Наличие - лимитирующая стадия
Cтраница 2
Может показаться парадоксальным, что существование реакций 1 и 2, приводящих к образованию равновесной концентрации Сг ( V), не вызывает сколько-нибудь значительного обмена. Объясняется это тем, что равновесная концентрация Сг ( V) мала, так что, даже если реакция 1 медленная, небольшие количества Сг ( V), необходимые для установления равновесия, могут быстро образоваться. Наличие лимитирующей стадии Сг ( III) Сг ( V) 2Сг ( IV) может объяснить наблюдаемый закон скорости обмена, если обмен между Сг ( V) и Сг ( VI) идет быстро. [16]
В практике химической технологии при теоретическом исследовании процессов и обобщении экспериментальных данных не всегда проводится сопоставительный анализ пропускных способностей различных стадий массопереноса с целью установления лимитирующей стадии или вывода об отсутствии такой стадии. При этом способ описания процесса нередко обусловлен не столько научным его анализом, сколько традициями, многолетней привычкой использовать устоявшиеся подходы. В результате достаточно часто игнорируется наличие лимитирующей стадии, и массоперенос описывается в понятиях ( символах и терминах) совсем иной стадии - происходит подмена задачи. К математическим описаниям и практическим рекомендациям, сделанным на такой основе, надо относиться критически, дабы не прийти к ошибочным решениям. Специально подчеркнем, что подмена задачи иногда бывает вынужденной: мы порой просто не умеем количественно оценивать эффект и вклад некоторых стадий массопереноса, приходится идти на подмену задачи, вводя некие коэффициенты незнания. [17]
 |
Модель сообщающихся сосудов, иллюстрирующая изменение свободной энергии элементарного акта при наличии лимитирующей стадии. [18] |
При очень большой величине соотношения vjt для некоторых элементарных стадий изменение свободной энергии всей реакции целиком определяется данной элементарной стадией, которую в этом случае называют лимитирующей. На рис. 5.18 показана простейша я модель сообщающихся сосудов, иллюстрирующая изложенные положения. Разность уровней в сосудах ( напор) соответствует величине АС, а объем сосудов - количеству промежуточных продуктов. Естественно, что при наличии лимитирующей стадии в системе наблюдается большое количество промежуточных продуктов предыдущей стадии и почти полностью отсутствуют промежуточные продукты следующей стадии. [19]
Как правило, при проведении гетерогенных ХТП химическая реакция протекает на поверхности контакта фаз, к которой предварительно должны быть подведены реагенты. Таким образом, в отличие от гомогенных процессов на скорость гетерогенных процессов влияет не только скорость химической реакции, но и скорость подвода реагентов к поверхности контакта фаз и скорость отвода продуктов реакции от нее. Условная поверхность контакта фаз находится внутри одной из фаз, и она в общем случае не совпадает с поверхностью раздела фаз. Глубина проникновения реагентов внутрь одной из фаз к поверхности контакта зависит от соотношения скоростей диффузии и реакции. При очень низкой скорости реакции процесс может протекать во всем объеме одной из фаз. Стадию, скорость которой существенно меньше возможных скоростей других стадий, называют лимитирующей. При наличии лимитирующей стадии наиболее эффективны те воздействия на процесс, которые изменяют скорость именно лимитирующей стадии. [20]
Страницы: 1 2