Межфазный перенос при химической

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]

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]

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]

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]

В работе представлены результаты комплексного изучения механизма воздействия относительно недорогих полифункциональ-ных реагентов на нефти различных месторождений, приводящего к изменению их физико-химических свойств. На основе исследований разработаны рекомендации для создания новой технологии, основанной на явлениях межфазного переноса. [c.105]

Так как значительное число промышленных процессов основного органического и нефтехимического синтеза протекает в гетерофазных системах, особенно часто в системах газ-жидкость или жидкость-жидкость, то для протекания химических реакций необходимо обеспечить межфазный перенос вещества. При этом в зависимости от относительных скоростей массопередачи и химической реакции процесс может протекать в различных областях кинетической, когда химическая реакция идет много медленнее процесса массопереноса диффузионной, в которой самым медленным является процесс переноса вещества переходной области, характеризующейся сравнимыми скоростями химической реакции и массопереноса. [c.116]

Поскольку в аппаратах с твердым катализатором реакция идет на поверхности 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 чисто массообменных аппаратов, например из [5]. Для неподвижного слоя катализатора за неимением более точных и обоснованных выражений в первом приближении, видимо, можно использовать формулу (7) для расчета коэффициентов межфазного переноса при наличии химической реакции. Тогда будут получены нижние значения коэффициентов массопередачи, поскольку здесь не учитывается увеличение градиента концентраций между жидкостью и газом, получаемое за счет протекания химической реакции на катализаторе, объем которого сравним с объемом жидкой фазы. [c.82]

Расчет равновесных концентраций из условия минимизации энергии Гиббса может быть использован при анализе физических и химических равновесий в тех случаях, когда определение равновесных составов представляет собой самостоятельную задачу. При моделировании экстракционных процессов расчет равновесных характеристик должен быть подчинен общей алгоритмической стратегии, учитывающей также кинетику межфазного переноса и структуру потоков в аппарате. [c.368]

Однако из-за сложности элементарных явлений, протекающих внутри зерна ионита на молекулярном уровне, и недостаточности информации о них, использование таких моделей для практических целей в настоящее время весьма затруднительно. Развитие элементарных явлений внутри отдельно взятых частиц ионита при неизменных внешних условиях будет неодинаковым, даже при допущении, что эти частицы во время их пребывания в аппарате не подвергнутся механической деструкции. По этой причине на втором этапе, как правило, используют обобщенную усредненную кинетическую модель ионного обмена на зерне ионита. Последняя характеризует перенос массы, энергии и импульса в гетерогенной системе через границу раздела взаимодействующих фаз и учитывает такие эффекты, как формирование и развитие пограничного слоя, изменение физико-химических характеристик фаз, которые вызывают обновление межфазной поверхности и, таким образом, интенсифицируют процессы межфазного переноса массы и определяют гидродинамическую обстановку в элементарном объеме. [c.93]

К третьему уровню иерархии физико-химической системы можно отнести следующие явления. Элемент дисперсной фазы (пузырь, капля), в котором протекает массообмен 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, энергии и импульса через границу раздела фаз. В качестве исходной причины возникновения меж-фазных потоков субстанций, обусловливающей всю совокупность явлений, составляющих механизм межфазного переноса, естественно принять неравновесность гетерогенной системы, которая делится на несколько видов неравновесность по составу, неравновесность по температуре, скоростная неравновесность, т. е. несовпадение скоростей фаз. Каждый вид неравновесности обусловливает прежде всего перенос соответствующей субстанции и одновременно оказывает перекрестное (косвенное) влияние на перенос других субстанций. [c.132]

Как видно, отношение химических активностей (или разность химических потенциалов) компонента / определяет только некоторую часть работы его обратимого межфазного переноса. [c.13]

В каждом из этих идеализированных случаев поведения границы раздела фаз упрощение претерпевают первые два члена, стоящие в правой части уравнения (8.5) однако при обсуждении ранее всегда предполагали, что член, учитывающий скорость реакции, отсутствует. Теперь нужно установить, как изменяется выражение для скорости межфазного переноса при появлении члена, характеризующего химическое взаимодействие. Что касается других членов, то допущения остаются теми же. Часто будет удобным, представляя результаты расчетов, находить теоретическое значение коэффициента ускорения 0, которое определим как отношение коэффициента массоотдачи, найденного по данной теории с учетом члена, отражающего химическое вза- [c.342]

Многие процессы межфазного переноса связаны с протеканием гомогенных химических реакций. Заметим, что, например, гетерогенную химическую реакцию на поверхности пор катализатора обычно рассматривают как гомогенную во всем объеме зерна катализатора. [c.353]

Дальнейшая эволюция ассоциатов воды как сверхпроводящих фонон-ных систем определяется процессами внутри цепочечных структур, обменными процессами при контакте ион-кристаллитов одной или различной полярности, а также физико-химическими изменениями в процессах межфазного переноса (осаждение вещества и внедрение в твердое тело протонов и электронов переход жидкость - жидкость (образование эмульсий и аэрозолей)). [c.127]

На первом уровне рассматриваются процессы, протекающие в единичном структурном элементе — поре — с учетом ее реальных геометрических характеристик и их влияния на процессы переноса. Элемент характеризуется коэффициентами переноса, константами скорости химических реакций, адсорбции, энергиями активации, условиями возникновения межфазных границ и т. д., для него должны быть определены внешние условия — температура, давление, концентрации исходных веществ и продуктов и др. В средах с неоднородной пористой структурой, характеризующейся распределением пор по размерам, учитывается также влияние неравномерности распределения размеров пор на характер протекающих в них процессов. [c.141]

Эта модель удовлетворительно описывает процессы в адиабатическом слое катализатора при допущениях градиенты температур внутри зерен катализатора незначительны химические процессы на внутренней поверхности зерен и диффузионные процессы внутри пористых зерен квазистационарны по отношению к процессам переноса в газовой фазе процессы межфазного тепло- и массообмена настолько интенсивны, что температура и концентрация реагента в твердой и газовой фазе неразличимы. [c.309]

Обозначения Т, Гщ, Го — температуры слоя, на входе в слой и начальная с, Сщ, Со — соответствующие значения концентрации реагента в газовой смеси в слое на входе и начальное ц — линейная скорость потока газовой смеси, отнесенная к полному сечению слоя W T, с) —скорость химической реакции АГа — адиабатический разогрев смеси при полной степени превращения I, L —текущая и общая длина слоя катализатора Я — эффективный коэффициент продольной теплопроводности слоя Сел — средняя объемная теплоемкость слоя катализатора Ср — средняя объемная теплоемкость реакционной смеси е — пористость слоя катализатора у = = Ср + Ссл D — эффективный коэффициент диффузии реагента в газовой смеси. Эта модель удовлетворительно описывает процессы в адиабатическом слое катализатора при таких предположениях градиенты температур внутри зерен катализатора незначительны химические процессы па внутренней поверхности зерен и диффузионные процессы внутри пористых зерен квазистационарны по отношению к процессам переноса в газовой фазе процессы межфазного тепло- и массообмена настолько интенсивны, что температура и. концентрация реагента в твердой и газовой фазе неразличимы. [c.100]

В некоторых случаях перед стадией перехода электрона через межфазную границу или после нее вблизи поверхности электрода протекает химическая реакция если такая гомогенная химическая реакция имеет не очень большую скорость, то она накладывается на процессы переноса вещества к электроду или от него. Теория таких процессов достаточно сложна и здесь не рассматривается. [c.335]

К сожалению, строгое определение потенциала Доннана сопряжено с трудностями принципиального и методического характера. Как известно, точное измерение абсолютных величин каких бы то ни было межфазных скачков потенциала принципиально невозможно [13, с. 181], потому что-необходимая для этого измерения работа переноса заряда из одной фазы в другую зависит от материальной природы носителя заряда. Нельзя совершить электрическую работу отдельно от химической, иначе говоря, разделить компоненты Др, и г Дф в выражении для ДД . Это проявляется в неопределенности величин активностей отдельных ионов, функцией которых, согласно (XVI.19), является Д1 Здо - [c.344]

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]

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]

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]

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]

Если рассмотренное выше влияние параметров процесса представить в виде зависимости фактора эффективности от модуля Тиле, то можно выделить четыре основные области (рис. 3.4). Это кинетическая область, область, где химические превращения лимитируются внутренней диффузией, область множественности стационарных состояний и, наконец, область внешней диффузии. В кинетической области модуль Тиле мал, наблюдаемая скорость цревращений определяется скоростью хи--мической реакции, и фактор эффективности приблизительно равен единице. По мере увеличения модуля Тиле внутренняя диффузия становится лимитирующей стадией и фактор эффективности становится меньше единицы . В этой области реакция ограничивается наружной частью практически изотермической гранулы. Основная доля общего перепада температуры сосредоточена в пограничном слое вблизи частицы катализатора. Дальнейшее увеличение модуля Тиле переводит процесс в область О, где определяющим является массоперенос через пограничный слой. Большое сопротивление межфазному переносу затрудняет достаточно быстрый отвод тепла от поверхности катализатора. В этой области реакция протекает практически только на на- [c.52]

Известны попытки включить в анализ изотермы ионного обмена (при ее выведении и обосновании) процесс переноса воды в виде непосредственно введенного термодинамического потенциала набухания (ДФ ,б) или рассчитанного через химические потенциалы воды 168]. Мы здесь не будем применять эту систему анализа, так как независимый межфазный перенос воды в рамках анализа изотермы ионного обмена требует рассмотрения переноса десольватированных противоионов, что вызывает определенные затруднения при использовании таких моделей для расчета. Естественно, что разделение воды на приносимую с сольватированными ионами и независимо переносимую воду, сольватируюш ую матрицу ионитов, при термодинамическом анализе недопустимо. [c.82]

Согласно наиболее распространенной точке зрения, скорость ионного обмена определяется транспортными процессами межфазного переноса конвективно-диффузионным переносом сорбируемого вещества (сорбтива) в пограничном слое раствора (внешняя диффузия) и молекулярно-диффузионным переносом сорбтива в зерне ионита (внутренняя диффузия). Однако пе исключено, что вклад в кинетику ионообменной сорбции собственно акта обмена (химической стадии) может в некоторых случаях стать сравнимым по величине с вкладом диффузионных процессов [16]. [c.170]

Катализ межфазного переноса. Этот вид катализа своеобразен и не связан с каким-либо активированием молекул органических веществ. Он открыт совсем недавно, но его уже используют для проведения ряда гетерофазных реакций (гидролиз и щелочное дегидрохлорирование хлорпроизводных, замещение атома хлора в них на другие галогены, ЗОгОЫа-группу и т. д.). Катализаторы межфазного переноса — преимущественно четвертичные аммониевые соединения имеющие в своем составе достаточно длинную алкильную группу и называемые катаминами, например К(СНз)зН+Х , где К содержит 12—18 атомов углерода. Подобные вещества имеют двойственный — лиофильный и гидрофильный — характер, вследствие чего способны растворяться как в водной, так и в органической фазе. Например, при взаимодействии хлорпроизводных с щелочами катализатор в гидроксильной форме переходит в органическую фазу, где и протекает химическая реакция [c.253]

Коэффициенты массообмена в экстракционных колоннах зависят от фнзнко-химических свойств жидкостей, турбулентности в обеих фазах и геометрических элементов колонны. Несмотря на трудности определения поверхности контакта фаз, количественно массообмен определяется для всех типов колонн при помощи объемных коэффициентов массопередачи или высоты единицы массопереноса. Обе аелнчины (коэффициент и высоту единицы переноса) относят к фазе рафината, или к фазе экстракта, или же к диспергированной фазе, или к сплошной. Опытные данные выражаются с помощью критериев подобия, используемых при описании диффузионных процессов критерия Шервуда 5п, критерия Рейнольдса Ре для обеих фаз и критерия Шмидта 5с. В состав этих критериев входят вязкость и плотность жидкости но они не учитывают межфазного натяжения, которое в жидких системах оказывает влияние на массообмен через межфазную турбулентность. Расчетным уравнениям придается зид показательных функций. Введение в уравнения критерия Рей- юльдса для обеих фаз одновременно следует из предполагаемого влияния турбулентности одной фазы на другую. Во многих случаях зто влияние не подтверждается, и тогда уравнение содержит только один критерий Рейнольдса или скорость одной фазы. [c.304]

Как уже упоминалось (см. введение), технологический оператор физико-химической системы, как правило, представляет суперпозицию (наложение) элементарных т хнологических операторов химического превращения, диффузионного переноса вещества и тепла, межфазного тепло- и массопереноса, механического пере-меншвания, изменения агрегатного состояния вещества (испарения, конденсации, растворения), дробления и коалесценции и т. д. Каждый элементарный технологический оператор по существу является элементарным процессом, подчиняющимся определенным физико-химическим закономерностям с соответствующим математическим описанием. В рамках этого описания элежнтарному технологическому оператору соответствует его элементарный функциональный оператор. [c.199]

A.A. Жуховицкий предложил следующий механизм сажо-эмулъгирования жидкостей. На границе раздела двух жидких фаз при взаимодействии двух веществ, каждое из которых растворимо только в одной из соприкасающихся фаз, образуется поверхностно активное соединение. Протекающая в существенно неравновесных условиях адсорбция образующегося вещества способна приводить к резкому снижению поверхностного натяжения и самопроизвольному диспергированию одной из фаз в другой. По завершении химической реакции образования на межфазной поверхности ПАВ, скорость его адсорбции по мере приближения к равновесным условиям падает, вследствие чего поверхностное натяжение может снова возрасти. Исходя из такого механизма был предложен следующий метод получения устойчивых эмульсий. Раствор ПАВ в дисперсной фазе, растворимый в обеих контактирующих жидкостях, интенсивно перемешивается с чистой дисперсионной средой. При этом происходит перенос ПАВ через межфаз-ную поверхность, что вызывает турбулизацию поверхности и приводит к образованию наряду с более крупными каплями (эмульсии) большого числа очень маленьких капелек (микроэмульсии), оказывающих стабилизирующее действие на систему. [c.17]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология