Роль газовой и жидкой фаз . Часть 1

Участие жидкой и газовой фаз в реакциях между твердыми веществами существенно сказывается на условиях процесса, главным образом на величине площади и поверхности взаимодействия между реагентами.

Если процесс протекает при помощи газа или жидкости, то происходит омывание зерна, в связи с чем площадь реакционной поверхности равна или близка площади поверхности зерен одного из реагентов.

Если процесс протекает за счет непосредственного взаимодействия твердых частиц, то величина площади реакционной поверхности может иметь иной порядок. При обычных размерах зерен реальных зернистых масс (1 — 10-3 см) среднее расстояние между соседними зернами (стр. 38 и сл.), измеряемое миллиметрами или микронами, в 100000 — 10000000 раз превышает значение измеряемых ангстремами радиусов действия атомных и других сил, связывающих структурные элементы кристаллической решетки. Когда роль поверхностной диффузии в таких массах несущественна, их реакционная поверхность составляет лишь 100000000— 0.0001 доли полной поверхности зерен. В этих условиях площадь поверхности химического взаимодействия, осуществляемого за счет непосредственного контакта между твердыми частицами, в 10000 — 10000000 (обычно в 10000) раз меньше, чем при взаимодействии, осуществляемом через газовую или жидкую фазу. Значение площади непосредственного контакта между зернами при их размере R = 1 10-3 см может измерят ься величинами порядка 10-4/ — 10-6/ см1 на см3 реакционной массы (см. табл. 11).

Для непосредственного взаимодействия между зернами кристаллических реагентов необходима передача массы по меньшей мере одного из них через твердый слой продукта к частицам другого. При образовании плотного слоя продукта массопередача происходит путем внутренней диффузии. Известно, что значения коэффициентов диффузии D твердого в твердом лежат в пределах 10-4 — 10-12 см2/сек [92, 93], а удельный вес кристаллических тел (в г/см3) и движущая сила процесса (в безразмерном ее выражении) измеряются единицами.

Если учесть эти данные, то на основании несложного расчета можно заключить, что при пренебрежимо малой роли поверхностной диффузии степень превращения твердых веществ, лимитируемого

диффузией описанным путем, может составить за 1 ч в зависимое от значений R см и D см21сек величину от 10~~8 до 1%.

Однако действительная скорость многих реакций, протекающие при нагревании смесей твердых веществ, -по меньшей мере на два порядка, а значительно чаще на четыре порядка выше скорости получаемой подобного рода расчетом. В промышленности путем нагревания кристаллических смесей достигают практически полного их химического превращения в течение 15—20 мин и меш

По данным Хедвала [227], многие изученные им реакции в твердых смесях протекают почти нацело за несколько секунд или даже долей секунды.

Таким образом, в описанных условиях теоретическая скорое массопередачи через контактные участки в порошкообразном теле во много раз меньше скорости массопередачи, часто наблюдаемо в действительности при взаимодействии порошкообразных тел.

 

Другие части:

Роль газовой и жидкой фаз . Часть 1

Роль газовой и жидкой фаз . Часть 2

Роль газовой и жидкой фаз . Часть 3

Роль газовой и жидкой фаз . Часть 4

Роль газовой и жидкой фаз . Часть 5

Роль газовой и жидкой фаз . Часть 6

Роль газовой и жидкой фаз . Часть 7

Роль газовой и жидкой фаз . Часть 8

Роль газовой и жидкой фаз . Часть 9

Роль газовой и жидкой фаз . Часть 10

 

 

Содержание