化学反应工程基础.pptxVIP

化学反应工程基础;1、 化学反应的分类;反应机理;均相反应;操作方式;2、反应器的分类;反应器种类;结构型式;反应釜;夹套式蒸汽加热反应釜;内外盘管式加热不锈钢反应釜 管式反应器;鼓泡塔反应器;固定床反应器;固定床反应器;厌氧流化床反应器;（3） 按操作方式分类;间歇反应器特点： 1、反应物料一次加入，产物一次取出。 2、非稳态操作，反应器内浓度、温度随反应时间连续变化。 3、同一瞬时，反应器内各点温度相同、浓度相同。 ;连续反应器;半连续反应器;3、连续流动反应器内流体流动的两种理想形态;平推流反应器;理想混合流反应器;第二节 均相反应动力学;1、 反应速率;对反应： aA + Bb lL + mM 各组分的反应速率： ;它们之间：;k = A0e-E/RT lnk =lnA0 – E/RT dlnk/dT = E/RT2 ;第28页/共150页;第29页/共150页;单一反应是指用一个化学反应式和一个动力学方程式便能代表的反应。;2.1 一级不可逆方程;一级不可逆反应C—t关系;2.2 二级不可逆方程;（1）M＝1 即 CA0=CB0 CA=CB;不可逆二级反应的C—t关系 左：ＣＡ０≠ＣＢ０；右：ＣＡ０＝ＣＢ０;第36页/共150页;2.3 一级可逆方程;当反应达到平衡时: dCA/dt CAe = k2CA0/( k1+k2 ).;可逆一级反应C—t图;第40页/共150页;3、复合反应;rR = dCR/dt = k1CA ;积分: t = 0 CR0=CS0=0;一级平行反应C-t图;3.2 连串反应;积分公式;令 dCR/dt =0 得：;;第49页/共150页;4、等温变容过程;4.1 膨胀率;①反应开始时，只有A 结束时，只有P n∝V εA=(2-1)/1=1;② 若开始时，除A以外，还有50％的惰性气体，εA＝？反应开始时，A 1mol 惰性气体 1mol，共2mol；结束后，P 2mol 惰性气体 1mol，共3mol εA=(3-2)/2=0.5 注意：计算εA时，不仅要考虑反应的计量关系， 还要考虑系统中是否存在惰性气体;4.2 动力学方程及积分表达式;反应级数 ;例：在700℃及3kg/cm2恒压下发生下列反应 反应开始时，系统中含C4H10为116kg，当反应完成50％时，丁烷分压以2.4kg/cm2.s速率发生变化，求下列项次的变化速率：①乙烯分压 ②H2的摩尔数 ③丁烷的摩尔分率;解： εA=(3－1)/1=2 反应开始时：y C4H10=1 pA=yAp x=0.5 y C4H10=1/4 pA=(1/4)p y C2H4=1/4 pA=(2/4)p y H2=1/4 pA=(1/4)p;①;②;5、均相反应动力学的建立;微分法（图解法）;图 微分法检测动力学方程图解程序 (a)斜率为dCA/dt的曲线; (b)斜率为k的曲线 ;A+B P;微分法（最小二乘法）;积分法（试差法）;例：; ;第三节 理想反应器的设计;物料衡算;热量衡算;热力学第一定律：在一个封闭系统中，能量和物质是不能产生或消灭的。即能量和物质不能凭空产生也不能凭空消亡 。（能量守恒） 能量守恒的意义 　　1.能的转化与守恒是分析解决问题的一个极为重要的方法，它比机械能守恒定律更普遍。例如物体在空中下落受到阻力时，物体的机械能不守恒，但包括内能在内的总能量守恒。 　　2.能量守恒定律是19世纪自然科学中三大发现之一，也庄重宣告了第一类永动机幻想的彻底破灭。 　　3.能量守恒定律是认识自然、改造自然的有力武器，这个定律将广泛的自然科学技术领域联系起来。;热力学第二定律：“熵在增加”。根据这一定律，从一种能向另一种能的任何转换都不是完全有效的，能的消费是不可逆的过程。（单向流动） 热力学第二定律的表述主要有两种； (1)克劳修斯说法：“热量不能自动从低温物体流向高温物体”。 (2)开尔文说法：“不可能从单一热源吸热使之完全变为功，而无其它变化”。 关系 　　热力学第二定律的两种表述（前2种）看上去似乎没什么关系，然而实际上他们是等效的，即由其中一个，可以推导出另一个。;第二类永动机效率为100