеть гидродинамические сопротивления, зависящие от взаимного расположения зерен катализатора, диаметра частиц, свободного объема. Благодаря соответствующей механической прочности катализатор не измельчается, что могло бы повысить гидравлическое сопротивление. Гетерогенно-каталитические процессы протекают при высоких температурах, поэтому катализатор должен быть термически устойчив. [c.172]

Создание развитой поверхности контакта фаз. Этот способ имеет основное значение дли гетерогенных процессов химического превращения, в которых скорость подвода и отвода массы и тепла определяется величиной поверхности взаимодействующих фаз. [c.233]

В химической и смежных отраслях промышленности контакт между дисперсной твердой фазой и сплошной средой, фильтрующейся через неподвижный, движущийся или псевдоожиженный слой дисперсного материала, используется для увеличения поверхности контакта фаз в процессах, сопровождающихся гетерогенными химическими реакциями, в процессах адсорбции, растворения, кристаллизации, ионного обмена, сушки и т. п. (см. последующие главы). [c.261]

Гетерогенные процессы газификации интенсифицируются с уменьшением размера частиц топлива, т.к. при этом возрастает поверхность контакта реагирующих фаз. Однако основной конструктивный тип газогенератора — шахтный, с фильтрующим слоем топлива может работать на кусковом или брикетированном топливе с размерами кусков от 25 до 100 мм. [c.445]

Газификация мелкозернистого топлива (величина частиц не более 10 мм) является высокоинтенсивным процессом, осуществляемом обычно во взвешенном (кипящем) слое. Уменьшение размера частиц топлива приводит к увеличению поверхности контакта твердой и газовой фаз, что обусловливает ускорение гетерогенного процесса газификации. Процесс также интенсифицируется за счет обновления поверхности контакта реагирующих фаз и уменьшения диффузионного сопротивления на границе твердая частица — газ (см. гл. VI). [c.453]

Для гетерогенных процессов большое значение имеет создание развитой поверхности контакта фаз. Причем в таких процессах скорость подвода и отвода как реагентов и продуктов реакций, так и тепла определяется размером поверхности взаимодействующих фаз. Увеличить эту поверхность можно следующими методами эмульгированием (в случае несмешивающихся жидкостей), распылением систем газ-жидкость, барботажем, созданием пленки, созданием движущегося, кипящего или суспендированного слоя, а также измельчением твердых частиц для процессов с твердой фазой. [c.119]

Следовательно, в гетерогенных процессах, особенно протекающих в диффузионной области, основное значение перемешивания состоит в создании высокоразвитой поверхности контакта взаимодействующих фаз, в быстром обновлении этой поверхности, в ускорении процессов тепло- и массопереноса в реакционном объеме. [c.142]

Вязкость смеси СаСОз с низкомодульным жидким стеклом быстро растет во времени, в то время как такая же смесь с высокомодульным жидким стеклом может оставаться без видимых изменений длительное время. При модуле 2 натриевое жидкое стекло с СаСОз схватывается при 30 °С за 6 ч и при 40 °С менее чем за 2 ч при модуле 3,3 смесь начинает схватываться при этих же температурах соответственно за 100 и за 20 ч. Такая же смесь с модулем 4 в течение длительного времени обнаруживает только признаки взаимодействия. Кальциты гораздо менее реакционноспособны по сравнению с арагонитами. Свежеосажденный мел наиболее реакционноспособен в жидкостекольных системах. При взаимодействии щелочных силикатных растворов с различными кальцийсодержащими материалами переход Са + в раствор может предшествовать образованию силикатов кальция. В других случаях осаждение кремнезема на кальциевых поверхностях твердой фазы является первой стадией, и тогда взаимодействие реагентов в течение длительного времени ограничивается узкой зоной контакта фаз и диффузия ионов кальция оказывается лимитирующей стадией. Обновление поверхности механическими способами в таких случаях становится мощным кинетическим фактором. Некоторые сформировавшиеся в геологические эпохи кальций- или магнийсодержащие минералы столь прочно удерживают эти ионы в своей структуре, что практически инертны, и только поверхности минералов имеют сродство к кремнезему. Если при взаимодействии жидких стекол с растворимыми солями щелочноземельных металлов обнаружение й идентификация продуктов реакции является сложной и неоднозначно решаемой задачей, то в гетерогенных процессах эта проблема усугубляется. [c.61]

Нужно отметить, что при такой постановке опытов нельзя сделать вывод о связи объемных цепных процессов с механизмом работы катализатора. Не исключено, что разница показаний термопар объясняется вторичными цепными процессами дальнейшего химического превращения продукта, возникшего гетерогенно на поверхности катализатора. Естественно, что в этом случае объемные процессы должны приводить к снижению качества работы контакта. [c.65]

Установки каталитического крекинга предназначены для производства высокооктановых бензинов, газообразных олефиновых углеводородов, в частности, бутиленов для процесса алкилирования, и высокоароматизированных газойлевых фракций. Каталитический крекииг в псевдоожиженном слое значительно более распространен, чем крекинг в движущемся слое крупногранулирован-ного катализатора. Это объясняется большей гибкостью процесса, позволяющей перерабатывать разнообразное сырье и проектировать высокопроизводительные установки для пневмотранспорта и регенерации катализатора требуется более простое конструктивное оформление микросферический катализатор обеспечивает увеличенную поверхность контакта гетерогенных сред и лучшую тепло- и массопередачу.. [c.218]

Полученный при проведении гидродиламических испытаний вращающихся барботеров эффект позволил рассмотреть воз-, можность интенсификации гетерогенных процессов на примере барботажного способа получения нефтяных окисленных битумов. Для установления влияния гидродинамических факторов на скорость окисления использованы ранее полученные зависимости образования поверхности фазового контакта и газосодержания. Значение удельной поверхности контакта а , газосодержания <рг и скорости вращения барботера ш рассчитывалось по формулам (3), (2), (4). Время контактирования воздуха с гудроном определялось как отношение высоты барботажного слоя а к средней скорости воздуха [c.134]

Перечисленные способы воздействия на скорость химической реакции нозволяют управлять химико-технологическими процессамп. В качестве управляющих воздействий используют такие переменные, которые в ходе технологического процесса можно изменять независимо от других переменных, с тем чтобы добиваться увеличения скорости реакции. В зависимости от условий проведения процесса управляющими переменными могут быть рабочие концентрации взаимодействующих компонентов, температурный режим процесса, активность катализатора в каталитических реакциях, поверхность контакта взаимодействующих фаз в гетерогенных реакциях. [c.231]

Авторы работы [96] изучали реакцию катализа на поверхности контакта ПХА и катализатора при действии органических соединений, являющихся продуктами разложения связующего вещества при горении твердого топлива, Полученные результаты использованы для анализа механизма взаимодействия углеводородного горючего с ПХА в присутствии катализатора хромита меди. Как показали опыты по измерению тепловыделения и энергии активации при различном содержании катализатора, процесс носит по существу гетерогенный характер. Хромит меди как катализатор играет двойную роль увеличивает скорость разложения ПХА и интенсифицирует окисление молекулы горючего. Комбинация этих двух факторов необходима для эффективного действия катализатора. Катализатор, обеспечивающий лищь интенсивное разложе ние ПХА, оказывает слабое влияние на скорость горения смесевых топлив. [c.308]

Л. В. Писаржевский и Е. И. Шульц исследовали индукционный период самоускоряющейся реакции соединения водорода и кислорода на платиновом катализаторе, приготовленном в виде пластинок, предварительно обработанных кислотой или щелочью или подвергнутых анодной или катодной поляризации. Кинетика этого процесса была исследована С. Ю. Елович и В. С. Розингом. Удалось показать, что самоускорение реакции не является результатом удаления с поверхности покрывающих или отравляющих ее примесей, а происходит благодаря явлению автокатализа, который наблюдается вследствие разрыхления поверхности контакта и создания высокоактивных поверхностных структур за счет энергии первичной экзотермической реакции. Самоускорение гетерогенных каталитических реакций оказалось довольно распространенным явлением. Например, И. Е. Ададуров наблюдал сильное разрыхление и активацию платиновых сеток при окислении аммиака, Д. П. Добычин то же явление само-активации катализатора наблюдал при разложении метилового спирта на окиси цинка, содержавшей промоторы. Перечисленные работы показывают, что кинетика гетерогенных реакций должна учитывать возможность автокатализа и плоских цепей. [c.10]

В последние два десятилетия получила широкое распространение в самых различных отраслях промышленности техника пвсевдоожижения. Благодаря ряду несомненных преимуществ гетерогенные процессы с применением псевдоожиженных зернистых материалов успешно используются в нефтяной, химической, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности. К числу этих преимуществ относятся интенсивное перемешивание твердых частиц и ожижающего агента, развитая поверхность контакта, благоприятные тепловые свойства псевдоожиженного материала, возможность работы с непрерывным вводом и выводом твердой фазы, простота конструктивного оформления к т. д. Все это привело к тому, что применение техники псевдоожижения в промышленной практике значительно обогнало теоретические исследования в области псевдоожижения. Между тем, отсутствие достаточных сведений о механизме псевдоожижения и общих закономерностях этих процессов начинает сдерживать внедрение их в практику. Проведенные до сих пор исследования касаются главным образом макрохарактеристик псевдоожиженных систем (например, скорости начала псевдоожижения, теплообмена, некоторых процессов массообмена и т. п.). Обобщение этих исследований можно найти в известных монографиях П. Ребу, Н. И. Сыро-мятникова и В. Ф. Волкова, М. Лева и др. [c.7]

Изучение кинетики химических процессов позволило сделать важные для практики управления химико-технологическими процессами выводы о том, что дпя повышения скорости реакции необходимо увеличивать начальные концентрации реагирующих веществ (или давлений для реакций в газовой фазе), повышать температуру реакции, применять катализатор, увеличивать поверхность контакта - .-5аимо-действующих фаз в гетерогенных процессах. [c.231]

Детальному рассмотрению подвергнут вопрос о возможности цепных реакций в объеме фазы при обычном гетерогенном и энзиматическом катализе. В работах М. В. Полякова по гетерогенно-гомогенным окислительным реакциям показана возможность зарождения цепей на твердых поверхностях и перехода их в объем. Опытами А. Н. Баха, Н. Н. Семенова, И. В. Мочан и других исследователей показано также, что < катализ на расстоянии может наблюдаться в тех случаях, когда с поверхности контакта в фазу могут поступать активные частицы, способные зарождать гомогенные цепи. И. М. Ковальский недавно разработал метод одновременного контроля течения реакции в объеме и на поверхности и установил, что ряд реакций (например, восстановление сернистого газа окисью углерода, взаимодействие хлора с водородом в присутствии кислорода и др.), считавшихся типично гетерогенными, в действительности протекает по цепному механизму в объеме и только индуцируется катализаторами, т. е. одновременно происходят объемный и поверхностный процессы. [c.10]

Жидкофазные каталитические процессы в указанном плане обладают рядом особенностей, однако принципиальные отличия этих реакций от газофазных здесь проявляются тогда, когда поток реагентов становится двухфазным или многофазным, т. е. когда реакции на катализаторе протекают между жидкостью и газом или двумя несмеши-вающимися жидкостями. Мы здесь рассмотрим только последние случаи, поскольку к однофазному жидкостному потоку с точностью до абсолютных значений коэффициента приложимы закономерности и уравнения, выведенные для газофазных гетерогенно-каталитических процессов. Ограничимся наиболее часто встречающимися случаями двухфазного потока реагентов, в основном потока жидкость—газ. Качественно, без потери общности, можно принять за основу сумму явлений, имеющих место при газо-жидкостной реакции типа А+В— на твердом катализаторе, соответствующей таким реакциям, как гидрирование, алкилирование ароматики низшими олефинами и т. п. Газообразное вещество А для того, чтобы достигнуть твердой поверхности, на которой протекает реакция, должно сперва перейти из дисперсной (газовой) фазы в сплошную (жидкую) фазу, а затем раствориться в ней. После этого вещество А должно продиффундировать через систему капилляров в зерне катализатора и, наконец, сорбироваться на поверхности катализатора. Вещество В из жидкой фазы должно продиффундировать только через капилляры и затем сорбироваться на поверхности. Образовавшееся на поверхности вещество С должно десорбироваться и, продиффундировав через капилляры, выйти в объем. Таким образом, в многообразных жидкостных системах возникает принципиально новая стадия — стадия межфазной диффузии, частично или полностью определяющая общую скорость каталитического процесса. Скорость этой стадии зависит как от поверхности контакта между фазами, так и от величины эффективных коэффициентов диффузии компонентов реакции из одной фазы в другую. [c.76]

В случае мягкого катализа большую роль, как известно, играет так называемая селективность, от которой зависит преимущественное мягкое направление процесса. Ес,лн судить по раздельно-калориметрическим и аналитическим данным нашей лаборатории, эта селективность в значительной степени определяется устойчивостью мягких продуктов гомогенных стадий и гетерогенным доокислением на вненшей и, особенно, внутрепней поверхности контактов. Это обстоятельство — одна из причип сравни-те.льно малого использования активных катализаторов для получении продуктов неполного окисления. [c.375]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология