Скорость массообмена и скорость химической реакци

Так как профиль концентраций, свойственный большинству разделительных массообменных процессов, характеризуется участками концентрирования, т. е. накопления тех или иных веществ, то это свойство в совмещенных процессах позволяет значительно повысить скорости химических реакций за счет создания для них благоприятных условий (например, размещение твердого катализатора, подвод тепла) в зонах с повышенной концентрацией реагентов. Это же обстоятельство позволяет увеличить селективность реакций за счет создания неблагоприятных условий (отсутствие катализатора, подвод хладагентов и другие) для вторичных и обратных процессов в зонах концентрирования продуктов реакции. [c.190]

При жидкостной экстракции, кроме чисто физических явлений, какими являются оба вида диффузии и спонтанная турбулентность, могут происходить также и химические реакции между растворенными молекулами и компонентами растворителя или только между первыми. Реакции могут проходить либо в фазе растворителя—и тогда они имеют гомогенный характер, либо на поверхности контакта фаз, как свободно идущие реакции гомогенного характера. Химические реакции оказывают большое влияние на скорость перехода молекул целевого компонента, и в зависимости от характера они могут ускорять массообмен (гомогенные реакции) или заменять его (гетерогенные реакции) вследствие появления дополнительных сопротивлений на межфазной поверхности. [c.62]

Параметры ХТС подразделяют на конструкционные и технологические. Конструкционными параметрами ХТС являются геометрические характеристики аппаратурного оформления элементов системы (объем химического реактора, основной размер сечения аппарата, диаметр и высота слоя насадки в массообменных аппаратах и т. д.). К технологическим параметрам ХТС относят коэффициенты степеней превращения и степеней разделения химических компонентов, коэффициенты тепло- и массо-передачи, константы скоростей химических реакций и т. д. [c.12]

Массообмен сопровождается химической реакцией, Для этого процесса выражение скорости включает концентрации веществ А и В. Таким образом, в противоположность процессам чистой абсорбции или экстракции уравнение материального баланса должно отражать соотношение между обоими компонентами в колонне. [c.385]

В математическом отношении описание процесса включает и так называемые жесткие системы, когда скорости химических реакций различаются до 10 ° раз. Разработанный алгоритм следует использовать для расчета хемосорбционных процессов в массообменных аппаратах пленочного и насадочного типов с произвольным характером течения пленки, в которых концентрация компонентов претерпевают по высоте аппарата столь значительные изменения, что скорости быстрых реакций могут стать сравнимыми со скоростями реакций медленных. Решение учитывает функции От (у) и Шх(у), определяемые характером течения. Результаты рекомендуется использовать и при соизмеримости фазовых сопротивлений, причем для описания массопередачи в газовой фазе используется коэффициент массоотдачи, который принят независимым от продольной координаты. [c.88]

Целью данной статьи не является подробный анализ теорий срыва пламени, который недавно был сделан [1, 3]. Здесь лишь кратко рассмотрены эти теории в связи с изложенным выше материалом. Вследствие чрезвычайно больших трудностей, возникающих при математическом анализе процесса, когда рассматриваются все параметры, связанные с химической кинетикой, тепло- и массообменом и гидромеханикой, различные авторы указывают лишь на некоторые из них, придавая наибольшее значение гидромеханике процесса, теплопроводности, скорости химической реакции ил.ч некоторым комбинациям, определяющим критерии устойчивости и срыва. [c.242]

Подстановка выражений для плотностей потоков, выведенных в настоящем разделе, в уравнения сохранения из раздела 18.3 приводит к общим дифференциальным уравнениям в частных производных, описывающим движение многокомпонентной смеси, которое сопровождается теплообменом, массообменом и химическими реакциями. Слово общие всегда, конечно, необходимо применять с некоторой осторожностью, поскольку часто можно придумать более общие случаи. В качестве такого примера достаточно напомнить область магнитогидродинамики. Уравнения, описывающие многокомпонентные жидкие смеси, подвергнутые воздействию электромагнитного поля, представляют собой уравнения сохранения и уравнения электродинамики Максвелла. Эта область интересна в связи с астрофизическими явлениями, поведением ионизированного газа и струй плазмы [25—27]. Другая область, не охваченная нашими уравнениями, — область релятивистской механики жидкостей. Упомянутая область включает релятивистские эффекты, которые играют важную роль при скоростях жидкости, близких к скорости света [28]. [c.503]

Изучается макрокинетика процесса с целью установления влияния особенностей аппарата и гидродинамики потоков, тепловых и массообменных явлений на кинетику процесса. При описании составляются уравнения гидродинамики потоков, тепло- и массообмена, скорости химической реакции. [c.163]

Скорость материального обмена (подвода компонентов и отвода продуктов реакции) значительно больше скорости реакции, т. е. > г. В этом случае полностью осуществить химическое превращение невозможно. Скорость всего процесса определяется актом химического взаимодействия, кинетическими законами собственно химической стадии процесса. Массообмен не влияет на скорость химической реакции. Реакция протекает в кинетической области. [c.14]

При расчете неизотермических реакционно-массообменных аппаратов появляется необходимость определения оптимального распределения температуры по высоте аппарата. Эта задача осложняется при расчете газожидкостных аппаратов ввиду значительного различия в теплоемкостях газовой и жидкой фаз, влияния температуры на распределение компонентов между фазами, а также взаимного влияния процессов переноса тепла и массы на процесс химического взаимодействия. Кроме отмеченной выше обратной связи, обусловленной влиянием массообмена на скорость химической реакции, в изотермическом реакционно-массообменном аппарате возникает еще одна обратная связь, обусловленная зависимостью скорости химической реакции от температуры, в свою очередь зависящей от тепловыделения. Поэтому предпочтение следует отдать методам, основанным на экспериментальном исследовании процесса в условиях, максимально приближенных к производственным, и использовании полученных данных для расчета с учетом вопросов масштабного перехода. [c.30]

Кинетика физической абсорбции изучена относительно хорошо. Во многих случаях, особенно при больших концентрациях извлекаемого компонента, скорость абсорбции лимитируется скоростью диффузии в жидкой фазе. При тонкой очистке, т. е. когда концентрация примеси мала, независимо от механизма абсорбции скорость ее лимитируется диффузией примеси в газовой фазе. В любом случае массообменная аппаратура процессов физической абсорбции, так же как и процессов хемосорбции, в которых скорость химической реакции велика, относительно легко поддается интенсификации. На выходе газа и жидкости из абсорберов и десорберов степень приближения к равновесию, как правило, достигает 70—80%. [c.31]

Если принять реакторы вихревого типа с интенсивным перемешиванием механической мешалкой или сжатым воздухом, объем реактора можно сократить в десятки раз, поскольку он лимитируется не скоростью химической реакции, а массообменом. Это используют зарубежные фирмы, вьшускающие реакторы-смесители с высокоскоростными (300 об/мин) мешалками. [c.215]

Следует отметить, что в замкнутом реакционном объеме всегда имеется циркуляционное движение реагентов (циркуляционные потоки), обусловленное конвективным массообменом. Но характер изменения показателей технологического режима не зависит от интенсивности циркуляции и перемешивания. Например, для гетерогенных процессов в случае отсутствия перемешивания перенос вещества к поверхности контакта фаз будет определяться молекулярной диффузией, и кривые изменения во времени концентрации и степени превращения (рис. 6.2) могут иметь лишь более пологий вид по сравнению с процессом, протекающим в условиях интенсивного перемешивания. Если скорость химической реакции меньше скорости подвода реагентов за счет молекулярной диффузии, то применение перемешивания вообще не окажет влияния на изменение показателей процесса во времени. Как отмечалось в главе 5, это характерно для протекания процессов в кинетической области. [c.96]

Тепло- и массообмен зависят не только от теплоты химических превращений, но и от скорости прохождения последних. Скоростью химической реакции называется количество молекул данного сорта, реагирующих в единицу времени. Чтобы можно было сравнить скорости различных реакций, их обычно определяют как число молекул нли молей данного вещества, реагирующих в единицу времени в единице объема фазы в случае го.могенной реакции или на единице поверхности раздела фаз в случае гетерогенной реакции. [c.352]

Как отмечалось выше, различают пять основных стадий, через которые протекают гетерогенные каталитические реакции. Специальные случаи, для которых одна какая-либо стадия определяет скорость реакции (например, диффузионный массообмен, адсорбция одного из компонентов или химическая реакция на поверхности), были уже рассмотрены. Теперь необходимо разобрать наиболее общий случай. [c.220]

Из уравнения (VI. 171) следует, что влияние продольного перемешивания, как и при массообмене, возрастает с увеличением глубины и скорости протекающего процесса [для массообмена — Г для химических реакций ( >0)— ]. [c.249]

Массообмен не сопровождается химической реакцией. Для того чтобы рассчитать высоту колонны, во всех случаях необходимо совместно проанализировать выражение, описывающее скорость процесса, и уравнение его материального баланса. Первое из указанных выражений представляет собой функцию концентраций реагентов, второе — связывает между собой концентрации компонентов в колонне в целом. [c.384]

Механизм гетерогенных процессов сложнее гомогенных, так как взаимодействию реагентов, находящихся в разных фазах,, предшествует их доставка к поверхности раздела фаз и массообмен между фазами. Гетерогенный процесс представляет собой совокупность взаимосвязанных физико-химических явлений и химических реакций. Для количественной характеристики сложного технологического процесса в ряде случаев допустимо расчленение era на отдельные стадии и анализ каждой из них. Такой анализ позволяет, например, установить, в какой области— диффузионной или кинетической — идет процесс, и при расчете пренебречь той стадией, которая оказывает малое влияние, если только скорости диффузии и химических реакций не соизмеримы. [c.153]

В производстве катализаторов процесс измельчения включен во многие технологические схемы, так как от величины поверхности твердых материалов зависит скорость гетерогенных химических реакций и интенсивность проведения многих операций, сопровождаемых массообменом (например, растворение, выщелачивание, спекание и др.). Действительно, скорость любого массообменного процесса описывают уравнением [c.256]

Рассмотрено влияние гомогенных реакций на интенсивность конвективного массообмена частиц с потоком. В приближении диффузионного пограничного слоя полу-чено решение задачи о массообмене капли при протекании в окружающей жидкости объемной химической реакции первого порядка. Приведена приближенная формула для числа Шервуда при произвольной зависимости скорости объемной химической реакции от концентрации. [c.171]

Если определяющими процесс условиями являются теплопередача или диффузионный массообмен, требуется рассмотрение динамического подобия, так как коэ( )фициенты обоих процессов зависят от числа Рейнольдса. Изучение одного только химического подобия будет достаточным, если скорость процесса определяется скоростью химической реакции. В таком случае достаточно равенство критерия Дамкелера гЫСи. В этом комплексе выражение Ыи—время пребывания смеси в зоне реакции. Таким образом, химическое подобие достигается при условии, что скорость реакции, время пребывания и начальные концентрации одинаковы в модели и в прототипе. Используя закон действия масс для реакции л-го порядка [c.347]

На основе предположения о том, что динамика процессов в реакторе с неподвижным слое катализатора описывается математической моделью, учитывающей теплопроводность слоя катализатора, конвективный поток газа, межфазный тепло- и массообмен и химическую реакцию, изучается явление распространения теплового фронта. При некоторых естественных предположениях относительно зависимости скорости химическй реакции от температуры и состава реакционной смеси доказывается существование я единственность решения соответствующих уравнений в виде бегущей волны. Определяются условия существования стоячей волны. Нрицодятся оценки основных характеристик теплового фронта максимальной температуры, скорости распространения и ширины реакционной зоны. [c.167]

В настоящее время не представляется возможным дать полный теоретический анализ кинетики хемодесорбционных (реак-ционно-десорбционных) процессов. Особое значение приобретает развитие экспериментальных методов исследования. Влияние массообменного процесса на химический предлагается [205] учитывать через эмпирический фактор диффузионного ускорения реакции %, численно равный отношению наблюдаемых констант скорости химической реакции в гетерогенной г и гомогенной г системах при одинаковых условиях, т. е. % = г 1г. Для протекания необратимой реакции типа А- В в реакторе идеального смешения при условии, что десорбирующий агент химически [c.218]

В топке с плоскими параллельными струями создаются благоприятные условия для интенсивного выгорания. После воспламенения, когда в ядре горения устанавливаются высокие температуры и раскаленный углерод в состоянии энергично реагировать, при подаче вторичного-воздуха в среднюю часть начального сечения пылевоздушной струи обеспечивается своевременный ввод его в процесс горения. Ограничение эжекции топочных газов оптимальным количеством, необходимым для зажигания, соответствующим выбором величины простенка между горелками способствует повышению действующей концентрации кислорода в факеле и уменьшению степени рециркуляции газов и тем самым повышает скорость химических реакций. Повышенный темп падения скорости в тонких струярс позволяет применить высокие скорости истечения из горелок, что турбулизирует газовую среду факела, ускоряя тепло-и массообмен в ней, а также увеличивает относительное перемещение пылинок, усиливая обменные процессы с частицами. Горение факела в виде системы плоских параллельных струй, в которой при устойчивом зажигании ускоряются процессы тепло- и массообмена и создаются благоприятные условия для развития химического реагирования, протекает интенсивно. [c.406]

Трудности достоверной оценки констант скоростей химических реакций и коэффициентов массообменных процессов, лимитирующих скорость окисления углеводорода в условиях, приближенных к промышленным, в ряде случаях связаны с раз-личной степенью дезактивации катализатора по. мере измене-tiHH глубины реакции. В связи с этим выбор типа реактора, определение его оптимальных конструктивных элементов и размеров для осуществления жидкофазного окисления алкилароматических углеводородов молекулярным кислородом требует весьма значительного по объему числа данных, количественно учитывающих протекание физических и физико-хими-ческих процессов в реакционной системе. [c.187]

Согласно общепринятой модели ламинарного пламени распространение реакции горения в нем осуществляется через непрерывный кондуктивный подогрев свежего газа теплом, выделяющимся в зоне сгорания, и через непрерывный же диффузионный перенос сгоревшего газа (в том числе и химически активных частиц — атомов и радикалов) из зоны сгорания в свежий газ и последнего в зону сгорания. Этот механизм распространения ламинарного пламени через непрерывный тепло- и массообмен между сгоревпшм и свежим газом и непрерывное возрастание скорости химической реакции в некоторой зоне конечной протяженности в поле возрастающей температуры получают свое выражение в общей связи между скоростью сгорания щ, с одной стороны, и отношением коэффициента переноса либо тепла (коэффициент температуропроводности и, см 1сек), либо вещества (коэффициент диффузии О, см /сек) к времени химического превращения в пламени т [c.151]

Переход к плазмохимической технологии означает переход к более высоким уровням температур, а следовательно, более высоким скоростям химических реакций. При этом во многих случаях скорости химических превращений сравниваются со скоростями переходов между уровнями и даже превышают их. Это приводит к нарушению равновесных распределений частиц по уровням, соответствующим различным внутренним степеням свободы, и по скоростям. Кроме того, плазмохимические системы, реализуемые в лабораторных и технологических установках, являются открытыми в термодинамическом смысле. В них происходит интенсивный тепло- и массообмен с окружающей средой и энергообмен с внешними цолями (электрическим, полем излучения и т. д.), что приводит к созданию физической неравновес-ности — градиентов температур, отличию поступательных температур различных частиц, нарушению максвелл-больцмановских распределений по скоростям и уровням внутренних степеней свободы. Например, в плазме электрических разрядов при по- [c.5]

Как следует из изложенного, скорости химических реакций и, следовательно, скорости выделения (или поглощения) тепла зависят от концентраций реагентов и температуры. Поля же концентраций и температуры зависят не только от хода реакций, но и от процессов тепло- и массообмена, идущих одновременно с химическими превращениями. Таким образом, в общем случае химические превращения и тепло- и массообмен оказываются тесно связанными и взанмозависящими. [c.353]

В настоящей главе рассматриваются закономерности массообменных процессов, осложненных химическими реакциями первого и второго порядка, протекающими в объеме сплошной или дисперсной фазы. Основные результаты получены на базе решения уравнений, описьтаю-щих процесс хемосорбции при конвективном массообмене в области малых и средних значений критерия Ке. Проводится анализ процесса как для конечных значений константы скорости реакции, так и в случае быстропротекающих реакций. Приведены расчетные формулы, таблицы и графики для определения степени извлечения и фактора, характеризующего ускоряющее действие химической реакции на процесс массообмена. Эти данные используются в гл. 7 и 8 для расчета колонных аппаратов. [c.259]

Как видно из (1.63), (1.64), по сравнению с перекрестными эффектами, развивающимися в однофазных системах [42] (например, эффекты Соре, Дюфура и др.), в случае многофазных многокомпонентных систем (с химическими реакциями, фазовыми превращениями, тепло- и массообменом), подчиняющихся модели взаимопроникающих континуумов, спектр перекрестных эффектов значительно расширяется. Так, на величину диффузионных и тепловых потоков в пределах фазы оказывает влияние относительное движение фаз (коэффициенты ап зи > / 2п+зд)- Поток тепла 5,12) между фазами определяется не только разностью температур фаз, но и движущими силами межфазного переноса массы (коэффициенты i,2jv+2.....2Л42П+1) и химических превращений (коэффициенты, 121 > 2jv+i). Скорость транспорта вещества к-то компонента между фазами определяется прежде всего движущей силой межфазного массопереноса, состоящей из трех частей разности потенциалов Планка (V-ik [c.59]

Математическая модель хемосорбции двуокиси углерода поташным раствором, описывающая структуру потоков жидкости и газа в насадке, массообмен между жидкой и газовой фагами, влияние химической реакции иа скорость массообмена, была составлена на основе приици-аа деления аппарата на кинетические зоны [Ъ] в зависшости от взаимодействия газовой и жидкой фаз по высоте колонны с изменение концентрации раствора. [c.162]

В предыдущих главах при анализе процесса переноса вещества к поверхности реагирующей частицы использовалось предположение о бесконечной скорости поверхностной реакции (адсорбции, растворения). Кроме того, не рассматривались химические реакции, протекающие в объеме. Наряду с этими случаями в приложениях важную роль играют массообменные процессы, в которых скорости изменения концентрации реагента при химическом превращении и диффузионного подвода реагента к поверхности частицы оказываются сравнимыми. Большое значение имеют также процессы с объемными химическими реакциями, прЬтекающими с конечной скоростью. [c.171]

В первых двух параграфах рассматривается изотермический массообмен поступательного и сдвигового потоков со сферической частицей, на поверхцости которой протекает химическая реакция первого порядка. В третьем параграфе рассмотрен пример решения задачи о неизотермическом массо- и теплообмене сферы. Далее в 4 полученные в первых трех параграфах результаты обобщаются на случай нескольких неизотермических реакций с нелинейной зависимостью скорости химической реакции от температуры и концентраций. Устанавливаются простые соотношения для прйблинсенного расчета интегральных потоков реагентов и тепла на поверхность частицы. В 5 получены некоторые общие соотношения, позволяющие по известной силе сопротивления движущейся несферической частицы оценить интенсивность ее массообмена с потоком. В 6 даны интерполяционные формулы для числа Шервуда при промежуточных значениях числа Пекле. [c.206]

Кинетика взаимодействия оксидов азота с водными растворами азотной кислоты в присутствии кислорода представляет собой сложный массообменный процесс, сопровождаемый химическими реакциями в газовой и жидкой фазах [6, 48, 51]. Скорость взаимодействия оксидов азота с водой зависит от фнзико-хнмнческих и гидродинамических условий абсорбции. Из рис. 1-37 [c.55]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология