3.4. Проточный реактор с перемешиванием

Несмотря на то что колебательные режимы в проточных реакторах с перемешиванием рассматривались в

технологии задолго до исследований гомогенных химических систем, проводимых в настоящее время (см. первую часть настоящей книги), только недавно были установлены значение перемешивания для реакции Б-Ж и ей подобных, а также важность проведения этих реакций в ППР. В настоящее время эти исследования широко развиваются.

3.4.1. Реакция Белоусова — Жаботинского в ППР.

Хаотические колебания в процессе реакции Б-Ж в условиях ППР были экспериментально обнаружены Ма-селко [127] (см. разд. 3.3). Позднее в работах того же автора [128, 130] экспериментальным разделением областей были изучены бифуркации. Аналогичным образом были проведены эксперименты в ППР в работе Видала и др. [213—217] для исследования хаотического поведения реакции (см. разд. 3.3).

В работе Орбана и др. [156] (см. разд. 3.3) было показано, что в очень ограниченных пределах скорости потока и концентраций вводимых компонентов системы Б-Ж с участием в качестве катализаторов Mn(II) или Се(III) наблюдаются колебания потенциалов как платинового, так и бромид-селективного электродов.

Исследования реакции Б-Ж в ППР проводились также Бар-Эли и Гейзелером [31,81-83], Де Кеппероми Буассонадом [52], Хадсоном и Манкином [99], а модель, предложенная Ивамото и Сено [103], основана на результатах исследований реакции Б-Ж в ППР.

Эксперименты Накашима и Савада [141] были проведены с двумя спаренными ППР.

3.4.2. Окисление хлоритом в ППР.

Для осуществления колебательных режимов в этих реакциях необходимы условия, осуществляемые в ППР; поэтому все реакции окисления хлоритом были исследованы в таких реакторах.

3.4.3. Другие эксперименты в ППР.

Крук и др. [48] обсудили процесс ферментации и роста дрожжей в ППР, содержащем питательную среду, которая состояла из глюкозы, витаминов и неорганических веществ. Обозначив концентрацию клеток X, концентрацию субстрата

(питательной среды) S, авторы составили модель из двух нелинейных дифференциальных уравнений первого порядка, решения которых дают длительные колебания как X, так и 5. В частности, были показаны случаи одного и двух предельных циклов.

В работе Вайенаса и др. [209] приведены результаты экспериментального исследования реакции окисления этилена на поликристаллической пленке платины в ППР, а затем была предложена модель, объясняющая экспериментально наблюдаемые колебательные явления [210]. Описаны также колебания в процессе окисления пропана в ППР [124].

Колебательные изменения в процессе реакции каталитического разложения пероксида водорода в присутствии в азотнокислом растворе, происходящей в ППР, были изучены в работе Виргеса [219] и определены критические значения скорости реакции, которые приводят к колебаниям температуры и конверсии. Сравнение экспериментальных значений с результатами расчетов показывают большие отклонения рассчитанных величин амплитуды колебаний температуры от экспериментальных. Лучшее совпадение теории с экспериментом было получено при использовании более совершенной модели, учитывающей выпаривание воды. Хьюго и Виргес [98] провели цифровой анализ изменений температуры и конверсии, исходя из уравнений баланса энергии и массы в безразмерных величинах, и определили колебательный характер изменения амплитуды температуры.

Мортон и Гудман [132, 133] исследовали окисление СО в ППР (см. разд. 3.5.1 и 3.5.10).

Кахлерт с сотр. [111] предложили упрощенную модель для нестехиометрической реакции в ППР, демонстрирующей хаотические колебания.