化学反应工程总复习.ppt

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1、化学反应工程总复习第二章均相反应动力学一、主要基本概念、基本理论表示各反应物、生成物在反应过程中量的变化关系，如方程：aＡ＋bＢ=pＰ＋sＳ表明每反应掉ａ个摩尔的Ａ，将同时反应掉ｂ个摩尔的Ｂ，并生成ｐ个摩尔的Ｐ和ｓ个摩尔的Ｓ。⒈化学计量方程物料衡算：定义：化学反应速率为单位时间、单位体积内关键组分的质量摩尔数的变化量公式：ri＝±⒉化学反应速率⒊反应转化率、收率、选择性①．转化率②．收率Yp＝③．选择性Sp＝④．转化率、收率、选择性三者之间的关系Yp=x·Sp⒋动力学方程⑴．反应速度常数．Arrhenius方程⑵．简单不可逆反应动力学方程①．一级反应②．二级反应⑶．简单可逆反应动

2、力学方程①．一级反应②．一、二级反应⑷．复杂反应动力学方程①.一级平行反应②．一级连串反应⑸．其它反应均相自催化反应⒌恒温变容过程⑴．定义①．膨胀因子δi：δi表示关键组分i每消耗(或生成)一摩尔时，整个物系摩尔数的变化值。例②．膨胀率εA：εA表示当关键组分i全部转化后系统体积的变化分率③．膨胀因子δA与膨胀率εA的关系：二、例题部分【例1-1】实验测得五氧化二氮在不同温度下分解反应的速度常数如下：求反应速度常数的频率因子和活化能。温度　Ｋ288.1298.1313.1323.1338.1ks-11.04×10-53.38×10-52.47×10-47.59×10-44.87×

3、10-3【解】由Arrheniuus方程可得：lnk＝lnk0－E/(RT)1/T3.74×10-33.35×10-33.19×10-33.10×10-32.96×10-3lnk-11.47-10.30-8.31-7.18-5.32以lnk对1/T作图得到一条直线由直线的斜率和截距即可求得E和k0：k0＝1.59×1013S-1E＝100.48kJ/mol【例1-2】某反应的化学计量方程式为A+B＝2R，问此反应的级数是多少？【解】反应级数不一定要与化学计量系数相符，而且反应级数与化学计量系数常常是不相符的，因为没有反应速率的数据，所以不能确反应级数。【例1-3】反应A→B为n级

4、不可逆反应。已知在300K时，要使A的转化率达到20％需12.6分钟，而在340K达到同样的转化率仅需要3.20分钟，求：该反应的活化能。【解】反应速度为：当n≠1时由此可得：式中因此有k300＝M÷12.6k340＝M÷3.2解得:E＝29.06(kJ/mol)【解】题中没有给反应级数，也就是反应速率的浓度属性不知道，因为没有给出求取高浓度下反应速率的足够资料，所以不能回答这个问题。【例1-4】假如CA=1mol/l时，问CA=10mol/l时的反应速率是多少？【例1-5】在一均相等温液相聚合反应中，单体的初始浓度为0.04mol/l和0.8mol/l时，在34分钟内单体均消失

5、20％，问单体的消失速率是多少？【解】因为消失速率与初始浓度无关，所以此反应是一级反应，即：式中：C0为单体初始浓度，C为单体浓度。代入已知值可求出速率常数所以单体的消失速率为：【例1-6】液体A按二级不可逆反应动力学式分解，在间歇反应器中5分钟时转化50％，问转化75％的A需要增加多少时间？【解】对二级反应对于50％转化率对于75％转化率所以需要增加10分钟。【例1-7】在间歇反应器中进行一级可逆反应，CA0=0.5mol/l，CR0=0，8分钟时A的转化率为33.3％，而平衡转化率为66.7％，求此反应的速率式。【解】积分得反应平衡rA=0∴(1)(2)代入(1)得所以(3)

6、联立(2)式和(3)式得k2=0.0866÷3=0.02887min-1k1=2k2=2×0.02887=0.05774min-1所以的消失速率式为rA=0.05774CA－0.02887CRmol/(min·l)第三章均相反应器一、主要基本概念、基本理论⒈物料衡算：以质量守恒定律为基准，是计算反应器体积的基本方程。以反应物Ａ为例：(A的流入量)＝(A的流出量)＋(A的反应量)＋(A的累积量)1234⑴连续系统：①稳态时第4项等于零。②非稳态时4项都存在。⑵　间歇系统：第1、2项等于零。⒉热量衡算：以能量守恒定律为基准，是计算反应器中温度变化的基本方程。(带入的热量)＝(带出的热

7、量)＋(反应吸热量)＋(热量的累积)＋(传向环境的热量)12345⑴连续系统：①稳态时第4项等于零。②绝热时第5项等于零。③非稳态、非绝热时5项都存在。⑵间歇系统：①非绝热时第1、2项等于零。②绝热时第1、2、5项等于零。⒊间歇反应器：物料按一定配比一次加入进反应器，反应终了时，产物一次取出。⑴特点：①任一瞬间，在反应器内各点的物料浓度相同、温度相同。②在反应器内各点的物料浓度、温度随反应时间变化。⑵设计式：①基础设计式：②恒容时：⑶变温过程：式中：U─给热系数Ah─与单位物料体