Cтраница 3
Процесс окисления растворенного в металле углерода протекает в несколько стадий: диффузионный переход кислорода из шлака в металл, взаимодействие углерода и кислорода, выделение пузырьков окиси углерода. Скорость процесса определяется скоростью диффузии кислорода из шлака в металл и скоростью выделения пузырьков окиси углерода, так как сама химическая реакция окисления углерода протекает практически мгновенно. [31]
Диффузионная область, в которой роль тормозящих начинают играть факторы смесеобразования. К этой области относятся практически все процессы горения, так как они в нормальных условиях стабилизируются при высоких температурах, когда сама химическая реакция, экспоненциально зависящая от температуры, перестает лимитировать процесс, протекая бесконечно быстрее подготовительных физических явлений. [32]
Этот результат, строго доказанный для бутилена, имеет принципиальное значение и его можно обобщить в том смысле, что при дегидрогенизации адсорбционные процессы ( и в том числе и десорбция) происходят много быстрее, чем сама химическая реакция. [33]
Авторы рассматривают бимолекулярную реакцию между двумя молекулами ( или радикалами) как процесс, состоящий из трех стадий. Первой стадией является взаимное приближение ( и контакт) этих частиц, скорость которого определяется вязкостью среды; вторая стадия - создание необходимой для реакции конформации реакционноспособных мест обеих частиц ( также связанное с диффузией); третья стадия - сама химическая реакция, которая обычно требует наибольшей энергии активации и определяет скорость суммарного процесса. Однако при столь быстрых реакциях, как взаимодействие двух свободных радикалов, реакция может протекать в диффузионной или смешанной областях. [34]
Авторы рассматривают бимолекулярную реакцию между двумя молекулами ( или радикалами) как процесс, состоящий из трех стадий. Первой стадией является взаимное приближение ( и контакт) этих частиц, скорость которого определяется вязкостью среды: вторая стадия - создание необходимой для реакции конформации реакционноспособных мест обеих частиц ( также связанное с диффузией); третья стадия - сама химическая реакция, которая обычно требует наибольшей энергии активации и определяет скорость суммарного процесса. Однако при столь быстрых реакциях, как взаимодействие двух свободных радикалов, реакция может протекать в диффузионной или смешанной областях. [35]
Как известно, любой химико-технологический процесс представляет собой сочетание операций, связанных с химическим превращением вещества, и операций, имеющих чисто физический или физико-химический характер, связанных с необходимостью выделения целевого продукта. Физические стадии обработки ( например, операции промывки, фильтрации, кристаллизации, экстракции, сорбции, десорбции, сушки) сравнительно легко могут быть спроектированы непрерывными. А вот сама химическая реакция и аппаратура, в которой она осуществляется, требуют более детального рассмотрения. [36]
Отличительной чертой всех гетерогенных процессов является не только их сложность, но и многостадийность. Как правило, любая гетерогенная реакция состоит по меньшей мере из трех стадий. Второй стадией является собственно сама химическая реакция. Третья заключается в отводе продуктов реакции из зоны, где эта реакция происходит. [37]
Учет констант нестойкости, относящихся к различным ступеням диссоциации комплекса, особенно важен при описании кристаллизации труднорастворимых соединений. При осаждении таких комплексов очень важным является также ход самой реакции комплексообразования, поскольку получение таких веществ часто связано с кристаллизацией, основанной на химическом способе создания пересыщения. Следует отметить, что сама химическая реакция в данном случае может идти медленно. Поэтому для определения фактической концентрации комплекса в растворе в данный момент времени оказывается существенным знание кинетики химической реакции, в результате которой происходит кристаллизация получаемого вещества. [38]
Неравномерность пространственного распределения температуры и состава в реагирующей среде является ее естественным состоянием. Такую неоднородность создает прежде всего сама химическая реакция. Тепловыделение при реакции приводит к разогреву реагирующей среды, а это, в свою очередь, - к возрастанию скорости химической реакции и уменьшению концентраций реагирующих компонентов. Возникает резко выраженная тенденция к прогрессивному возрастанию неоднородностей, что обусловлено сильной зависимостью скорости реакции от температуры. Быстрое химическое превращение в процессах горения благоприятствует возникновению пространственных неоднородностей. [39]
Интенсивность выделения теплоты и рост температуры в течение реакции горения в свою очередь приводят к увеличению в реагирующей системе активных частиц. Такая взаимосвязь цепного реагирования и температуры, свойственная всем осуществляемым в практике процессам горения, привела к введению понятия цепочечно-теплового взрыва. Под этим следует понимать, что сами химические реакции горения имеют цепной характер, а их ускорение происходит за счет выделения теплоты и роста температуры в реагирующей системе. [40]
Изложенные выше закономерности селективности сложных реакций полностью справедливы только для гомогенных гомофазных процессов. При наличии второй фазы или гетерогенного катализатора эти закономерности так или иначе меняются, что зависит от межфазного распределения реагентов или от диффузионных факторов, влияющих на концентрации веществ в месте протекания реакции и наблюдаемые константы скоростей. Если обозначить через k i и &2 истинные константы скоростей, выраженные по концентрациям реагентов в месте протекания реакции ( на поверхности гетерогенного катализатора, в поверхностной пленке или в объеме жидкой фазы, в которой идет сама химическая реакция), все предыдущие уравнения селективности сохранят свой вид. Посмотрим, как они изменятся - для различных областей гетерофазных и гетерогеннокаталитических процессов. [41]
При искусственно организованной турбулентности газового и воздушного потока, как и при достаточно развитой естественной турбулентности открытого газового пламени, представление о пламенной оболочке и тех зонах, с которыми мы имели дело при рассмотрении ламинарного диффузионного пламени, теряет смысл. Вместо всего этого в области смешения потоков сжигаемого газа и воздуха возникает диффузионный факел, по всему объему которого одновременно и с большей или меньшей интенсивностью происходят и смешение газа с воздухом, и подогрев их, как раздельно, так и в смеси за счет смешения с продуктами сгорания и, наконец, сама химическая реакция горения. Форма и длина такого факела, равно как и размещение областей наибольшей интенсивности отдельных элементов процесса, всецело определяются направлением и характером движения газового и воздушного потоков. Например, если поток воздуха выходит в топочное пространство параллельно продольной оси факела незакрученным или слабозакрученным, а струи газа пересекают этот поток под углом, образуя сходящийся конус ( как это делается в кольцевых горелках), то факел получается узким и длинным. При сильном же закручивании воздушного потока, что можно осуществить, например, поворотом направляющих лопаток, качество смешения улучшается и факел укорачивается, но зато более или менее заметно раздается вширь. [42]
Скорость химической реакции в значительной степени зависит от того, в каких условиях реагируют между собой вещества - в средах гомогенных или гетерогенных. Отличительной чертой всех гетерогенных процессов является не только их сложность, но и многостадийность. Как правило, любая гетерогенная реакция состоит по меньшей мере из трех последовательных стадий. Второй стадией является собственно сама химическая реакция. Третья заключается в отводе продуктов реакции из зоны, где эта реакция происходит. [43]
Недавно Тейлор 19в выдвинул общую теорию адсорбции, которая невидимому объясняет как низкотемпературную молекулярную, физическую или вторичную адсорбцию, так и высокотемпературную первичную, активированную или химическую, адсорбцию. Он допускает, что все процессы адсорбции и десорбции обладают своей собственной характерной энергией активации. Молекулярная низкотемпературная адсорбция повидимому происходит очень быстро; предполагается поэтому, что она обладает небольшой энергией активации. С другой стороны, в ряде случаев показано, что активированная или химическая адсорбция протекает очень медленно и обладает энергией активации такого же порядка, как и сама химическая реакция. [44]
Лабораторные опыты в основном ведутся в периодическом режиме. Результатом этих работ является также и экспериментальная кривая распределения продуктов реакции в зависимости от времени, позволяющая сделать некоторые выводы об области, где протекает рассматриваемый процесс. Лишь после того, как будет выбрано уравнение скорости реакции, проинтегрировано и это уравнение будет хорошо аппроксимировать кривые распределения продуктов реакции, мы можем окончательно определить область протекания данной реакции. Выбранное уравнение скорости реакции и полученная на базе его интегрирования кривая распределения продуктов реакции используются затем при расчете реактора. Почти всегда область протекания реакции для рассматриваемого типа реакций не меняется при масштабном переходе. Влияние диффузионных процессов может стать более значительным при изменении гидродинамической обстановки с изменением масштабов аппарата. Но определяющей, как и прежде, остается сама химическая реакция, которая протекает медленнее диффузионных процессов. Таким образом, после того как мы определили область протекания химической реакции, рассчитали характеристический размер аппарата, его реакционный объем или длину в зависимости от гидродинамического режима, который необходимо создать в реакторе, можно перейти к составлению материального и теплового баланса. Поскольку процесс протекает в установившемся изотермическом режиме, уравнения материального и теплового баланса рассчитываются для аппаратов, для которых известны входные и выходные параметры и количество тепла, выделяющееся в нем - в единицу времени. [45]