Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Константа скорости реакции частицы с поверхностью

    Каталитическую активность гетерогенного катализатора характеризуют константой скорости реакции, отнесенной к одному квадратному метру поверхности раздела фаз реагентов и катализатора, или скоростью реакции при определенных концентрациях реагирующих веществ, отнесенной к единице площади поверхности. Промышленные катализаторы применяют в форме цилиндров или гранул диаметром несколько миллиметров. Гранулы катализатора должны обладать высокой механической прочностью, большой пористостью и высокими значениями удельной поверхности. Большую группу катализаторов получают нанесением активного агента, например платины, палладия, на пористый носитель (трегер) с высокоразвитой поверхностью. В качестве носителей применяют активированный уголь, кизельгур, силикагель, алюмогель, оксид хрома (П1 и другие пористые материалы. Носитель пропитывают растворами солей металлов, например Pt, Ni, Pd, высушивают и обрабатывают водородом при 250—500° С. При этом металл восстанавливается и в виде коллоидных частиц [л = (2 -f- 10) 10 м1 осаждается на поверхности и в порах носителя. Можно провести синтез катализатора непосредственно на поверхности носителя, пропитав носитель растворами реагентов, с последующей термической обработкой. Так получают катализаторы с металлфталоцианинами, нанесенными на сажу, графит и другие носители. Широко применяются металлические сплавные катализаторы Ренея. Их получают из сплавов Ni, Со, u, Fe и других металлов с алюминием в соотношениях 1 1. Сплав металла с алюминием, измельченный до частиц размером от 10" до 10" м, обрабатывают раствором щелочи, алюминий растворяется, остающийся металлический скелет обладает достаточной механической прочностью. Удельная поверхность скелетных катализаторов превышает 100 м г" . Такие катализаторы применяются в процессах гидрирования, восстановления и дегидрирования в жидкофазных гете рогенно каталитических процессах. [c.635]


    Углерод на поверхности частицы сгорает до СО, но образующийся у поверхности СО догорает до СО, с большой скоростью, т.е. фактически горение идет до СО,, но скорость горения определяется константой скорости реакции С + 0,50, = СО а = Ь = 2. [c.85]

    Обозначим константу скорости реакции первого порядка в слое твердых частиц порозностью через к. Будем рассматривать гетерогенные реакции в системе газ — твердые частицы их общая скорость лимитируется либо диффузией, либо кинетикой реакции адсорбции или десорбции. В первом случае процесс может лимитироваться внутренней диффузией (в порах частицы) либо внеш-йей (к наружной поверхности частицы). Общая скорость реакционного процесса максимальна в случаях, когда лимитирующей стадией является внешняя диффузия. Кроме того, диффузия может контролировать процесс в слое с барботажем пузырей, когда наиболее медленной стадией является приток свежего реагента от пузырей к непрерывной фазе. [c.311]

    При гетерогенном горении углерода протеканию реакций предшествует процесс подвода окислителя из окружающей среды к реакционной поверхности. Поэтому скорость гетерогенного горения зависит от скорости этих двух основных составляющих процессов М = ка, где к — константа скорости реакции а — концентрация кислорода на поверхности топлива IV = Да — а), где В — константа скорости диффузии, а — концентрация кислорода в потоке, в котором сгорает частица углерода. Из этих двух зависимостей величина скорости гетерогенного горения выражена через количество кислорода, потребляемого единицей поверхности частицы, и равна w = aJ(i/k — 1//)). При низкой температуре потребляется кислорода меньше, чем подводится диффузией горение лимитируется кинетикой реакции, и = ка . При высокой температуре интенсивность горения ограничивается, наоборот, скоростью диффузии — диффузионный режим, при котором и = Ва . [c.43]

    Sh —критерий Шервуда tio —общая степень использования микропор fi —степень использования микропор ф —модуль Тиле — эффективный размер частицы 1 —константа скорости реакции на поверхности Од — эффективный коэффициент диффузии в микропорах К —константа равновесия. [c.105]

    Здесь г — нормаль к поверхности частицы к — константа скорости реакции на поверхности. [c.66]

    При сжигании высоковлажных топлив, таких, как торф, бурые угли, древесина, набор реакций на поверхности коксовой частицы может соответствовать приведенному в 7-3. Не все эти реакции идут с одинаковой скоростью. Расчеты скорости реакции конверсии окиси углерода водяным паром (4" ) показали, что при температурах около 1200° С константа скорости реакции 4" примерно в 20 раз ниже константы скорости реакции догорания СО и на семь-восемь порядков меньще, чем реакции На + Од. (Константы скоростей реакций Н + Оа и СО + Оа были приняты по данным 6-3, а реакции СО 4- НаО по работе Н. В. Кульковой и М. И. Темкина.) [c.157]


    Полученная формула пригодна для любых значений безразмерной константы скорости реакции на поверхности частицы (т. е. при любых значениях кинетического параметра д О g < 1). [c.219]

    Изменение веса потока частиц /-й фракции пылевидного топлива в единице объема в процессе горения определяется стехиометриче-ским коэффициентом М реакции, суммарной константой скорости реакции k , поверхностью частиц в единице объема S и концентрацией кислорода с. Внутреннее реагирование и горение летучих для простоты не учитываются. [c.9]

    В опытах по низкотемпературному коксованию угля в слоях, псевдоожиженных воздухом при 430 °С, измеряли расход кислорода. Дэвидсон 1 интерпретировал результаты исходя из скорости переноса кислорода от пузыря к непрерывной фазе и предполагая, что константа скорости реакции практически бесконечна, а пузырь не содержит твердых частиц. При горении в псевдоожиженном слое частицы угля могут быть распределены среди частиц зоны и не все они будут участвовать в реакции. В этом случае кажущаяся константа скорости получается значительно ниже и диффузия с поверхности частицы в этих условиях может оказаться лимитирующей стадией процесса. [c.312]

    Относительная ошибка в определении энергий активации составляет 5—7% при доверительном интервале 0,95. Из данных табл. 3 видно, что при уменьшении размеров частиц катализатора Е°ц увеличивается от значения E°s/2 до в соответствии с теорией макрокинетики. Таким образом, константа скорости реакции на поверхности, характеризующая протекание процесса при низких концентрациях нитропродукта (e s), и константа скорости процесса при избыточной концентрации п-нитрофенолята k°s оказались равными (табл. 1 и 2). Соответствующие им энергии активации также оказались одинаковыми и равными 10 ккал/мол. [c.66]

    Исходя из того, что на протекание гетерогенных каталитических процессов влияют такие параметры, как размер и форма пор, коэффициенты диффузии реагирующих веществ и продуктов реакции, скорость реакции и размер частицы катализатора, было предложено [75] ввести понятие фактора эффективности при парофазных реакциях. Фактор эффективности равен отношению фактической скорости превращения в целевой продукт к идеальной скорости превращения для случая, когда вся поверхность частицы катализатора обладает одинаковой эффективностью. Этот фактор является функцией модуля, вычисленного на основании эффективного диаметра частицы, среднего радиуса пор, коэффициента диффузии и константы скорости реакции. [c.147]

    В кинетической области концентрация экстрактива в сплошной фазе равновесна его концентрации в дисперсной фазе не только на поверхности капли, но и по всему сечению колонны. При зтом концентрация экстрагируемого компонента внутри частицы дисперсной фазы постоянна по объему. Расчет выполняется в предположении постоянства произведения коэффициента распределения на константы скоростей реакций. [c.294]

    Введем обозначения г — радиус зерна катализатора Sr — величина поверхности катализатора на единицу его массы k—константа скорости реакции kp — скорость убывания исходного вещества в результате реакции. Тогда можем записать нестационарный материальный баланс вещества для отдельной частицы катализатора  [c.263]

    В случае, когда внешнекинетическая область протекания реакции не осуществляется и прослеживается непосредственный переход из внутридиффузионной области во внешнедиффузионную, константу скорости реакции у. в уравнении (П1.35) надо заменить на величину У kD. Разумеется, соотношение (III.35). можно записать, лишь предположив, что внешняя поверхность частицы равнодоступна [1 ]. Выражая из него концентрацию реагента у активной поверхности, находим  [c.112]

    О — эффективный коэффициент диффузии, пропорциональный при п > я и при п < Я 5 — удельная поверхность катализатора р — плотность частиц катализатора к — константа скорости реакции, отнесенная к единице поверхности С — концентрация реагента в газовом объеме. [c.142]

    Уравнение (17) имеет важный практический смысл оно показывает, что коэффициент эффективности пористого катализатора асимптотически приближается к единице при уменьшении радиуса гранулы и константы скорости реакции k , или при увеличении коэффициента диффузии. При увеличении ф tli Ф5 1 (th ф5 = = 0,99 при ф5 = 2,65) поэтому ti % З/ф (или 1/ф ) при ф > 2,6. Иначе говоря, эффективность использования внутренней поверхности катализатора мала для крупных гранул при больших значениях константы скорости ку и при малых значениях (реакция быстрая, а поры малы). Наивысшая эффективность достигается при использовании гранул минимально возможного размера (рис. 13) [3, с. 113]. Как следует из рис. 13 выход бутадиена практически не зависит от зернения катализатора лишь при размерах его частиц менее 1 мм это означает, что при 2г 1 мм т] 1. [c.89]

    Далее будет показано (см. гл. 6), что уравнение (5.6) является асимптотически точным при малых числах Пекле для любой кинетики химической реакции на поверхности частицы во всем диапазоне значений константы скорости реакции. В этом случае оно может быть непосредственно выведено методом сращиваемых асимптотических разложений по малому числу Пекле из полного уравнения конвективной диффузии. [c.190]


    В период созревания по Оствальду измеряли константы скорости реакции с молибдатом и оценивали молекулярную массу полимера. Величина константы скорости понижалась по мере увеличения размера частиц, однако в процессе агрегации она понижалась незначительно. Действительно, когда частицы связываются в цепочки, то лишь небольшая доля, поверхности теряется в местах контакта. [c.354]

    Влияние размера зерна катализатора на гидрирование бензола в присутствии никеля на носителе изучали [6] на катализаторе с размером зерна 20—200 меш. Активность возрастает с уменьшением размера частицы, вероятно, вследствие того, что активные центры, находящиеся в норах более крупных частиц, блокируются в результате конденсации бензола. С увеличением степени дисперсности наблюдаемая константа скорости реакции изменяется пропорционально внешней поверхности зерна вплоть до критического размера зерна катализатора, после чего дальнейшее повышение дисперсности [c.148]

    Кинетика химического растворения и выщелачивания зависит от связанных между собой и протекающих одновременно физикохимических и химических процессов на поверхности твердого тела и диффузионных процессов доставки компонентов раствора к поверхности растворяемых частиц и продуктов реакций в толщу раствора. Скорость химического растворения и выщелачивания тоже выражают уравнением (2), но при этом влияние физико-химиче-, ских и химических факторов (констант скоростей химических реакций на поверхности твердого тела или в растворе, толщины диффузионного слоя, коэффициентов диффузии, энергии кристаллической решетки и др.) учитывается константой скорости реакции. Для переходной области при определенных условиях [c.28]

    В подобного рода процессах мы должны рассмотреть, с одной стороны, диффузию реагирующего вещества (в случае гидрирования — водорода) в объеме жидкой фазы, а с другой — диффузию его к поверхности каждой отдельной частицы катализатора. Рассмотрим простейший случай, когда кинетика реакции на поверхности дисперсных частиц удовлетворяет первому порядку. Тогда для каждой отдельной дисперсной частицы, поверхность которой, конечно, можно считать равнодоступной, мы можем воспользоваться формулой (II, 7), согласно которой эффективная константа скорости на единицу поверхности дисперсной частицы выражается как [c.109]

    Произведение кс можио в уравнении (1.2) выразить произведением к с (см. гл. VI). Величина к — суммарная константа скорости реакции процесса, выражающая совместное воздействие диффузии и реакции на внешней и внутренней поверхностях частицы. Она опреде- [c.474]

    Из формулы (15-15) видно, что чем больше проницаемость материала и меньше константа скорости реакции для кокса (низкие температуры, малая реакционная способность), тем глубже проходит кислород внутрь частицы и тем большая ее масса вовлекается в реакцию. Напротив, чем выше температура и больше внутренняя реакционная поверхность 5 , тем меньше глубина проникновения реакции. [c.335]

    Рассмотрим единственную необратимую реакцию, протекающую в изотермических условиях на катализаторе переменной активности. Будем для простоты пренебрегать переносом вещества движущимися твердыми частицами мы уже говорили, при каких условиях это полностью оправдано. Мерой активности катализатора является эффективная константа скорости реакции к, равная произведению константы скорости Хо, отнесенной к единице активной поверхности, на площадь неотравленной поверхности о соответственно скорость образования исходного вещества в единице реакционного объема ра равна —кС. Уравнение материального баланса исходного вещества запишем в безразмерной форме, введя безразмерные переменные с= С/Со, у = kjkg и х = каХ и Со — исходная концентрация реагента и Ао — константа скорости реакции на неотравленном катализаторе) [c.320]

    Первый член выражения (15-16), в котором Сз — концентрация кислорода у поверхности, а й — константа скорости реакции представляет собой скорость поверхностной реакции между кислородом и углеродом, которая зависит от реакционных свойств данного сорта кокса, от концентрации кислорода у поверхности и температуры. Вторым членом выражен диффузионный поток внутрь частицы, вызванный химическим реагированием внутри нее. При этом установлено, что для реакций первого порядка с достаточной для практики степенью точности можно считать второй член выражения (15-16) не зависящим от характера диффузионных процессов в свободном газовом пространстве. Процесс проникновения кислорода внутрь углерода можно рассматривать как самостоятельный и определяемый лишь характером внутренних диффузионных процессов. [c.335]

    В этом уравнении константа скорости реакции к заменена коэффициентом реакционного газообмена а, также зависящим только от температуры. Коэффициентом а учитываются реакции, происходящие как на поверхности, так и в порах частицы с отнесением скорости горения к ее внешней поверхности. Следовательно, а выступает в качестве эффективной меры интенсивности суммарного реагирования пористого топлива. [c.336]

    Все три названные области реализуются при том условии, что концентрация у внешней поверхности зерна Ср равна концентрации в объеме, т. е. внешнедиффузионное торможение процесса отсутствует. Чтобы это условие было выполнено, коэффициент массопередачи из ядра потока к поверхности р должен значительно превосходить величину, определяющую скорость реакции в зерне. Этой определяющей величиной во внутридиф-фузионной области являетсяво внутрикинетической — ка (где а — отношение объема частицы катализатора к ее поверхности, или гидравлический радиус) и во внешнекинетической области — константа скорости реакции на поверхности х- Если р значительно меньше названных величин, процесс лимитируется подводом реагента к поверхности зерна и идет во внешнедиффузионной области, описанной в п. 2. [c.128]

    Лин Шин-лин и Амундсон приводят пример численного решения этой задачи при следующих исходных данных массовая скорость 0 = 2930 кг1 м -ч)-, линейная скорость и= 12,47 м1мин радиус зерна катализатора г — 4,24 мм порозность слоя е = 0,35 полное давление р — ат-, удельная теплоемкость зерна катализатора с, = 0,196 ккал кг-град)-, плотность газа рг=1,12 кг/м -, теплота реакции (—АЯ) = 0,667-10 ккал1моль-, средний радиус пор зерна Гпор = 40А коэффициент теплообмена сквозь газовую прослойку г = 97,6 ккал м-ч-град)-, пористость зерна еч = 0,40 теплоемкость газа с,-= 0,25 ккал кг-град)-, плотность катализатора рч = 960 кг м -, масса одного моля газа Л1 = 48 кг моль-, высота единицы теплопередачи Яс =0,018 м-, коэффициент теплопередачи г = 9,88 моль мР--ч-ат)-, константа скорости реакции к = = 22,5 ехр (—12200/Гч) моль м -ч-ат) поверхность зерна катализатора, приходящаяся на 1 объема, а = 402 м м -, б = ехр [12.98 —(12 200/г чЯ 1ч—температура частицы катализатора, °С т — время, мин. [c.268]

    Высокую реп1 циоппую способность электронно-возбужденных частиц обычно связывают с их повышенной энергией (что, несомненно, играет основную роль в ондотермических реакциях), а также с сохранением спина системы (правило Вигнера). Большое различие констант скорости реакций СНз и СНа с Нз и (Ж4, являющихся экзотермическими, протекающими без нарушения правила Вигнера, очевидно, нужно связать с различием поверхностей потенциальной опергии. [c.155]

    Влияние концентрации реагентов. Скорость реакции определяется концентрацией частиц, участвующих в лимитирующей стадии процесса. Вполне очевидно, что чем больше концентрация частиц, тем больше при прочих равных условиях произойдет элементарных актов реакции за единицу времени в единице объема (или на единице поверхности). Поэтому для мономолекулярной реакции скорость реакции V должна быть прямо пропорциональна концентрации молекул одного вида, т. е. молярной концентрации одного вещества. При разложении N265 u=/гNi05 Nг05, где — коэффициент пропорциональности, являющийся постоянной величиной при данной температуре и названный константой скорости реакции. Значение к зависит от температуры. [c.132]

    Константа скорости реакции и коэффициент диффузии функционально зависят от температуры. Средний радиус пор связан с долей общего объема, приходящейся на внутренние пустоты, которая в свою очередь зависит 6т истинного удельного веса и кажущейся плотности частицы. Эффективный диаметр частицы по определению равен диаметру сферической частицы, удельная поверхность которой (на единицу объема) равна аналогичному показателю для фактической частицы. Для определения эффективнос+й [c.147]

    Необходимо подчеркнуть, что снижение температуры частицы по экспоненте уменьшает величину константы скорости реакции, что усиливает влияние теплообмена на ее температуру. Реакция на поверхности мелких частиц угля быстрее переходит в кинетическую область, чем на поверхности крупных, при том же диаметре й частиц инерта, поэтому при ё < 0,15 мм кривые идут тем ниже, чем меньше йт1й. При йт1й — 10 кинетическое торможение мало заметно во всем диапазоне диаметров й-, от 1 до 50 мм. [c.218]

    Частицы диаметром более чем 100 нм приготовлялись Мин-диком и Воссосом [17] путем добавления кремнезема со средней молекулярной массой ниже ЭрООО к основному золю, имевшему pH 7—11 и содержавшему 0,1 масс.% относительно однородных сферических частиц кремнезема со средним диаметром, равным по крайней мере 30 нм. Скорость подачи питательного раствора поддерживалась ниже максимальной, определяемой по соотношению fг = 5г t, где Ft — максимальная скорость в момент времени /, выраженная числом граммов кремнезема, добавляемого к 1 мл смеси за 1 ч к — заранее определяемая константа скорости реакции, равная 0,005 для процесса, протекающего при 100°С и постоянном объеме системы — удельная поверхность частиц в момент времени /, м /г ЗЮг — концентрация кремнезема в смеси в момент времени /, г/мл. [c.425]

    Применение уравнений диффузии с средними концентрациями и реакционной поверхностью в единице объема отличается простотой и свободно от каких-либо схем, связанных с гидродинамической обстановкой процесса или законом осереднения концентраций, скоростей и т. и. Этот метод пригоден для любой геометрической структуры реагирующего тела и, в частности, для рассмотрения гетерогенных процессов в слое, в потоке движущихся частиц и т. п. Следует только иметь в виду, что на величину суммарной константы скорости реакции к при этом накладываются гидродинамика, осереднение и т. п. в реальных условиях протекания процесса. [c.137]


Смотреть страницы где упоминается термин Константа скорости реакции частицы с поверхностью: [c.445]    [c.431]    [c.117]    [c.21]    [c.534]    [c.102]    [c.177]    [c.206]    [c.245]    [c.514]    [c.24]    [c.122]    [c.359]   
Курс химической кинетики (1984) -- [ c.134 ]




ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Константа скорости

Константа скорости реакции

Поверхность частиц

Реакции на поверхности

Реакция константа

Скорость реакции на поверхности



© 2025 chem21.info Реклама на сайте