Скорость - подвод - реагент
Cтраница 3
Второй принцип: стационарный процесс характеризуется независимостью от времени всех термодинамических параметров в любом весьма малом объеме реакционной системы. Стационарные процессы возможны только в открытых системах например, в потоке реагентов вдоль поверхности катализатора при установившемся равенстве скорости подвода реагентов к поверхности катализатора, скорости реакции и отвода продуктов реакции. [31]
Кинетика гетерогенных реакций, протекающих на поверхности ра - дела фаз, зависит от скорости подвода реагирующих веществ к границе раздела и отвода их от нее. Однако можно подобрать такие условия температуры и концентрации реагирующих веществ, когда скорость самой реакции становится значительно больше скоростей подвода реагентов к реакционной зоне и отвода продуктов от нее. Такие условия реакции называются диффузионной областью, так как общая скорость процесса будет определяться диффузией как наиболее медленной его стадией. В том случае, когда сама реакция является наиболее медленной ступенью процесса, а диффузия протекает относительно быстро, общая скорость процесса определяется лишь скоростью химической реакции. Эти условия называются кинетической областью гетерогенного процесса. [32]
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. [33]
Включение гетерогенных реакций в рассматриваемую схему представляет довольно сложную проблему, так как при этом необходимо сделать различные предположения о скоростях реакций и участвующих в них соединениях. Эти вопросы подробно обсуждаются в работе [14]; их анализ показывает, что скорость реакции на поверхности гораздо больше, чем скорость подвода реагентов к ней. [34]
В этом случае некоторое время в начале процесса скорость не зависит от интенсивности перемешивания, но является функцией поверхности раздела фаз, при переходе же в кинетический режим не зависит от интенсивности перемешивания и поверхности раздела. Таким образом, возможен сложный переход от массопередачи с поверхностной или быстрой реакциями в смешанный режим с этими реакциями ( скорость экстракции будет зависеть от скорости подвода реагентов к поверхности раздела фаз), а затем в кинетический режим с реакцией в объеме фаз, что приводит к сложной зависимости от интенсивности перемешивания, поверхности раздела фаз и концентрации компонентов. [35]
Перемешивание на скорость гомогенных газовых реакций практически не сказывается, так как каждая молекула газа в обычных условиях испытывает и без перемешивания примерно 10 столкновений в секунду. Но для мгновенных реакций в растворах ( реакции электростатического взаимодействия и нейтрализации зарядов, по типу Н ОН - - - Н2О) скорость процесса определяется скоростью подвода реагентов и следовательно перемешивание подобных растворов позволяет увеличить скорость процесса. [36]
 |
Предельные значения X для различных значений Re. [37] |
Диффузия становится определяющей при PAi - О и &. РА / РА 1 - Это предельное состояние ( рис. V-13) достигается на идеальном катализаторе, когда реакция на поверхности протекает мгновенно и процесс характеризуется только скоростью подвода реагентов и скоростью отвода продуктов реакции. [38]
Скорость реакции восстановления двуокиси углерода, как и всякой другой химической реакции, определяется как химической кинетикой, так и диффузией. В кислородной зоне диффузионным фактором реакции восстановления можно пренебречь, ввиду того, что эта реакция, имея своим источником появление окисла С02 непосредственно на поверхности и даже в порах угольных частиц, почти не ограничена скоростью подвода реагента. Напротив, комплекс реакций, связанных с образованием первичных окислов СО и СО, должен более или менее тормозиться диффузией кислорода из объема между частицами к реагирующей поверхности. Далее, по мере накопления С02 в объеме каналов между частицами протекает и диффузия С02 к стенкам угольных частиц. [39]
При осуществлении процесса в диффузионной области его могут лимитировать стадии 1 и 7, когда процесс идет во внешней диффузионной области, или стадии 2 и 6, когда процесс идет во внутренней диффузионной области. Процессы адсорбции ( стадии 3 и 5) проходят быстро и не лимитируют скорости химического процесса. Наиболее часто скорость химического превращения лимитируется скоростью химической реакции или скоростью подвода реагентов к поверхности катализатора, когда реакция завершается на поверхности катализатора. [40]
Первый фактор используют для определения внешнедиффузионной области протекания процесса. Зона / сильного влияния перемешивания характерна для протекания процесса во внешнедиффузионной области. Неизменность U или X в зоне / / указывает, что скорость подвода реагентов к поверхности раздела фаз не лимитирует скорости процесса и он проходит или во внутридиффузионной или в кинетической областях. [41]
Известны реакции нулевого, дробного, первого, второго и третьего порядков. Реакции высших порядков встречаются редко. Первый порядок характерен для многих гетерогенных реакций, протекающих в диффузионной области, когда скорость подвода реагентов к поверхности твердого во много раз ниже скорости химического взаимодействия. [42]
К этому же типу относятся процессы, в которых реагент с помощью некоторых устройств подводится к жидкости или газу, заполняющим реактор, а также процессы селективного удаления продукта реакции из реактора даже в случае одинаковых по своей физической природе фаз внутри и вне реактора, если только между ними существует различие в составе. Поскольку скорость потока в общем известна или легко рассчитывается, можно без особого труда вычислить скорость подвода реагента или удаления продукта. Этот случай подробно не рассматривается. [43]
Реакция озона с двойной СС связью известна с 1855 г., когда К. Шенбейн впервые проозонировал этилен. Реакция озона с двойной связью олефина является одной из самых быстрых реакций. Ее скорость, как правило, лимитируется только скоростью подвода реагентов в зону реакции. Константа скорости реакции озона с олефина-ми в растворе составляет ( 0 4 - г10) - 105 л / моль-с, энергия активации ( 2 09 - 5 - 4 36) КДж / моль, что обусловливает слабое влияние температуры на скорость реакции, зависящей главным образом от строения исходного олефина. Увеличение числа алкильных заместителей у атома углерода при двойной связи и перемещение связи ОС в глубь молекулы приводит к заметному увеличению скорости реакции. [44]
В химии и химической технологии имеется достаточно много экзотермических реакций, в том числе и практически важных, которые характеризуются весьма высокими скоростями. В этом случае имеет место ситуация, когда даже очень медленное введение инициатора и интенсивное перемешивание недостаточны для отвода выделяющегося в реакции тепла и обеспечения проведения процесса в изотермических условиях. Химические реакции этого типа при реализации в промышленности плохо управляемы, ибо химическая реакция начинается еще задолго до того, как капли вводимых в зону реакции реагентов перемешаются. Этот тип химических реакций протекает в диффузионной области и лимитируется скоростью подвода реагентов к зоне реакции. [45]
Страницы: 1 2 3 4