химический каталог




Курс физической химии. Том II

Автор Я.И.Герасимов

оторых в обычных процессах достичь не удается, поэтому нет смысла их рассматривать.

Из формулы (I, 150) видно, что воспламенение может произойти в ограниченном диапазоне температур окружающей среды

0<Г0<^- (1,151)

Максимальному значению температуры воспламенения соответствует равенство нулю радикала в формуле (I, 150), т. е. 7*0 = EjAR, при этом

тв =w~4 (г'152>

°USKC ^K 4

При температурах окружающей среды выше То = E/4R, независимо от условий теплоотдачи, реакция протекает в области теплового взрыва, т. е. стационарное течение реакции при таких температурах окружающей среды невозможно.

Как видно из уравнений (I, 146) и (I, 147), при заданных значениях В, L и Е возможно только одно значение критической температуры воспламенения Тв при определенном значении То- Пользуясь зтими уравнениями, можно выразить критическую температуру воспламенения через В, L и Е. Путем графического решения уравнения (I, 147) можно найти значение Тв, после чего величина Г0 однозначно определится уравнением (I, 146).

Кинетика химических реакций, протекающих в потоке

§ 14. Общее уравнение скорости химической реакции, протекающей в потоке в режиме идеального вытеснения

В промышленности широко используется проведение реакций в струе газа, проходящего через трубчатый реактор, который может быть или пустым, играя роль только области, где поддерживается постоянная температура, или заполненным слоем зерненого катализатора. Примерами реакций, осуществляемых в потоке в промышленных масштабах, могут служить реакции термического и каталитического крекинга нефтепродуктов, каталитического алкилирования, полимеризации, гидро- и дегидрогенизации углеводородов, дегидратации и дегидрогенизациии спиртов.

гидратации олефинов, галоидирования, нитрования окислами азота, синтеза аммиака, получения серной кислоты контактным способом, синтеза моторного топлива и т. п. Поэтому и лабораторные опыты по изучению кинетики многих важных широко применяемых в промышленности реакций проводятся также в потоке. Вследствие того что реакции этого типа проводятся обычно при постоянном давлении и сопровождаются в большинстве случаев изменением объема участвующих в реакции веществ, уравнения кинетики этих процессов должны отличаться от уравнений, выведенных выше для условия постоянного объема. Кроме того, и сам метод расчета констант скоростей реакций, протекающих в потоке, должен отличаться от методов расчета констант скоростей реакций, осуществляемых при постоянном объеме, так как очень трудно определить время пребывания реагирующих веществ в зоне реакции (так называемое время контакта).

Общие уравнения кинетики химических процессов в потоке можно получить, как это было показано Г. Mr Панченковым, пользуясь методами гидродинамики.

Это очень важно, так как с помощью методов гидродинамики можно рассчитывать и стационарные, и нестационарные процессы. С помощью полученных общих уравнений можно рассчитывать скорости как гомогенных реакций любых порядков и любой сложности (необратимых, обратимых, параллельных, последовательных,

автокаталитических, цепных и др.), так и гетерогенных реак — ? I ? ций (см. ниже).

- | „—_ Рассмотрим вывод основ* а 8 *S *—ных уравнений процессов в пот токе при условии, что не проt исходит перемешивания, т. е.

* dl - соблюдаются условия идеального вытеснения, а также расРис. 1,9. К расчету основных уравнений смотрим применимость полуреакции в потоке. ченных уравнений в конкретных случаях.

Будем рассматривать поток вещества, проходящий через сечения а и Ь, находящиеся на расстоянии dl друг от друга (рис. 1,9). Для простоты расчетов будем считать температуру вещества постоянной. Переносом вещества в результате диффузии и действия диссипативных сил, т. е. вязкости и теплопроводности, пренебрежем. Пусть площадь сечения потока равна 1 см2, линейная скорость движения веществ равна и, а концентрация вещества А* В- том же сечении — сд?. Тогда за время dt через единицу площади первого сечения (а) будет проходить количество вещества Аг-, равное CAU dt, а через единицу площади сечения b

за то же время пройдет количество вещества А*, равное

САМ реактор был пустой). Разность "количеств вещества, вышедшего

из элемента объема dl и вошедшего в этот объем (если в рассматриваемом элементе объема реакции не происходит), будет

д (сА и\

равна dl dt. Если в реакционной трубке, через которую

течет вещество, между молекулами вещества происходит реакция типа

V]Aj + v2A2+ ... = v'Af + + .,, (1,153)

то количество вещества А;, вошедшего в рассматриваемый элемент объема, будет отличаться от количества вышедшего вещества еще и по этой причине. Таким образом, в общем случае (когда в движущемся веществе происходит химическая реакция), разность количеств вышедшего вещества и вошедшего, равная изменению общего количества вещества в данном объеме, будет

д(сАи\ дсА

^idldi ~v dldt=='~dlL dldt (1,154)

где v — скорость химической реакции, определенная по веществу At (количество вещества А и реагирующее-в единицу времени в единице объема).

Выражение (I, 154) можно переписать в виде

д дсА л-(Ч")-°=^Г- С'155)

В этих уравнениях пишем частные производные, потому что рассматриваем процесс в данном элементе объема. Уравнение (1,155) есть так называемое уравнение непрерывности, выражающее закон сохранения вещества. Пользуясь векторными обозначениями, это выражение можно записать так:div(cAu)-v==-^f- (I, 156)

и использовать его для расчета нестационарных процессов.

Если количества подаваемых в реакционную трубку исходных веществ постоянны, то спустя некоторое время после начала подачи исходных веществ в трубке устанавливается стационарный процесс. При стационарном процессе концентрации в данном элементе объема со временем не изменяются, т. е.

дСА:

^ = 0 (1,157)

dt

После того как процесс станет стационарным, концентрации СА. любого из участников реакции и линейная скорость вещества и в заданном сечении трубки будут однозначно определяться только расстоянием / этого сечения от начала реакционной зоны, т. е.

сАг = Ф (/)

1 (I, 158)

и = $(1)

Поэтому уравнения • (I, 155) и (1,156) для стационарного состояния запишутся следующим, образом:

d (сАи)

(1,159)

dl V — div (cAuj = v

Определим концентрацию г-го компонента на заданном расстоянии от начала трубки:

скГ~Т~ (U60>

где — число молей вещества А,-, проходящих через заданное сечеиие в единицу времени; V — объем вещества, проходящего в единицу времени через то же сечеиие.

Линейную скорость и можно выразить так:

u~-j (1.161)

где р — площадь сечения трубки.

Подставив выражения (1,160) и (1,161) в первое уравнение (1,159) и считая р постоянным, получим

j dnA

~T"~diL="' (U62)

Но ПА. = /г0| AT (1 ~х) (где я0, А{ — число молей вещества А*,-поступающих в единицу времени в начало реакционной зоны, а х — количество прореагировавшего вещ

страница 11
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173

Скачать книгу "Курс физической химии. Том II" (5.2Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(21.02.2017)