Газожидкостная реакция
Cтраница 1
Газожидкостные реакции, рассматриваемые в этой книге, могут протекать лишь по мере абсорбции газа жидкостью, которая связана с диффузией газа в жидкость от поверхности фазового раздела. Поэтому процесс диффузии является центральным при рассмотрении газожидкостных реакций. [1]
Газожидкостные реакции могут проходить в кинетической, диффузионной или промежуточной области. Какие реакционные аппараты следует применять в зависимости от вида реакций. [2]
Примерами газожидкостных реакций могут служить производство уксусного альдегида гидратацией ацетилена, алкилирова-ние бензола пропиленом, окисление изопропилбензола кислородом воздуха. Главные требования к газожидкостным реакторам - создание условий для их межфазного контакта и оптимального теплового режима процесса, так как газожидкостные реакции всегда сопровождаются межфазным массообменом, а их скорость зависит от температуры. [3]
Для протекания газожидкостной реакции необходим контакт газа и жидкости. В большинстве случаев реакция протекает в жидкой фазе, в которую должен вводиться реагирующий компонент газовой смеси; поэтому газожидкостные реакции всегда сопровождаются межфазным массообменом. В некоторых случаях одни стадии процесса протекают в жидкой фазе, другие - в газовой, например в производстве азотной кислоты. В абсорбционно-окис-литзельной колонне происходит следующая цепочка процессов: абсорбция диоксида азота жидкостью, реакция диоксида азота с водой с образованием азотной и азотистой кислот, разложение азотистой кислоты с образованием моноксида азота, десорбция мо оксида азота в газовую фазу, окисление моноксида азота в ди-окаид. Здесь окисление моноксида азота происходит в газовой фазе, остальные реакции - в жидкой; необходимые стадии процесса также абсорбция и десорбция. Все эти процессы проводят одновременно в одном аппарате. [4]
Для протекания газожидкостной реакции необходим контакт газа и жидкости. В большинстве случаев реакция протекает Е жидкой фазе, в которую должен вводиться реагирующий компонент газовой смеси; поэтому газожидкостные реакции всегда сопровождаются межфазным массообменом. В некоторых случаях одни стадии процесса протекают в жидкой фазе, другие - в газовой, например в производстве азотной кислоты. В абсорбци-онно-окислительной колонне происходит следующая цепочка процессов: абсорбция диоксида азота жидкостью - реакция диоксида азота с водой с образованием азотной и азотистой кислот - разложение азотистой кислоты с образованием моноксида азота - десорбция моноксида азота в газовую фазу - окисление моноксида азота в диоксид, причем окисление моноксида азота происходит в газовой фазе, а остальные реакции - в жидкой; необходимыми стадиями процесса являются также абсорбция и десорбция. Все эти процессы проводят одновременно в одном аппарате. [5]
Итак, константа равновесия газожидкостной реакции представляет собой произведение двух частных констант: / Ср - только для газообразных компонентов и KN - только для жид - кофазных компонентов. [6]
Ясно, что расчет состава жидкой фазы газожидкостной реакции по константам КРм подобен расчету равновесия при изомеризации ( KfN - отношение мольных долей продукта и реагента), рассмотренному выше, и не вызывает затруднений. [7]
Учет влияния степени перемешивания жидкости на скорость протекания параллельных и последовательно-параллельных газожидкостных реакций является весьма сложной операцией. [8]
Вопросы кинетики двухкомпонентной хемосорбции, как и вообще описание кинетики сложных газожидкостных реакций, разработаны недостаточно. Имеющиеся в литературе аналитические решения для расчета кинетики абсорбции двух компонентов газа ( Л и С), осложненной параллельными необратимыми реакциями второго порядка, получены для некоторых ограниченных областей протекания процесса. [9]
 |
Реакторы с зернистым катализатором.| Реактор с отводом тепла за счет испарения жидкости. [10] |
Опасение локального переохлаждения жидкости в зоне размещения змеевиков, а также ряд конструктивных трудностей их установки в аппарате, обусловленных специфическими особенностями газожидкостной реакции ( высокое давление, коррозион-ность среды), вынуждают использовать испарительный способ охлаждения и в реакторах с зернистым катализатором. [11]
Подчеркнем, что если в начальной ( до реакции) и конечной ( равновесной после реакции) системах устанавливается фазовое равновесие, то в силу равенства химических потенциале: каждого компонента в обеих фазах величины AG для газофазной и газожидкостной реакции одинаковы. [12]
Как указывалось, при использовании динамической методики исследования кинетики жидкофазных реакций не применяют внешние контуры циркуляции жидкости, а используют аппараты полного смешения в качестве дифференциальных реакторов. Однако при газожидкостных реакциях вопрос о циркуляции газовой фазы не может решаться так просто. Если неконденсируемые продукты реакции не попадают в газовую фазу, как, например, в процессах гидрирования, то надобность в таком контуре отпадает. В других случаях ( например, при процессах окисления жидких углеводородов воздухом, когда выделяются газообразные продукты реакции) наличие циркуляционного контура по газу может оказаться желательным. Однако из-за длительности установления стационарного состояния и технической сложности осуществления такого контура влияние состава газа исследуют большей частью на искусственных смесях. [13]
Возможны два варианта газожидкостных реакций: либо газ реагирует непосредственно с жидкостью, либо реагирующие вещества находятся в газовой фазе, а жидкость является катализатором. Во втором случае реакция протекает либо в объеме жидкого катализатора, либо на его поверхности. [14]
Увеличить эффективность катализаторов газожидкостных реакций, когда лимитирующей стадией процесса является подвод растворенного в жидкости газообразного реагента, можно, создав внутри гранулы разветвленную систему пор, которые, будучи не заполненными жидкостью, служили бы для подвода газообразного реагента к порам, заполненным жидкостью. Лио-фобизация катализатора существенно увеличивает интенсивность массообмена между газом и жидкостью, а также препятствует образованию жидкой пленки на внешней поверхности гранулы, что резко снижает внешнедиффузионное торможение. [15]
Страницы: 1 2 3