第III篇反应工程原理.pptVIP

计量方程 (stoichiometric equation)：描述各反应物、生成物在反应过程中的量的关系的方程。 αAA + αBB = αPP + αQQ (-αA)A + (-αB)B +αPP +αQQ=0 方程中A、B、P和Q的物理意义是什么？ 表示各组分的摩尔质量。 第二节 反应的计量关系 等分子反应：计量方程中计量系数的代数和等于零 非等分子反应：计量系数的代数和非为零（可正、可负） 膨胀因子：每消耗1摩尔的某反应物所引起的反应系统总摩尔数的变化量(δ)称为该反应物的膨胀因子。 “等分子反应”与“非等分子反应” 第二节 反应的计量关系 (11.2.4) (11.2.5) 丙烷在870K附近时的热分解反应的计量方程为： 试计算1摩尔的丙烷分解后反应体系的总摩尔数将增加多少？ 解：丙烷的膨胀系数 为： 故每分解1摩尔的丙烷反应体系的总摩尔数将增加0.968摩尔。 例题11.2.1 第二节 反应的计量关系 （一）根据独立的计量方程的个数分类： 简单反应（单一反应） (single reaction) 包括可逆反应 (reversible reaction ) 复杂反应（复合反应） (multiple reaction) 平行反应 (parallel reaction)、 串联反应 (consecutive reaction) 平行－串联反应 (consecutive－parallel reaction)等。 掌握各反应的特征 二、反应的分类 第二节 反应的计量关系 （二）根据反应系统中反应物的相态及其数量分类： 均相反应 非均相反应 均相内反应(如反应只发生在液相的气液相反应) 界面反应(反应只发生在相界面上的反应：如固相催化反应) 第二节 反应的计量关系 三、反应进度与转化率 反应过程中系统内各物理量的变化 不发生变化的物理量： 反应组分的总质量 可能发生变化的物理量： 总摩尔数 体积（不变时称恒容反应） 压力（不变时称恒压反应） 温度（不变时称恒温反应） 第二节 反应的计量关系 （一）反应进度 αAA + αBB = αPP + αQQ (nA0－nA)≠(nB0－nB)≠(nP －nP0)≠(nQ -nQ0) αI：反应组分I的计量系数 反应程度ξ定义为： 在没有特别说明的情况下指右侧的定义式 第二节 反应的计量关系 (11.2.17) 间歇反应器的转化率的定义: xA=(nA0－nA)/nA0=1－nA/nA0 在环境工程中，污染物的转化率称去除率(removal efficiency， fractional removal) 转化率与反应进度的关系： xA=ξ(－αA/ nA0) （二）转化率 (conversion，fractional conversion) 连续反应器的转化率的定义： xA=(qnA0－qnA)/qnA0=1－qnA/qnA0 式中qnA0和qnA分别为流入和排出反应器的A组分的量。 第二节 反应的计量关系 (11.2.20) (11.2.21) (11.2.23) 转化率的应用： 关键组分的转化率→其它任一反应组分在反应体系中的量的计算 质量分率 摩尔分率 浓 度 如何求转化率： 关键组分的转化率(xA) 反应组分（反应前后） 任一反应物的量的计算 第二节 反应的计量关系 转化率与质量分数(xm)的关系（反应前后总质量不变） 转化率与摩尔分数(z)的关系（反应前后摩尔总数可能变化） （表11.2.1） 转化率与浓度的关系（适用于恒容体系） (表11.2.2） xmA = xmA0(1－xA) cA = cA0(1 －xA) (11.2.28) xA = (xmA0－ xmA)/ xmA0 xA = (cA0－ cA)/ cA0 非恒容体系？ 第二节 反应的计量关系 例题11.2.2 一间歇反应器中含有10.0mol的反应原料A，反应结束后，A的剩余量为1.0mol。若反应按2A+B→P的反应式进行，且反应开始时A和B的摩尔比为5:3。试分别计算A和B转化率。 根据反应式， 故 故A和B的转化率分别为90%和75%。 解： 第二节 反应的计量关系 例题： 污水（人工）湿地处理系统中污染物去除率的计算。 人工湿地系统是利用植物、土壤（填充介质）、微生物的综合作用去除水中有机物、氮、磷以及病原微生物的一种“绿色”技术。其缺点是占地面积较大。 湿地？ 地球之肾 第二节 反应的计量关系 (1) 什么是膨胀因子？膨胀因子为1的反应体系，反应后系