反应工课件第二章.ppt

2.4 复合反应 反应中任何一个反应都不可能由其他反应经过线性组合而得到 例如： （2）－（1）＝（3） （1）＋（3）＝（2） 独立反应数为2 复合反应体系独立方程数的确定方法 复合反应的基本类型 各个反应独立进行，互相不影响 但变容反应过程 速率会受一定影响 A的反应速率 P的瞬时选择性： 复合反应的基本类型 浓度高有利于反应级数大的反应 S与温度T无关 T S T S 温度升高有利于活化能大的反应 复合反应的基本类型 瞬时选择性 综合选择性 综合收率 复合反应的基本类型 例如： 连串反应中 各组分浓度 随时间变化 2.4.3 反应网络 实际的反应体系中既有连串反应，又有平行反应， 往往构成一个网络，因此称之为反应网络 例如：萘氧化反应 反应体系的简化方法主要取决于反应物系的特性 针对于反应组分十分复杂的物系，一般是将性质相近的 物质合并为一种虚拟物质进行对待：例如催化裂化反应： 2.5 反应速率方程的变换与积分 反应过程中经常伴随着反应体积的变化， 对此体系浓度的变化对反应速率的影响如何处理？ 2.5 反应速率方程的变换与积分 2.5 反应速率方程的变换与积分 2.5 反应速率方程的变换与积分 2.5 反应速率方程的变换与积分 *根据上述两式就可以对方程进行积分，得出转化率随时间的变化 普遍化的浓度、分压、摩尔分率表达式（变容系统） 2.5 反应速率方程的变换与积分 例如：针对气相反应 A＋B＝P 2.5 反应速率方程的变换与积分 例题2.5 2.5 反应速率方程的变换与积分 解： 2.5 反应速率方程的变换与积分 独立反应数为M ＝ 2.5 反应速率方程的变换与积分 2.6 多项催化与吸附 催化剂的作用：改变化学反应的速度（提高主反应速率、改善反应选择性） 例如： * * 化学反应工程 第二章 反应动力学基础 天津大学化工学院 反应工程教研组 化学反应动力学 2.1 化学反应速率 定义：单位时间，单位体积反应物系中某一反应组分的反应量。 反应速率恒为正值 按不同组分计算的反应速率数值上不等，因此一定要注明反应速率是按哪一个组分计算的 此式并非反应速率定义式， 只是在间歇反应系统中的 表达方式 不同反应组分反应速率之间关系 及反应速率普遍定义式 反应速率普遍表达式 反应速率的几种表示形式 恒容过程 间歇反应器主要用于液相反应，体积变化可忽略，视为恒容。 Vr FA0 M dVr FA FA-dFA FA 流动体系 多相反应系统反应速率表示形式 以相界面积定义反应速率 以催化剂重量定义反应速率 对于采用固体催化剂的反应 例题2.1 在350度等温恒容下纯丁二烯进行二聚反应，测得反应系统总压 p 与反应时间 t 的关系如下： t/min 0 6 12 26 38 60 p/kPa 66.7 62.3 58.9 53.5 50.4 46.7 试求时间为26min时的反应速率。 解： 2.2 反应速率方程 理想气体 例题2.1 图解法 2.2 反应速率方程 影 响 因 素 温度 浓度 压力 溶剂 催化剂 固定 速率方程或动力学方程 定量描述反应速率和温度 及浓度的关系式 反应速率方程的确定方法 1 基元反应 2 非基元反应 质量作用定律 反应速率方程的确定方法 例如对于反应 反应速率方程的确定方法 机理1： 机理2： 机理 速率方程 速率方程 机理 ？ 机理未明反应 反应速率方程的确定方法 3、反应机理未知 幂函数形速率方程 可逆反应 正逆反应速率常数及反应级数之间的关系？ 机理未明可逆反应 反应速率方程的确定方法 对于反应 机理未明反应 反应速率方程的确定方法 根据热力学分析，反应达到平衡时： 例如针对于此反应机理 化学计量系数为 2 反应速率方程的确定方法 反应速率方程的确定方法 实验测得不同时刻醋酸转化量如下表 反应速率方程的确定方法 解： 因为丁醇大大过量，因此在此反应条件下可不考虑 丁醇浓度的影响，同时不考虑逆反应，则可假设： 图解法 参数拟合法 图解法 参数拟合法 2.3 温度对反应速率的影响 气相反应 理想气体 正逆反应活化能的关系 等压反应Van’t Hoff 方程 Relationship? 可逆反应 正逆反应活化能的关系 温度对可逆反应速率的影响 可逆反应 温度对可逆反应速率的影响 温度对可逆反应速率的影响 温度低 温度高 最佳温度 可逆放热反应的最佳反应温度 ＝0 反应达到平衡时