Скорость реакций и скорость массообмена

Расчеты проводились на основе двухфазной модели, учитывающей внешний тепло- и массообмен между наружной поверхностью зерна катализатора и потоком реакционной смесп, а также продольный перенос тепла по скелету катализатора. Константы скорости реакций синтеза метанола А , и конверсии СО Ага выбирались близкими для медьсодержащего катализатора фирмы ТС1 к у (240°С) = = 1,2 моль/(м с атм), А 2(240°С) = 9 моль/(м с атм). Энергии активации для обеих реакций выбирались одинаковыми Еу = Е = = 71,5 кДж/моль. Константы скоростей реакций в расчетах варь-провались. [c.218]

Следующим уровнем построения модели процесса в неподвижном слое катализатора является описание процесса в слое. Одним из составляющих этого процесса является тепло- и массообмен мекду потоком и поверхностью зерен катализатора. Из анализа процессов внутри пористого зерна получаем зависимость наблюдаемой скорости реакции на зерне катализатора от температуры и концентрации реагентов на его поверхности. Процессы переноса характеризуются коэффициентами тепло- и массообмена (о з и Зз соответственна и процесс описывается алгебраическими уравнениями (2) из табл.З. [c.114]

В случае гетерогенных реакций, при проведении которых на ход процесса влияет массообмен через межфазную поверхность, достижение одинаковых скоростей реакции требует дополнительного соблюдения равенства межфазной поверхности, рассчитанной на единицу объема реакционной системы. При разборе масштабирования аппаратов с мешалками было показано, что для выполнения этого условия необходимо сохранить геометрическое подобие аппаратов и равенство расхода мощности на перемешивание в расчете на единицу объема системы. При этих предположениях трудно соответствующим образом повысить интенсивность теплообмена в образце и практически возможен некоторый отход от геометрического подобия с целью увеличения поверхности теплообмена в аппарате большего масштаба. - [c.472]

Переход от ламинарного режима к турбулентному оправдан только в том случае, когда скорость реакции определяется массообменом. Время пребывания газа в реакторе зависит от скорости подъема пузырей. Его можно продлить, увеличивая высоту подъема, но в таком случае меняется продольная диффузия и распределение времени пребывания. [c.360]

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]

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]

Для точного определения объема реактора — аэротенка необходимо располагать данными о скоростях биохимических окислительных процессов, в частности о лимитирующей скорости реакции наиболее медленно окисляющегося компонента. Одновременно требуются данные о скоростях массо- и теплопередачи, в первую очередь о скорости растворения кислорода в сточной воде, так как вта массообменная стадия может оказаться лимитирующей. [c.256]

Анализируя уравнение (11.68), следует отметить вытекающую из него независимость коэффициента массопереноса от размеров газового пузыря, что подтверждается и экспериментальными данными. Это положение несколько облегчает задачу расчета массообмена в барботажных реакторах, однако остается неопределенность относительно поверхности контакта фаз, для нахождения которой до сих пор нет надежных рекомендаций. Поэтому при описании кинетики газожидкостных реакций часто пользуются объемным коэффициентом массопередачи характеризующим собой количество вещества В, прореагировавшего в 1 м реакционного объема аппарата. В связи с этим следует вернуться к уравнению (И.55), в котором скорость реакции зависит от газосодержания системы. Появление в нем объясняется тем, что удельная поверхность а отнесена к реакционному объему аппарата Ур, т. е. к объему газожидкостной смеси. Если отнести поверхность контакта фаз к объему жидкости, участвующей в массообмене, то уравнение (И.55) не будет содержать параметра 1 — фр. Из этого следует, что для исключения 1 — ф из эмпирических уравнений, характеризующих объемный коэ ициент массопередачи, его нужно относить к объему жидкости, находящейся в реакционной зоне аппарата. [c.41]

Используя данные по кинетике и массообмену, моделируется процесс конверсии на зерне катализатора (блок 5 ) находятся наблвдаемая скорость реакции и коэффициент эффективности катализатора. Для вычисления степени приближения к равновесию может быть введен блок расчета равновесного состава смеси. Методики всех этих расчетов представлены в главах 1-3. [c.151]

Кинетику гидрирования а-метилстирола изучали в дифференциальном реакторе проточного типа [3]. Жидкофазный углеводород пропускали навстречу потоку водорода над слоем катализатора (палладий, платина, родий, рутений или никель на таблетированной окиси алюминия). В интервале избыточных давлений 2,1—12,6 ат и температур 24,3—57,2° С все частные коэффициенты сопротивления массообмену были весьма малыми, и скорость реакции не зависела от скорости потока газа или жидкости. При давлении выше 3,15 ат стадией, определяющей суммарную скорость гидрирования, очевидно, является собственно реакция на поверхности катализатора между а-метилстиролом и атомарным водородом, адсорбированными [c.146]

Если в жидкой фазе находится вещество, которое реагирует химически с молекулами растворенного вещества А, то это — случай массообмена, сопровождаемого химической реакцией. Химическая реакция ускоряет массообмен тем сильнее, чем выше константа скорости реакции и чем больше равновесие смещено в сторону образования продуктов. Предельным случаем будет неоднократная химическая реакция с очень большой скоростью. [c.318]

Контактирование газа с жидкостью может осуществляться различными способами. Для газожидкостных процессов, скорость которых лимитируется массообменом между фазами, способ их контакта небезразличен для процесса. В разд. 2.9.4 были приведены максимальные объемные коэффициенты массообмена р в барботажном слое р = 0,и0,2 с , в насадочном аппарате-до 0,5 с , в газожидкостном потоке - до 1,2 с". Если скорость реакции большая (константа скорости первого порядка более 2 с" ), то реактор с газожидкостным потоком будет более компактным. Если сама реакция малоинтенсивна, то интенсивный массообмен не увеличит общей интенсивности процесса. [c.275]

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]

При скорости реакции, существенно превышающей скорость материального обмена (процесс в диффузионной области), перемешивание улучшает массообмен, так как уменьшает толщину диффузионного слоя и ускоряет молекулярный поток вещества, т. е. убыстряет самую медленную стадию гетерогенного превращения. [c.81]

Влияние химической реакции иа массопередачу для некоторых случаев можно исследовать, исходя из следующей упрошенной модели. Предполагается, что скорость реакции невелика сравнительно с массообменом. По рис. УП-2 зона реакции компонента А распространяется на толщину х пограничного слоя, компонента В — на толщину х". Б точке N реакция заканчивается,.а Сл = Св = 0. Переходя к конечным величинам, из выражения (VII, 2) имеем [c.144]

Рещение. Скорость реакции велика сравнительно с массообменом. Стехиометрический коэффициент 6 = 1. В этом случае применимо уравнение (VII, 68) и [c.159]

Перечисленные явления, происходящие в колоннах сплошного слоя, снижают скорость массообменных реакций, растягивают кинетику процесса десорбции золота и других примесей до 20-3 0 ч и более, повышают удельные расходы реагентов. [c.153]

Сравнение выходов продукта (продуктов) в непрерывно работающих реакторах идеального смешения и вытеснения, а также периодически действующего реактора идеального смешения и их реакционных объемов при постоянной конверсии показывает, что в случае последовательных реакций целесообразно использовать реактор периодического действия или реактор вытеснения. Однако если необходимо иметь интенсивный тепло- и массообмен между реагирующими веществами, то можно применять каскад реакторов с перемешиванием (при незначительном снижении выхода). Для последовательных реакций, когда продуктом служит промежуточное вещество, объем реактора вытеснения всегда меньше объема реактора смешения (при одинаковой степени превращения). Такое же соотношение между реакционными объемами реакторов наблюдается в случае, когда скорость реакции уменьшается вследствие накопления продуктов. [c.131]

Следовательно, применение пористых контактов целесообразно (и необходимо) лишь для реакций, идущих с малой скоростью. Для реакций, идущих со средними скоростями, необходимо интенсифицировать массообмен, чтобы полнее использовать поверхность зерна. Такая интенсификация осуществляется повышением скорости газа, турбулизацией его движения. Тогда массообмен в газе происходит в результате конвекции и только у самой поверхности сохраняется тонкий диффузионный слой газа. [c.73]

Для разделения изотопов применимы системы, в которых скорость реакции ХИО является достаточно высокой. Поэтому массообмен в противоточной колонне можно представить складывающимся из следующих стадий транспорт изотопа в каждой из фаз и перенос изотопа из одной фазы в другую, обусловленный реакцией ХИО. Поэтому уравнение аддитивности сопротивлений массопереносу будет следующим [5, 10, 11] [c.249]

Кроме основного влияния яа состояние равновесия реакций газификации, давление существенно влияет также на физический массообмен при повышенном давлении увеличи вается концентрация газовых реагентов, вследствие чего скорость реакции при данной температуре возрастает по сравнению со скоростью реакции, проводимой при атмосферном давлении. [c.27]

Добавка нескольких процентов соляной или фосфорной кислоты к серной существенно повышает скорость реакции и обеспечивает практически полное превращение. Механизм этого явления и реакции вообще можно объяснить на основании пленочной теории, по которой зона, непосредственно окружающая каждую частицу перекиси бария, представляет собой относительно неподвижную область, через которую массообмен происходит главным образом за счет молекулярной диффузии ионов и молекул. Хотя степень турбулентности фактически возрастает непрерывно с увеличением расстояния от поверхности частицы, все же можно себе представить, что существует совершенно неподвижная пленка, как это показано на рис. 10. В этой пленке происходит реакция и совершается массообмен исключительно за счет ионной и молекулярной диффузии. Ввиду ограниченной растворимости перекиси бария, ионы водорода, диффундирующие внутрь, вероятно, реагируют вблизи поверхности смеси твердых фаз—перекиси бария и окиси бария—с образованием перекиси водорода и ионов бария, которые затем диффундируют наружу. Если кислотный анион образует нерастворимую бариевую соль, то аииоиы также диффундируют внутрь, что [c.97]

До сих пор предполагалось, что частицы углерода в процессе горения пе поглощают тепла, т, е. что они все время имеют равновесную температуру. В действительно-гтн топливо обычно поступает в слой сверху в холодном. стоянии и, продвигаясь вниз, прогревается газами, покидающими ту часть слоя, где идет реакция, Поэтому слой 1oжнo разделить иа три зоны верхняя зона, которая действует как противоточный теплообменник, ггагревагощин топливо до температуры, при которой уже идет заметная реакция нижняя зона, где температура топлива столь высока, что скорость реакции определяется массообменом (как это было отмечено выше), и ппомежугочная зона, [c.153]

Под скоростью реакции (массообменного процесса) понимается парциальное изменение количестпа данного вещества в единице объема системы в единицу времени за счет протекания реакции (массообменного процесса). [c.189]

Для таких процессов, как Аидкофазные с использованием твердого kata-лизатора совмещение реакции с массообменом, например, ректификацией, позволяет интенсифицировать массопередачу вещества между ядром потока и катализатором за счет увеличения скорости потоков и турбулизации. [c.191]

Принципиальная технологическая схема процессов химической абсорбции не отличается от обычной схемы абсорбционного процесса. Однар(0 в конкретных условиях в зависимости от количества кислых газов в очищаемом газе, наличия примесей, при особых требованиях к степени очистки, к качеству кислого газа, и других факторов технологические схемы могут сун ест-венно отличаться. Так, например, при использовании аминных процессов при очистке газов газоконденсатных месторождений под высоким давлением и с высокой концентрацией кислых компонентов широко используется схема с разветвленными потоками абсорбента (рис. 53), позволяющая сократить капитальные вложения и в некоторой степени эксплуатационные затраты. Высокая концентрация кислых комионентов требует больших объемов циркуляции поглотительного раствора. Это не только вызывает рост энергетических затрат на перекачку и регенерацию абсорбента, но и требует больших объемов массообменных аппаратов, т. е. увеличения капитальнрлх вложений. Вместе с тем из практики известно, что в силу высоких скоростей реакций аминов с кислыми газами основная очистка газа происходит на первых по ходу очищаемого газа пяти—десяти реальных таре, 1-ках абсорбера на последующих тарелках идет тонкая доочистка. Этот факт послужил основанием для подачи основного количества грубо регенерированного абсорбента в середину абсорбера, а в верхнюю часть абсорбера — меньшей части глубоко-регенерированного абсорбента. Это позволило использовать абсорбер переменного сечения (нижняя часть большего диаметра, верхняя — меньшего), что снизило металлозатраты, а также сократить затраты энергии за счет глубокой регенерации только части абсорбента. [c.171]

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]

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]

Подобное снижение Ксотн может уменьшить суммарную константу скорости реакции, если последняя лимитируется массообменом между потоком и частицами. [c.279]

В.П. Захаров, К С. Минскер, Ал.Ал. Берлин Башкирский государственный университет, г. Уфа, Россия Институт химической физики РАН, г. Москва, Россия Характер протекания быстрых процессов (быстрые химические реакции, смешение жидких потоков, эмульгирование, экстракция и т.д.) во многом определяется диффузионю.ши затруднениями, связанными с использованием высоковязких сред, наличием поверхности раздела фаз, а при протекании быстрых химических реакций - значительной величиной константы скорости реакции. Практически единственным способом оптимизации качества полз чаемых продзпсгов, а также управления протеканием быстрых процессов является интенсификация турбулентного смешения жидких потоков в аппарате. Причем рентабельность производства в целом определяется продолжительностью того или иного процесса, т.е. временем пребывания реагентов в аппарате. Решением этих и многих других проблем является проведение процессов, лимитируемых массообменом, в турбулентных потоках, ограниченных непроницаемой стешсой, т.е. в трубчатых аппаратах вытеснения, но в турбулентных потоках. [c.57]

Механическое перемешивание в системах жидкость—газ обычно осуществляется при проведении процессов, скорость которых лимитирована массообменом в сплошной фазе, т. е. при абсорбции т руд-норастворимых газов. В этом случае основное сопротивление массопередаче оказывается в сплошной фазе. При чисто физической абсорбции мешалки обычно не используются. Чаще их применяют для систем, в которых абсорбция сопровождается химической реакцией. Вероятно, это обусловлено малой растворимостью газа в жидкости, а при химической реакции растворимость газа возрастает в несколько раз. Типичные случаи перемешивания систем жидкость—газ — это процессы гидрирования, хлорирования, ферментации, биологической очистки воды и т. п. Необходимо отметить, что для многих химических реакций с малыми скоростями требуется длительное время контакта (пребывания), что легко может быть осуществлено в аппарате с мешалкой. Перемешивание дает возможность создания большой межфазной поверхности. Это вызывает значительное повышение коэффициентов массопередачи, рассчитанных на единицу объема, [c.328]

Из приведенных в табл. 25 данных следует, что гидролиз борнильных и изоборнильных эфиров в условия.х высокой турбулентности с целью сокращения продолжительности реакции вполне обоснован. Достигнутая Корото-вым и Выродовым продолжительность реакции около 100 с [39] для гидролиза изоборнилформиата на 99,9% примерно в 200 раз меньше продолжительности процесса в периодически действующих автоклавах, но в 1№ раз больше продолжительности реакции в гомогенной среде при тех же температурных условиях. Это понятно, если принять во внимание, что даже самый интенсивный массообмен и диспергирование веществ в гетерогенной среде ие превращают ее в гомогенную. В соответствии с этим реакция в условиях вы-сокой турбулентности продолжает протекать на поверхности раздела фаз, правда, значительно увеличенной по сравнению с той, которая получается по существующему процессу. Тем ие менее достигнутая скорость реакции в прямом турбулентном потоке позволила разработать непрерывный, высокопроизводительный процесс гидролиза изоборнилформиата. [c.100]

Опыты по массообмену с очень тонкими слоями находятся в соответствии с наблюдениями Ясуи и Иогансона, упомянутыми в разделе 6.4, а. На первых нескольких миллиметрах над распределительной решеткой содержатся только очень мелкие пузыри, и в этой зоне слой действительно больше напоминает однородную систему, чем неоднородную. По этой причине при очень высоких скоростях реакций превращение на частицах катализатора в основном происходит в пределах этого небольшого участка на входе в слой, что приводит к более высокой степени превращения, чем это следует из вырал<ения (6.9) или (6.19). [c.143]

Предположение о том, что сопротивление массопереносу сосредоточено внутри пузыря, оправданно только в случае, когда вне пузыря протекает очень быстрая химическая реакция (характерное время реакции существенно меньше времени прохождения лузырем расстояния порядка его диаметра). На практике такие скорости реакции встречаются редко, и в этом случае массообмен пузырей с непрерывной фазой несуществен. [c.123]

Следовательно, применение пористых контактов целесообразно (и необходимо) лишь для реакций, идущих с малой скоростью. Реакции, идущие со средними скоростями, уже требуют интенсификации массообмена, чтобы полнее использовать поверхность зерна. Такая интенсификация осуществляется повышением скорости газа, тур-булизацией его движения. Тогда массообмен в газе будет [c.67]

Традиционная технология азокрасителей с применением реакторов большой емкости (10—50 м ) не обеспечивает условий для оптимизации процессов, прежде всего в отношении массообмена. Например, локальные значения pH в таких реакторах отличаются во время приливания раствора реагента на I—2 единицы, тогда как допустимое отклонение составляет 0,2. Интенсивный массообмен может быть реализован в малогабаритных реакторах непрерывного действия [466] или пульсацион-еых , в которых операции диазотирования и азосочетания повторяются с постоянной цикличностью [467]. Поскольку скорости реакций, проводимых без охлаждения, высоки, объемы промышленных реакторов удается уменьшить в десятки раз, облегчается строгое соблюдение параметров, стабилизируется качество и повышаются выходы продуктов [451]. [c.175]

Активация процесса. Из уравнения (7) следует, что оптимальная скорость реакции и равновесие, максимально сдвинутое вправо, достигаются в том случае, когда взаимодействуют жидкие фазы. Однако если мы возьмем жидкий при комнатной температуре нормальный парафиновый углеводород Qe и будем его перемешивать с добавлением к нему насыщенного водного раствора карбамида, то реакция пойдет крайне гяло. Добавление к этой смеси 5—10% метилового спирта вызывает бурную реакцию комплексообразования. В данном случае метиловый спирт промоти-рует переход карбамида из тетрагональной структуры в гексагональную. Кроме того, он, по-видимому, способствует образованию гомогенного раствора карбамида и нормального парафинового углеводорода, как это следует из уравнений (5) и (6), и улучшает массообмен. В присутствии метилового спирта интенсивно протекает реакция жидких парафиновых углеводородов (расплавленных или растворенных) с твердым порошкообразным карбамидом. К числу подобных активаторов относятся спирты, кетоны, а при реакции с твердым карбамидом — вода. [c.225]

При изучении процесса хлорирования толуола в барботаж-ной колонне в присутствии РеСЬ показано, что абсорбция хлора толуолом лимитируется на 60% сопротивления газовой фазы. Согласно модели, описывающей процесс, первая стадия хлорирования происходит в переходном режиме от диффузионной к кинетической области. Суммарный процесс мало зависит от скорости реакции в жидкой фазе вследствие преобладания сопротивления в газовой фазе [288J. Определены гидродинамические и массообменные параметры для системы хлор — толуол в барботажном реакторе. [c.153]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология