Главная -> Словарь

Реагирующей поверхности

Так как комплакоообразование карбамида с углеводородами происходит в результате высвобождения молекул взаимодействующих веществ из сферы действия окружающих молекул , то все факторы, облегчающие такое высвобождение , способствуют образованию комплексов, причем одни из них обеспечивают 'возможность протекания процесса , а другие — его скорость . Таким образом, выход и каче-

Так как комплекоообразование карбамида с углеводородами происходит в результате высвобождения молекул взаимодействующих веществ из сферы действия окружающих молекул , то все факторы, облегчающие такое высвобождение , способствуют образованию комплексов, причем одни из них обеспечивают 'возможность протекания процесса , а другие — его скорость . Таким образом, выход и каче-

процесса, к которым, в частности, относятся агрегатное состояние реагирующих и образующихся в процессе синтеза веществ и консистенция реакционной массы, интенсивность перемешивания реагентов, температура и давление реакции, тепловой эффект и интенсивность теплообмена, химические свойства перерабатываемых веществ и характер процесса .

Исследование проводилось на эмульсиях с начальным содержанием воды 5 и 10% и применением различных реагентов. Температура обработки была принята 80° С, кроме того, была проверена возможность снижения температуры до 60° С. Результаты, полученные при применении реагента проксамин-385, представлены в табл. 4. Из них следует, что применение электрического поля значительно ускоряет процесс обезвоживания и позволяет значительно снизить расход реагента. Обращает на себя внимание отсутствие какого-либо снижения содержания воды в эмульсии при обработке в сравниваемых условиях, но без электрического поля , а также невозможность обработки одним электрическим полем без добавления реагента из-за возникновения короткого замыкания электродов .

Дайджестная лабораторная установка включает насос для подачи реагентов и блок программирования, в котором задаются параметры процесса . Она может оборудоваться несколькими дайджестными модулями. Производством микроволнового оборудования для аналитических лабораторий занимаются фирмы Prolabo , Milestone , в России организован серийный выпуск аналитических модулей автоклавной пробоподготовки МКП-04 и МКП-05. Использование микроволновой аналитической техники позволяет значительно сократить время, затрачиваемое на обработку образца и анализ. Например, найдено, что время, затраченное на проведение анализа воды на содержание органических примесей с использованием микроволновой печи, в 4-5 раз меньше по сравнению с выпариванием и прокаливанием в муфельной печи. Продолжительность сушки в микроволновой муфельной печи при анализе железомарганцевых конкреций сокращена до 8-10 мин, в то время как в традиционной муфельной печи этот процесс шел в течение 7-8 ч.

На результаты потенциометрического титрования влияют устройство и материал реакционных сосудов, тип электродов, природа, чистота и количество растворителя, концентрации реагентов, температура и длительность проведения реакции, метод определения конца титрования и пр.

Существенное влияние на общий выход и характер продуктов алкилирования оказывают молярные соотношения реагентов, температура и количество катализатора. Обычно чем больше молярное отношение га-лоидфенола к олефину , тем меньше получается соединений фенольного типа. Температура в пределах 20—100° не оказывает заметного влияния на выход продуктов алкилирования, но при более высокой температуре процесс протекает более глубоко с образованием более сложной смеси продуктов. Увеличение времени реакции часто дает лучший выход продуктов алкилирования, особенно в случае жидких олефинов. Количество катализатора от 0,2 до 0,3 моля на 1 моль олефина не оказывает существенного влияния на реакцию. Применение 0,1 моля BF3-H3P04 немного понижает выход продуктов алкилирования, но и этого количества достаточно для получения хорошего выхода продуктов. Количество катализатора, равное 0,4 моля и выше, ускоряет алкилирова-ние, но в то же время способствует и процессу полимеризации олефинов. Для большинства реакций наиболее благоприятными условиями являются: молярные отношения галоидфенола, олефина и катализатора, равные 2—3 : 1 : 0,2—0,3, и температура 30—40°,

Первый этап оксихлорирования состоит в последовательной или одновременной подаче в реакторы при 5Ю°С и концентрации кислорода 8-10$ об. в течение 3-4 ч хлорсодержащего реагента в количестве, эквивалентном примерно 1% хлора от массы катализатора. Повышенное парциальное давление хлора на этой стадии способствует интенсивному протеканию процесса редиспергирбвания платины. За счет горения органической части хлорсодержащих реагентов температура в слое катализатора повышается, поэтому скорость подачи хлорирующего реагента регулируют таким образом, чтобы перепад температуры между входом и выходом реактора не превышал 20°С. Кроме того, происходит энергичное расходование . кислорода, поэтому контроль за содержанием кислорода в циркулирующем газе должен быть на этой стадии максимально усилен: концентрация кислорода не должна снижаться ниже 5% об. Это обстоятельство является самым важным при проведении оксихлорирования.

Главным назначением реактора является создание оптимальных условий реакции во всем реакционном объеме. К этим условиям относятся концентрация реагентов, температура и время реакции — не-.ъемлемые средства управления любым химическим процессом. Существует и ряд других средств воздействия на протекание химической реакции: давление, катализаторы, свет и др. Применение каждого из них накладывает свой отпечаток на конструкцию аппарата, в котором идет реакция.

Главным назначением реактора является создание оптимальных условий реакции во всем реакционном объеме. К этим условиям относятся концентрация реагентов, температура и продолжительность реакции, давление, катализаторы, свет и др. Применение каждого из них накладывает свой отпечаток на конструкцию аппарата, в котором идет реакция.

Полимеризацию олефинов можно вести с помощью одного нагревания, не прибегая к катализаторам. Однако благоприятное влияние высоких температур на скорость реакции часто уравновешивается с точки зрения термодинамики уменьшением склонности к полимеризации и возрастанием склонности к расщеплению . Хотя известно много примеров чисто термических полимеризаций, все же первичные продукты их, полимеры, почти всегда далее разлагаются с образованием водорода, парафинов и вообще углеводородов, в которых отношение углерода к водороду иное, чем в исходном олефияе. Объединение умеренного нагревания и высокого давления благоприятствует полимеризации олефинов в газообразной фазе. Однако, может быть, наиболее своеобразной чертой реакций полимеризации олефинов является значительное разнообразие катализаторов, ускоряющих эти процессы. В число таких катализаторов входят не только кислоты , но также хлористый алюминий, хлорное железо, фтористый бор, хлористый цинк, .хлориды серы и многие металлические соли, а равным образом активированный уголь, силикагель, флоридин и другие адсорбенты. Активность многих этих катализаторов увеличивается с возрастанием давления газообразных реагентов. Температура не1 должна в этих случаях превышать 400°. Полимеризация олефинов часто облегчается вначале и ускоряется некоторыми формами энергии, например ультрафиолетовыми лучами, тихим электрическим разрядом и а-излучениями радиоактивных веществ. Однако здесь снова, как и при термической полимеризации олефинов, первичные продукты, полимеры, часто претерпевают. дальнейшие изменения, полимеризацию и расщепление, так что главная реакция совершенно теряется в массе различных-вторичных процессов.

где k" — константа скорости реакции, отнесенная к единице реагирующей поверхности кокса в см3 /см? • сек.

Величина тиореакционной способности может быть выражена в абсолютных единицах — граммах образующегося сероуглерода в единицу времени ив относительных величинах — процентах к реакционной способности какого-либо принятого за эталон углеродистого материала, например березового угля. В обоих случаях она отличается от истинной реакционной способности, которая представляет собой количество сероуглерода, получаемое в единицу времени с единицы реагирующей поверхности углеродистого материала. Поскольку до настоящего времени еще не существует методов точного определения величины реагирующей поверхности углеродистых материалов, нельзя определить их истинную реакционную способность и приходится пользоваться описанным выше понятием — тиореакционная способность, величина которой определяется для данных условий опыта по определенной методике.

Механизм каталитического действия солей щелочных металлов еще не ясен. Работами Вибо и Юца , проверенными впоследствии Марковским , установлено, что при нагревании до 600° С березового угля с серой в запаянной ампуле часть серы удерживается на угле и не извлекается при экстракции толуолом. Вибо сделал предположение об образовании промежуточных продуктов реакции и назвал их сульфидами углерода. Опыты показали, что если уголь после удаления из него экстрагируемой серы нагревать до 900—1000° С, то при этом действительно выделяется некоторое количество сероуглерода, который мог получиться только из связанной углем серы. На основании этого Марковский сделал предположение, что каталитические добавки облегчают распад и удаление промежуточных сернистых соединений с поверхности угля. Более быстрая очистка реагирующей поверхности угля способствует увеличению скорости реакции образования сероуглерода.

3. Химическая неоднородность реагирующей поверхности, которая помимо углерода содержит атомы водорода, кислорода, азота, а также компоненты золы, способные оказывать каталитическое влияние.

поверхности . Но при этом остается неясным вопрос о взаимной роли молекулярного и турбулентного коэффициентов диффузии. Сложность данного вопроса заключается еще в том, что в сущности коэффициент турбулентной диффузии есть функция точки, т. е. он не является вообще одинаковым по сечению потока. Поэтому, принимая DT: = const в объеме и на границе реагирующей поверхности, можно оправдывать такое допущение только желанием хотя бы грубого приближения к учету суммарного эффекта переноса. К рассмотрению этого вопроса мы еще вернемся в главе X.

Если прямой поток реагирующего газа не совпадает с обратным потоком газов, образовавшихся вследствие реакции, то разница в количестве молекул прямого и обратного потоков не равна нулю. Таким образом, вблизи реагирующей поверхности возникает некоторый результирующий поток, известный под названием стефановского потока. Для реакций, идущих с уменьшением объема, он направлен к поверхности, а для идущих с увеличением объема — от нее. В случае реакции горения углерода получим стефановский поток, вычитая из прямого потока кислорода обратный поток окислов СО и С02

Это явление можно объяснить адсорбцией окиси углерода, в результате которой часть реагирующей поверхности углерода заполняется адсорбированными молекулами окиси углерода. В таком случае реакция между углекислотой и углеродом происходит только

Отвод тепла от реагирующей поверхности в количестве Qu показан на том же графике в виде кривой //, которая в виду более слабой зависимости коэффициента теплообмена а от температуры по сравнению •с законом Аррениуса приближается к прямой.

Это означает некоторое, небольшое влияние диффузии на скорость реакции восстановления углекислоты вне кислородной зоны. Чем больше константа скорости реакции восстановления, т. е. чем выше температура угольной стенки, тем больше влияние диффузии. Величина начального участка, в котором значительную роль играют граничные условия и меньшую — диффузия, будет тем больше, чем меньше константа скорости реакции . На это обстоятельство нами было обращено внимание еще в гл. VI . Практически в кислородной зоне можно пренебречь фактором диффузии для реакции восстановления. Здесь эта реакция, имея своим источником появление окиси непосредственно на угольной поверхности , почти не ограничена скоростью подвода реагента. Напротив, окисление в большей или меньшей степени тормозится диффузией кислорода из объема к реагирующей поверхности .

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.

Основную роль в процессе горения и газификации пылевидного твердого топлива играют гетерогенные реакции. Гетерогенный процесс, как известно, состоит в основном из двух взаимодействующих сторон — химической реакции и диффузии газа к реагирующей поверхности.