Межфазный перенос

Начнем наше рассмотрение с реакции алкилирования, которая должна характеризоваться сильной зависимостью от р/Са соответствующей С—Н-, N—Н- или О—Н-кислоты. Относительно сильные кислоты, такие, как, например, ацетилацетон, растворяются в гидроксиде натрия. Соответственно работа катализатора межфазного переноса состоит в реэкстракции аниона в форме ионной пары обратно в органическую фазу, где и проходит С- или 0-алкилирование (в разд. 3.10 см. о направлении алкилирования амбидентных анионов). Другими словами, в этом случае действует механизм, представленный на схеме 2.2. [c.55]

Рис. 44. Корреляция опытных данных межфазного переноса в двухфазной модели

Реакции, включающие межфазный перенос, конечно, проводились и ранее, и, несомненно, значительное количество таких реакций похоронено в старой литературе [1—3] и особенно в патентах [4], причем самый старый, из известных в настоящее время, датирован 1913 г. Некоторые из первых авторов вступили в эту область более или менее случайно и, по-видимому, не интересовались механизмами таких каталитических реакций. И главное — никто из них не осознавал потенциальных возможностей и широты нового метода. [c.13]

Выше были перечислены пять групп факторов, которые оказывают влияние на работу гетерогенного реактора. (Очевидно, что скорость и направление процессов каждой из групп зависит от скорости п направления всех остальных процессов. Однако наиболее типичной для химического реактора является взаимосвязь химических и массообменных процессов. Для того чтобы наглядно показать тесную связь химического взаимодействия и процессов межфазного переноса в гетерогенных реакторах для систем жидкость — жидкость пли жидкость — газ, рассмотрим простейшую реакцию первого порядка по переходящему компоненту в изотермическом реакторе идеального (полного) вытеснения. [c.13]

Модели сетей со случайной топологией применяются для расчета дисперсии, потока вязкой среды, диффузии, всасывания, испарения с поверхности, межфазного переноса, взаимного распределения фаз в многофазных пористых средах. Модели применяются в различных модификациях без учета или с учетом геометрических характеристик узлов и ветвей, например для описания кнудсеновской диффузии применена модель случайной решетки с узлами идеального смешения, в которых диффузия рассматривается как переход от полости к полости [23]. При задании геометрических характеристик узлов и ветвей в решетке моделирующей структуры пространства пор получаем обращенный вариант модели Колмогорова — решетку полостей и горл, для которой также существует множество модификаций упорядоченное и хаотическое расположение полостей одного размера взаимное проникновение полостей распределение взаимопроникающих полостей по размерам [20]. [c.130]

Для описания эффектов третьего уровня используют методы механики мелкомасштабных течений около кристалла, термодинамики поверхностных явлений, различные теории межфазного переноса. [c.12]

Выражения (V,42) и (V,43) справедливы только вблизи вершины газовой пробки, но именно в этой области межфазный перенос происходит наиболее интенсивно. [c.207]

Существенные различия между скрубберами с орошаемой неподвижной насадкой и контактными аппаратами с турбулентным трехфазным псевдоожиженным слоем были отмечены Ченом и Дугласом Задержка жидкости в слое неподвижной насадки слагается из динамической и статической составляющих, причем последняя играет весьма ограниченную роль в процессах межфазного переноса. В то же время, в контактном аппарате с турбулентным трехфазным псевдоожиженным слоем статическая задержка жидкости практически отсутствует вследствие движения насадки и, таким образом, вся удерживаемая жидкость принимает участие в массообмене между фазами. Этим, в частности, можно объяснить тот факт, что при одинаковых условиях работы скорости тенло-массопереноса в контактном аппарате с турбулентным трехфазным псевдоожиженным слоем выше, чем в абсорберах с неподвижной насадкой . [c.677]

Увеличение эффективности процессов межфазного переноса при заполнении колонны неупорядоченной насадкой является общеизвестным фактом [72—75]. Например, заполнение колонны диаметром 0,31 м кольцами Рашига 6 х9 мм снижает ВЭТТ от 0,815 до 0,575 м [72]. Однако механизм влияния насадки на скорость массопередачи долгое время являлся предметом дискуссии. Долгое время считали, что основу влияния насадки составляет увеличение поверхности контакта фаз. Однако бо.лее детальное изучение изменения размера капель при прохождении ими слоя насадки [76—78] показало, что влияние насадки на эффективность колонны имеет иной механизм. Так, при диаметре насадки, превышающем критические размеры [79] [c.265]

Концентрации компонентов и Сз также играют роль регуляторов скорости химического взаимодействия и межфазного переноса. При этом в случае корректности уравнений вида (1.3), (1.4) можно получить квадратичные уравнения, определяющие значения концентраций с, и с , которые соответствуют стационарному протеканию процесса при конкретных значениях его параметров [c.14]

Таким образом, при любом количестве переходящих реагентов и любом порядке реакции имеет место достаточно жесткая связь между скоростью межфазного переноса каждого пз переходящих реагентов и скоростью его расходования в процессе химического превращения. Связь эта определяется взаимозависимостью движущих сил химической реакции и массопередачи. [c.14]

Следует еще остановиться на определении величины — межфазного коэффициента массопередачи в уравнении (10.11) — применительно к суспендированному катализатору. Поскольку в процессах с гетерогенным катализатором реакция идет на поверхности последнего, то перенос массы на границе фаз протекает в отсутствие-химической реакции. Поэтому для определения значения коэффициентов межфазного переноса в аппаратах с суспендированным катализатором, где велика доля жидкой фазы, инертной в отношении химической реакции, очевидно, можно пользоваться формулами для расчета межфазного массообмена, приведенными в гл. 12 настоящей книги. [c.188]

КИНЕТИКА МЕЖФАЗНОГО ПЕРЕНОСА [c.236]

Основную группу уравнений, необходимых для построения любой модели колонны, составляют уравнения, описывающие процесс межфазного переноса компонентов разделяемой смеси. Практически такие уравнения позволяют определить состав паровой фазы, покидающей ступень разделения, по известному составу жидкости на ней и составу пара, поступающего на нее. Эта зависимость наиболее сложна и в то же время она является основополагающей при проведении расчетов разделения. [c.297]

Обычно полуэмпирическая концепция локальности основывается на определении отношения коэффициента турбулентного обмена к величине кинематической вязкости. Способы разделения области интегрирования и определения коэффициента турбулентного обмена у поверхности раздела фаз определяют специфику той или иной теории межфазного переноса. [c.43]

Основу описания эффектов третьего уровня составляют методы механики мелкомасштабных течений около включения дисперсной фазы, термодинамика поверхностных явлений, методы описания равновесия многокомпонентных систем, различные теории межфазного переноса. [c.44]

Определим диффузионные скорости межфазного переноса массы равенствами [c.42]

Полагая Ф = я в (1.42) и учитывая соотношения Гиббса (1.57), получим выражение субстанциональной производной 08101 для энтропии двухфазной многокомпонентной среды, в которой протекают химические реакции и процессы межфазного переноса [c.55]

К третьему уровню иерархии относятся явления, связанные с процессом взаимодействия системы кристалл — несущая (сплошная) фаза. Наглядную картину структуры связей ФХС демонстрирует обычно диаграмма взаимных влияний физических и химических явлений системы. При построении такой диаграммы ФХС представляем в виде набора элементов и их связей. При этом узлам диаграммы ставятся в соответствие отдельные явления или эффекты в системе, а дугам — причинно-следственные связи между ними (рис. 1). Растущая кристаллическая частица движется в объеме сплошной фазы под действием сил сопротивления, инерционных, тяжести, подвергаясь одновременно воздействию механизма переноса массы ПМ, энергии ПЭ и импульса ПИ через границу раздела фаз в направлении 1- 2 (где 1 означает принадлежность к сплошной фазе, 2 — к кристаллу). Процесс кристаллизации на частице идет при неравновесии химических потенциалов вещества в несущей фазе и в частице Д , неравновесности по температурам фаз Ат скоростной неравновесности А , т. е. при несовпадении скоростей фаз. Поэтому естественно принять, что рассматриваемая неравновесность гетерогенной системы и обусловливает совокупность явлений, составляющих механизм межфазного переноса при кристаллизации. Причем неравновесность гетерогенной системы в целом (по Ац, Ат, А ) обусловливает в качестве прямого эффекта (сплошные дуги) перенос массы через поверхность в направлении 1- 2 (дуги 1, 2, 3). Каждый вид неравновесности обусловливает прежде всего перенос соответствующей субстанции (дуги 4, 5) и одновременно оказывает перекрестное или косвенное влияние (пунктирные дуги) на перенос других субстанций (для ПЭ — дуги 6, 9 для ПИ — дуги 7, 8). [c.8]

Ряс. 1.7. Пленочная модель межфазного переноса [c.46]

Рис. 2.13. Связные диаграммы пленочной модели межфазного переноса а — физическая схема б — г — варианты связной диаграммы

К третьему уровню иерархии ФХС (рис. 1.1) можно отнести следующие явления [1, 20, 21 ]. Элемент дисперсной фазы (пузырь, капля), в котором протекают химические реакции как в объеме, так и на межфазной границе, движется в объеме сплошной фазы под действием сил Архимеда, инерционных сил и сил сопротивления, подвергаясь одновременно воздействию механизма переноса массы (ПМ), энергии (ПЭ) и импульса (ПИ) через границу раздела фаз в направлении 1 2. В качестве исходной причины возникновения межфазных потоков субстанций, обусловливающей всю совокупность явлений, составляюпщх механизм межфазного переноса, естественно принять неравновесность гетерогенной [c.26]

Таким образом, анализ структуры связных диаграмм моделей межфазного переноса позволяет сделать вывод о том, что диаграммы межфазного переноса с учетом условий равновесия в рамках существующих теорий топологически неразличимы (изоморфны) и различаются между собой лишь значениями параметра проводимости и формой его зависимости от гидродинамической обстановки в системе. [c.156]

Скорость процесса хемосорбции определяется как скоростью химической реакции, так и величиной коэффициента массопередачи, который может быть рассчитан по одной из рассмотренных выше теорий межфазного переноса (пленочная теория, теория обновления поверхности контакта фаз, теория межфазной турбулентности и т. д.). [c.166]

Рассмотрены топологические структуры межфазных явлений в гетерофазных ФХС. Обсуждены особенности топологического описания теплового, механического и покомпонентного равновесия фаз. Дано преставление в виде топологических структур связи ряда моделей межфазного переноса двухпленочной модели, модели обновления поверхности контакта фаз, модели диффузионного пограничного слоя, модели развитой межфазной турбулентности. Показано, что диаграммы межфазного переноса с учетом условий равновесия в рамках существующих теорий структурно изоморфны и различаются между собой лишь значениями параметра проводимости и формой его зависимости от гидродинамической обстановки в системе. [c.182]

Следует отметить, что модели реакторов сложных многофазных систем составляют пофазно, учитывая условия на границах фаз (межфазный перенос и др.). [c.485]

Присутствие катализатора К не меняет точку равновесия реакпии, а изменяет скорость достижения этого равновесия. Как упоминалось, в присутствии катализатора сопротивление реакции шунтируется параллельным контуром с малым сопротивлением реакции. В данном случае диссипация химической энергии по мере приближения к состоянию химического равновесия учитывается многосвязным диссипативным Л-иолем. Прп этом па связях Д-поля возникает одпнаковая потоковая переменная и происходит накопление промежуточного активированного комплекса (АК). Такое распределение силовых е-переменных и потоковых /-переменных характерно для слияющих структур типа 1- и 0-узлов, и это позволяет перейти от Я-псля к эквивалентному диаграммному комплексу, состоящему из 1- и 0-узлов и односвязных диссипативных Л-элементов (рис. 5.9). Здесь элементы ТВ и Гд отражают конкретный механизм межфазного переноса, элемент 5 с нижним индексом компонента символизирует источник (сток) этого компс-нента, один верхний штрих обозначает жидкую фазу, два штриха — газовую. [c.228]

Было показано, что для каталитической реакции первого порядка конверсию в поршневом псевдоожиженном слое малых размеров можно рассчитать с приемлемой точностью, если межфазный перенос осуществляется преимущественно путем диффузии и если диффузионным переносом можно пренебречь. Следует ожидать, что применение теории поршневого режима приведет к заниженным результатам по сравнению с экспериментом, особенно при высоких скоростях газа, когда хороший контакт между газом и твердыми частицами вблизи распределительной решетки обеспечивает высокую степень превратцения. [c.221]

Деформация границы раздела фаз связана с целым рядом эффектов, из которых к наиболее существенным можно отнести следующие а) дробление капель или пузырей (ДР2) и связанное с этим изменение площади межфазной поверхности (ИПГРФ) (дуги 41, 42, 48) б) развитие межфазной турбулентности (МТУР), спонтанного эмульгирования (СПЭМ) и явления поверхностной эластичности (ПЭЛ) (дуги 43, 44, 45, 49, 50) в) изменение термодинамических характеристик в объеме включения (ИТХа) давления насыщения, температуры, состава степени отклонения от химического равновесия (Ай2) и т. п. (дуги 46, 47). Перечисленные эффекты, связанные с деформацией границы раздела фаз, интенсифицируют процессы межфазного переноса массы (ПМ1 2), энергии (ПЭ1 2) и импульса (ПИ1 2). Это влияние условно отображается обратной связью 51. При выделении эффектов третьего уровня иерархии ФХС предполагается, что межфазный перенос субстанций всех видов осуществляется в полубесконечную среду (т. е. отсутствуют эффекты стесненности). [c.29]

Рассмотрим возможность использования теоретических моделей межфазного переноса (см. гл. И) для описания процессов в стесненном потоке. Для этого ирежде всего следует рассмотреть вопрос [c.246]

Поскольку в аппаратах с твердым катализатором реакция идет на поверхностп последнего, то перенос массы на границе фаз протекает в отсутствие химической реакции. Поэтому для определения значений коэффициентов межфазного переноса в аппаратах с суспендированным катализатором, где велика доля жидкой фазы, инертной в отношении химической реакции, можно пользоваться формулами, принятыми для расчета массообменных аппаратов, например приведенными в монографии [30]. Для неподвижного слоя катализатора за неимением более точных и обоснованных выражений в первом приближении, видимо, можно к значениям коэффициентов переноса,рассчитанным без учета химической реакции, вводить поправочные коэффициенты, учитывающие этот последний фактор аналогично тому, как это делается, например, в работах [31] и [32]. [c.306]

Имеется большое количество работ, посвяш,енных расчету и экспериментальному определению коэффициентов межфазного переноса, диффузии, частиц, диаметру пузырей, расширению слоя и других параметров кипящего слоя. Обзор этих результатов дан, например, в монографии Аэрова и Тодеса [3]. Приведем для иллюстрации некоторые расчетные формулы из этой монографии. [c.314]

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]

Диаграммы моделей межфазного переноса. Рассмотрим методику построения связных диаграмм, отражающих перенос массы в гетерофазной системе с учетом условий межфазного равновесия компонентов с точки зрения существующих теорий межфазного переноса. Прежде чем переходить к рассмотрению этих вопросов, отметим, что использование понятия химического потенциала в технических расчетах не всегда удобно. Поэтому при дальнейшем изложении вместо химического потенциала будет использоваться другая интенсивная величина псевдоэнергетического характера — концентрация (массовая, объемная, молярная) компонента. [c.149]

В работах В. Компаниец с соавт. было отмечено, что при исследовании процессов химического превращения, происходящих в условиях неизотермического турбулентного смешения реагирующих потоков, не всегда необходимо знать детальную картину движения среды, в которой протекают указанные процессы. В этом случае гидродинамические условия и пространственное распределение компонентов можно описывать с помощью осредненных величин. Такое упрощение заведомо оправдано, если исследователя интересует лишь кинетика самого химического превращения (в нашем случае межфазного переноса компонента) и явлений переноса. При этом пульсации случайных полей скорости, температуры и концентрации учитывают феноменологически с помощью эффективных коэффициентов переноса. [c.142]

В последнее время для подобных реакций предложены так на-3 >1ваемые катализаторы межфазного переноса, представляющие собой соли или основания четырехзамещенного аммония, в которых одна из алкильных групп является достаточно длинной, чтобы обеспечить их растворимость не только в водной, но и в органической [c.172]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология