PROZESSE IM GAS-SOLID»

Homogene Prozesse auf der Mikroebene Leck, dh. auf der Ebene der Interaktion zwischen Molekülen; Prozesse sind high-speed, und für eine Intensivierung der Prozesse mit Temperatur ändern, Druck, die Konzentration der reagierenden Stoffe und Katalysatoren. In der Praxis, Wenn möglich, heterogene Prozess übersetzen homogene. Ein Beispiel für solche Reaktion ist das Schwefeldioxid zu bekommen: S + O₂= ALSO₂.

Durch die Düse Schwefel Ofen schmelzen, exotherme Reaktion; bei einer Temperatur von 444 ⁰Mit dem Schwefel verwandelt sich in Dunst Zustand und Reaktion wird Gasphase. Gasphase Reaktionen, in der Regel, fahren Sie fort mit der Bildung von Nebenprodukten, und hier ist der wichtige Faktor ist die Konzentration der reagierenden Stoffe.

Am häufigsten von heterogene Reaktionen verwendet Reaktion, Undichte Gas Systeme-Solid» (G–T), sowie Gas-flüssig» (G–W), "flüssig-flüssig (W–W), "Solid-Solid" (T–T), "flüssig-fest" (W–T). Eine spezielle Klasse von heterogene katalytische Prozesse sind. Heterogene Prozess im Gegensatz zu den homogenen fließt an der Grenze der Phasen, und in Anwesenheit einer inerten Schicht oder Asche in die feste Phase chemische Reaktion wird eine Phase der Merkmal Tourismus Industrie.

Heterogene Prozess besteht aus fünf Phasen:

- externe Verbreitung der das Reagenz durch Grenzschicht von gas;

- interne Verbreitung der das Reagenz durch die Schicht von Asche oder inerta;

- chemische Reaktion;

- interne Verbreitung von Produkten durch die Schicht von Asche oder inerta;

- externe Verbreitung der Produkte über die Grenze-Gas-Schicht.

Ein klassisches Beispiel für eine heterogene Prozess-brennende Kohle (Abbildung 5.1).

Jede Phase fließt mit seiner Geschwindigkeit, mit dem Prozess, fließt bei einer Mindestgeschwindigkeit, wird der Gesamtgeschwindigkeit des heterogenen Prozesses begrenzen.

Die Geschwindigkeit der Branchen Tourismus Merkmal ist durch die Formel ausgedrückt.:

, (5.1)

wo ist der Koeffizient der heterogenen Prozessgeschwindigkeit;

A-Phase Kontaktfläche;

∆ P-die treibende Kraft des Prozesses.

1 -Holzkohle; 2 -Ash; 3 -Grenzschicht von Gas;
_{, ,} -der Partialdruck des Sauerstoffs;
, , -Partialdruck von Kohlendioxid
Abbildung 5.1 -Schema der Kohleverbrennung

Die meisten langsamen Phasen, die kann den gesamten Prozess Bremsen, sind:

- eine chemische Reaktion;

- Diffusion;

- zur gleichen Zeit, eine chemische Reaktion und Verbreitung.

Im ersten Fall ist die Geschwindigkeit der Diffusion groß im Vergleich mit der Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion; dann sagen, Welcher Prozess tritt im Feld kinetische. Im zweiten Fall die Geschwindigkeit der chemischen Reaktion-Diffusion Geschwindigkeit verarbeiten viel mehr fließt im Feld Verbreitung (in extern oder intern Verbreitung). Im dritten Fall, die Geschwindigkeit der einzelnen Stufen entsprechend, dann sagen, Dieser Prozess ist im Umbruch (gemischt) Bereich.

Nach der Gründung einer begrenzten Prozess-Etappe Schritte werden unternommen, eine Erhöhung der Geschwindigkeit dieser Phase.

Bekannt, Wenn Sie erhöhen die Temperatur auf die 10 ⁰Mit der Geschwindigkeit des Prozesses erhöht 2-4 mal, Während der Diffusionskoeffizient immer nur 5 erhöht... 10 %, daher, Bestimmung der Geschwindigkeit der heterogenen MERKMALS Tourismus Branchen je nach Temperatur, Sie können eine Sonnenuntergang Phase bestimmen. (Abbildung 5.2).

WRA 3’ A 3 4 T 1 -die Geschwindigkeit der Diffusion; 2 -die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion; 3 -insgesamt beschleunigen den Prozess der theoretischen; 4 -insgesamt beschleunigen, experimentell installiert Abbildung 5.2 -Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der diffusion, Chemische Reaktionen und Gesamtgeschwindigkeit der Prozesstemperatur

Sonnenuntergang Stadium des heterogenen, definieren Sie, Ändern der Temperatur- und Gas-Volumenstrom (Abbildung 5.3).

Keane. In Richtung. Die WPPT. Die WPPT. In Richtung. Kinetič.

T

Abbildung 5.3 -Abhängigkeit der Gesamtgeschwindigkeit des Prozesses

die Temperatur und Durchfluss-rate

Ändern der Temperatur und Geschwindigkeit Gasstrom, Sie können die Auswirkungen der externen Verbreitung und chemische Reaktionsgeschwindigkeit auf die Geschwindigkeit eines heterogenen Prozesses ermitteln..

Auswirkungen der internen Verbreitung wird untersucht, bei der Größenänderung der festen phase. Wenn die Wirkung der Temperatur- und Gas-Durchfluss bei der Geschwindigkeit der Merkmal Tourismus Industrien tun nicht wesentlich, Ändern Sie den Radius der Partikel (Abbildung 5.4).

Abbildung 5.4 -Abhängigkeit der Gesamtgeschwindigkeit des Prozesses

der Radius der Partikel eine solide Reagenz

Wenn die 1/R<1/R₁, der Niederschlag ist interne Verbreitung.

Betrachten Sie eine heterogene Reaktion Und_(G)+In_(TV)=R_(TV) (kugelförmige Partikel) für die drei Fälle.

1. Der Prozess wird durch die externe Diffusion begrenzt.:

oder (5.2)

wo -Dauer eines heterogenen Prozesses, mit;

ist die Dichte des Stoffes in, kg/m³;

R₀ -Radius einer festen Phase mit dem Kernel und einer Schicht aus Asche, m;

-Massootdači Faktor in der Gasphase, kg /[m²·mit·(kg/m³)];

Mit_Und(G) ist die Konzentration der Edukt und in der Gasphase, kg/m³;

X_In -der Grad der Reaktion Reagenz in;

-komplette Umgestaltung der Partikel, mit.

Der Grad der Abhängigkeit Reaktion Reagenz in der Haltung _n ist einfach (Abbildung 5.5).

1 -der Prozess der begrenzten externen Diffusion;

2 -die begrenzten internen Verbreitung;

3 -chemische Reaktion Prozesses begrenzt

Abbildung 5.5 -Abhängigkeit des Grades der Reaktion

aus der Beziehung/τ τ_n

Für die Intensivierung dieses Prozesses (reduzieren Sie den Wert τ) müssen:

- Verkleinern Sie die feste phase (R₀ Wert im Zähler);

- der Koeffizient des Massootdači zu erhöhen (mischen und erhöhen Sie Strömungsgeschwindigkeit);

- erhöhen Sie die Konzentration_Und(G) in der Gasphase.

2. Der Prozess der begrenzten internen Verbreitung:

oder , (5.3)

wo ist D der Diffusionskoeffizient von Edukt und über die Schicht Asche, m²/mit;

R ist der Radius des Atomkerns, m.

Relative Geschwindigkeit dieses Prozesses über Prozessgeschwindigkeit, fließt auf externe diffusion.

Für die Intensivierung dieses Prozesses muss sein:

- Voraussetzungen schaffen, Beschleunigung der diffusion, dh. Geben Sie in das System des Stoffs, die Fenestration inert oder Asche zu erhöhen;

- erhöhen Sie die Konzentration_Und(G) in der Gasphase.

3. Der Prozess wird durch die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion begrenzt.:

, oder

Wenn ein Prozess durch die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion begrenzt ist, die Abhängigkeit der Transformation Kurve Werte von τ / Τ_P ähnlich dem internen Verbreitung Kurve, der Unterschied ist klein und vergleichbare Störungen zu experimentieren.

Für die Intensivierung dieses Prozesses muss sein:

- verringern Sie die Größe der Partikel (R)₀;

- die konstante chemische Reaktion durch eine Erhöhung der Temperatur zu erhöhen.;

- erhöhen Sie die Konzentration_Und in der Gasphase.

Abhängigkeiten x_In= f( _n) können Sie den Umfang definieren die. Zu diesem Zweck eine Reihe von Experimenten durchführen, Erstellen Sie Abhängigkeiten und im Vergleich mit den theoretischen Kurven.