均相反应动力学基础.pptxVIP

均相反应动力学基础;;化学反应工程是一门研究涉及化学反应的工程问题的学科。;从学科上讲：化学反应规律属于化学学科，物理过程属于工程学科。化学反应工程是这个两个学科的汇合，它是研究化学过程和物理过程相结合而产生出新的现象和规律。;1、化学反应工程包括化学反应和物理过程，工业规模的反应器主要的物理过程包括？;正确认识反应工程的几个问题;化学反应工程的作用？ ;(a) 管式反应器;搅拌釜式反应器;轻油裂解制乙烯管式非催化反应器;重油的催化裂化流化床反应器;邻二甲苯氧化制苯酐多管式固定床反应器;乙苯加氢气液塔式反应器;;南非沙索集团煤制油化工装置;● 沙索集团煤化工产业链;尿素;山西省煤化工发展布局;内蒙煤化工发展情况;陕西省煤化工发展情况;;炉型种类;炉型种类;化工中的计算机模拟;第一讲 均相反应动力学基础;化学反应式;1.1 基本概念;以反应物B为基准定义的反应速率为： 以反应产物C为基准定义的反应速率为： 必有 ; 对于体系中只进行一个不可逆反应的过程， 式中： cA，cB：A，B组分的浓度 mol.m-3 k为以浓度表示的反应速率常数，随反应级数的不同有不同的因次。k是温度的函数，在一般工业精度上，符合阿累尼乌斯关系。;阿累尼乌斯方程;半衰期;对于反应：; ; ;(Ⅱ) 当CA0/ CB0 ≠ aA /aB 时，先建立CA、CB与XA的关系。; ; ;1.2.2 反应动力学方程的建立1.积分法;第39页/共86页;故以lnk对1/T作图，将得到一条直线，其斜率即为-E/R，可求得E。可将n次实验所求得k和与之相对应的1/T取平均值作为最后结果。;第41页/共86页;等温条件下进行醋酸 (A)和丁醇(B)的醋化反应： CH3COOH+C4H9OH=CH3COOC4H9+H2O 醋酸和丁醇的初始浓度分别为0.2332和1.16kmolm-3。测得不同时间下醋酸转化量如表所示。;解：由于题目中给的数据均是醋酸转化率较低时的数据，可以忽略逆反应的影响，而丁醇又大大过量，反应过程中丁醇浓度可视为不变。 设反应速率方程为：;将实验数据分别按0、1和2级处理并得到t-f(cA)的关系;第45页/共86页;从图可知，以 对t作图为一直线，则说明n=2是正确的，故该反应对醋酸为二级反应，从直线的斜率可以求得在此温度下包含丁醇浓度的k’值。而丁醇的反应级数m可以用保持醋酸浓度不变的方法求得，二者结合可以求得反应在此温度下的速率常数k。;Example: Find a rate equation;第48页/共86页;;;;2.微分法;将图上的实验点连成光滑曲线（要求反映出动力学规律，而不必通过每一个点），用测量各点斜率的方法进行数值或图解微分，得到若干对不同t时刻的反应速率 数据。 再将不可逆反应速率方程如 线性化，两边取对数得： ;以 对 作图得到直线 其斜率为反应级数n，截距为lnk，以此求得n和k值。 微分法的优点在于可以得到非整数的反应级数，缺点在于图上微分时可能出现的人为误差比较大。 ;1.2.2 复合反应;⑵ 平行反应：一种反应物同时形成多种产物，如： ① 概念： 1、收率(或总收率)：以符号φP记，它表示生成的目的产物P的摩尔数与反应掉的着眼反应组份Ａ的摩尔数之比值。 2、得率：以符号Xp记，它表示生成的目标产物P的摩尔数与着眼反应物A的起始摩尔数之比。;3、选择性：以符号Sp记，它是目的产物P所生成的摩尔数与某副产物S生成的摩尔数之比。 收率、得率、转化率之间的关系 ;1.2.2 复合反应;浓度和温度对瞬时选择性的影响;1.2.2 复合反应;⑶ 连串反应：反应物先生成某种中间产物，中间产物又继续反应生成最终产物。 如： 1、特点： ① 中间产物P存在最大浓度； ② 不论目的产物是中间物P还是Q，提高反应物A的转化率总有利； ③ 若Q是目的产物，加速两个反应都有利，若P为目的产物，在则要抑制第二个反应。;2、连串反应的动力学积分式;中间产物最大浓度和时间;1.3 等温变容反应动力学;膨胀因子;膨胀率;变容过程转化率与浓度的关系;第68页/共86页;Zero-Order Reactions;First-Order Reactions;Second-Order Reaction For a bimolecular-type second-order reaction;第72页/共86页;第73页/共86页;在间歇反应器中进行液相反应A+B→R，反应物A和B初始浓度相等，CA0=CB0=