化学反应工程陈甘棠第二章第二节
化学反应工程陈甘棠第二章第一节-31页文档资料
a 1 A 1 a 2A 2 a sA s 0
几点说明：
s
ai Ai 0
i 1
➢ 产物的计量系数为正，反应物的计量系数为负
➢ 计量方程式仅仅表示反应物间的质量变化，与反应历程无关。
05.04.2020
s
➢计量方程的写法统乘以非零因子都成立，即： ai Ai 0 i 1
➢为了消除计量系数在数值上的不确定性，规定计量系数里不 含公因子
即：
k
k0
exp
E RT
式中：k0——指前因子或频率因子，反应了反应中分子碰撞
几率大小，与分子热运动有关。
05.04.2020
E——活化能，
物理意义：把反应分子激发到可进行反应的活化状态时
说明：
所需要的能量
活化能大小直接反映了反应进行的难易程度。代表了反 应速率对温度的敏感程度。E越大k对T就越敏感。活化能E 越大，所需的反应温度就越高。
3 (1 3 1 0.4)源自4 1 (2) 3 1 0.4
4
0.5625
05.04.2020
5、反应速率方程
反应速率方程： 在溶剂及催化剂和压力一定的情况下，定量描述 反应速率与温度及反应物系的组成的关系式
双曲线型： 由所假定的反应机理推导而得 均相反应速率方程
幂函数型： 依据质量作用定律
基元反应 rAkcAcB
n k 0之
组分反应掉的摩尔数 xk 组分的起始摩尔数
2）反应程度
nk0 nk nk 0
各组分在反应前后摩尔数变化与其计量系数的比值，
用ξ表示
05.04.2020
0 n1n10 1
nini
i
nk nk 0
化学反应工程(第三版)陈甘棠主编
图 7-14 分布器的若干形式
（2）设计或选择分布板的基本要求 气体分布均匀，防止积料， 结构简单，材料节省，压降合理。
35cmH2O pd 10% ~ 20%pB
二、内部构件 （1）种类 垂直管、水平管、多孔板、水平挡网、斜片百叶窗挡板，等。 （2）作用 传热，控制气泡聚并，改变气-固相流动和接触状况，减少颗 粒带出。
定的范围。
（2）带出速度 当气速增大到一定值时，流体对粒子的曳力与粒子的重力相等， 则粒子将会被气流带走，此时气体的空床速度即带出速度，或称终 端速度。 颗粒的带出速度等于其自由沉降速度，对球形固体颗粒，可用以 下公式计算：
ut
2 dp ( p ) g
18
2 2 1 3
Rep 0.4
三、流化床反应器的重要应用
石油催化裂化 丙烯-氨氧化制丙烯腈 萘氧化制邻苯二甲酸酐
煤燃烧与转化 金属提取和加工
7.2 流化床中的气、固运动
7.2.1 流化床的流体力学 二个特征速度：临界流化速度、带出速度 （1）临界流化速度 （umf） 刚刚能使粒子流化起来的气体空床流速。 确定umf的方法 a. 实验测定
0.4 Rep 500
（7-14） （7-15） （7-16）
4 ( p ) g ut dp 225
3.1d p ( p ) g ut
1 2
500 Rep 200000
注意：以上各式求得的ut也都需代入到Rep中检验。 存在大量颗粒的流化床中，粒
（ii）细颗粒床层中，气体操作流速的范围更宽。 （iii）实用操作气速的确定 a. 流化数 b.
u0 1.5 ~ 10 umf
u0 0.1 ~ 0.4 ut
化学反应工程(第三版)陈甘棠主编
a. 对具有一定筛分的颗粒要用调和平均直径 。
dp 1 xi / d pi
式中, xi——颗粒各筛分的重量百分数； dPi——颗粒各筛分的平均直径；
dPi d1 d2 或 dPi (d1 d2 ) / 2
d1，d2 ——上、下筛目的尺寸。 b. 雷诺数中特性尺寸是颗粒的直径，密度和粘度是气体的物性。 d Pumf ρ Re P μ c.计算所得到的 u mf 要代入到雷诺数中，检验选用的公式是否符合规
（v）气泡占床层的体积分率 假设：进入床层的气流分为两个部分，一部分是以ub流动 的气泡，另一部分则以umf在乳相中流动。床层达到临界流态化 以后，床层高度增加的部分完全是气泡所作的贡献。 对气流进行物料衡算 （7-45）
u0 ubb umf (1 b ab )
故 或
（7-46） （7-47）
整理得
（7-2）
mf 是临 式中， S 是颗粒的形状系数，部分颗粒的 S 值可由手册查取。
界空隙率，其值与颗粒直径和形状等有关，也可由手册查取。若查不
到，可由以下二式估算。
1
3 S mf
14 ,
1 mf
2 S
3 mf
11
（7-5）
式（7-5）代入式（7-2）可导出
定的范围。
（2）带出速度 当气速增大到一定值时，流体对粒子的曳力与粒子的重力相等， 则粒子将会被气流带走，此时气体的空床速度即带出速度，或称终 端速度。 颗粒的带出速度等于其自由沉降速度，对球形固体颗粒，可用以 下公式计算：
ut
2 dp ( p ) g
18
2 2 1 3
Rep 0.4
0.36
《化学反应工程》陈甘棠编著课件《均相反应器》解析共89页文档
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
《化学反应工程》陈甘棠编著课件《均相 反应器》解析
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
89
化学反应工程陈甘棠
rA 4.76106 3.9082 2.61 5.15xA 0.6575xA2
xA 0.35 时， rA 0.3873mol / l h
VR
v0cA0 xA rA
的几何尺寸并进行某些经济评价。
2021年3月26日星期五
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间歇式完全混合（无返混）
理想混合反应器 （完全混合）
理想反应器
连续式完全混合（返混程度最大）
平推流反应器 （无返混）
2021年3月26日星期五
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返 混：不同停留时间的粒子间的混合
平推流：反应物料以相同的流速和一致的方向进行移 动，
b) 数值法
cR Ft
dcR dt
dF t
dt
f t
cR t t0
f t t t0 cR Ft
Ft f tt t0 0
用直接迭代法或牛顿-拉夫森法求得满足上述关系的t值
2021年3月26日星期五
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2.以生产费用最低为目标
AT
at a0t0 aF VRCR M R
2021年3月26日星期五
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2 、反应器中其他时间表示方法
1）反应时间：反应物料进入反应器后，从实际发生反应的 时刻起到反应达某一程度的时间。
2）停留时间：指反应物粒子从进入到离开反应器的时间 对于间歇反应器和平推流反应器，反应时间和停留时间相同 对于全混流反应器，由于可能有短路，死区和循环流，物料 在器内停留时间不同，具有停留时间的分布，此时常用平均 停留时间来表征。
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对A进行物料衡算：
输入 =
输出 = 0
《化学反应工程》全册配套完整教学课件
Copyright 2011 by Southeast University
Chemical Reaction Engineering
物质在反应装置中的流动、传质和传热与化学反应之间相互关系的 概念，称为物理概念模型。 数学模型 表达物理概念模型的数学式称为数学模型。 数学模拟方法 用基于物理概念模型的数学模型来模拟反应过程的 方法称为数学模拟方法。
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固体颗粒细小，气流流动情况 复杂。
催化剂带出少，要求气液分布 均匀，温度调节较难。
固相在液相中悬浮，气相连续 流入及流出反应器。
固相在液相中悬浮，液相和气 相连续进入及流出反应器。
粒子返混小，相接触面小，传 热效能低。
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Chemical Reaction Engineering
一、化学反应工程学的研究范畴
过程工业
从事物质的化学转化，生成新的物质产品； 各个生产环节具有一定的不可分性，形成生产流程，并多数连续生
产。
过程工业包括两个过程：
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Chemical Reaction Engineering
气流床 滴流床 鼓泡淤浆床 三相流化床 回转筒式 螺旋挤压机式
气-固相 气-液-固三相 气-液-固(催化及非催化) 气-液-固(催化及非催化) 气-固相，固-固相 高黏度液相
化学反应工程 陈甘棠 第三版 课后答案
A nA0 pA0 nA pA
P 0 0 3nA0 nA 3 pA0 pA
p总 pA0 3 pA0 2 pA
解 由 cA-cB=42.4 可知反应应按下列方式 A+B→产物进行 设为二级反应
dcA 1 c c kcA cB 积分得： kt ln A B0 dt cA0 cB0 cA0cB
以
1 c ln A 对 t 作图若为直线，则假设正确。 cA0 cB0 cB
t
116.8 319.8 490.2 913.8 1188
由 cA0-cB0=42.4 整理得数据如下：
4
y
线性回归：
0.026
1 c ln A cA0 cB0 cB
0.013 2
0.014 9
0.016 9
0.021 6
-3
13
解
t=285-283=2s
反应前后体积不变的不可逆反应，已经反应掉的部分不会对反应产生任何 影响。反应过程中的任意时刻都可以作为初始时刻和终了时刻。 14 在间歇搅拌槽式反应器中，用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯，反应式为： 2 SO 4 CH3COOH C4 H9OH H CH3COOC4 H9 H 2O A B R S 反应物配比为：A(mol):B(mol)=1:4.97，反应在 100℃下进行。A 转化率达 50％需要时间为 24.6min，辅助生产时间为 30min，每天生产 2400kg 醋酸 -3 丁酯（忽略分离损失） ，计算反应器体积。混合物密度为 750kg·m ，反应 器装填系数为 0.75。 解
t t1 2
pA 0.5 pA0
1 0.51n 1n pA 0 t1 2 k p n 1 pA0 t1 2 ln pA0 ln t1 2 0.1360 265 5.580 186
化学反应工程陈甘棠答案
化学反应工程陈甘棠答案【篇一：反应工程第五章习题答案】xt>5.1乙炔与氯化氢在hgcl2-活性炭催化剂上合成氯乙烯的反应c2h2?hcl?c2h3cl (a)(b) (c)其动力学方程式可有如下种种形式：(1) r??(papb?pc/k)/(1?kapa?kbpb?kcpc) (2)r??kakbpapb/(1?kbpb?kcpc)(1?kapa) (3)r??kapapb/(1?kapa?kbpb)(4) r??kbpapb/(1?kbpb?kcpc)2试说明各式所代表的反应机理和控制步骤。
解：（1） a???a?b???b?a??b??c??? （控制步骤） c??c??（2） a??1?a?1b??2?b?2a?1?b?2?c?2??1（控制步骤） c?1?c??1（3）a???a?b???b?a??b?c?? （控制步骤）（4） b???b?a?b??c? （控制步骤） c??c??5.2 在pd-al2o3催化剂上用乙烯合成醋酸乙烯的反应为c2h4?ch3cooh?12实验测得的初速率数据如下[功刀等，化工志，71，2007（1968）.] 115℃, pacoh?200mmhg，po?92mmhg。
2pc2h4(mmhg)r0?10(mol/hr?g催化剂)570 100 195 247 315 4653.94.4 6.0 6.6 7.255.4注：1mmhg=133.322pa如反应机理设想为acoh???acoh?c2h4???c2h4?acoh?c2h4?hc2h4oac???o2?2??2o?hc2h4oac??o??c2h3oac??h2o? (控制步骤)c2h3oac??c2h3oac??h2o? ?h2o+?试写出反应速率并检验上述部分数据能与之符合否。
解：c2h4?ch3cooh?12o2?ch2cooc2h3?h2o（a）（b）（c）（e）（f） ?a?kapa?v?b?kbpb?v?c?v?f?kfpf?v ?d?ks1kakbpapb?v ?e?kep?ev?v??k2?k3par?ks2?d?c??k1pa(k2?k3pa)2r0??pa(k2?k3pa)2pc2h4(mmhg)70 100 195 247 315 465r0?10(mol/hr?g催化剂)53.94.4 6.0 6.6 7.255.41.3410?31.51 1.80 1.932.08 2.93pa作图，基本上为一直线。
化学反应工程课件—第二章（反应速率）（ＰＤＦ）
1
第二章 反应动力学基础
讲授内容
1 基本概念 2 单一反应速率式 3 复合反应 4 链锁反应
2009-5-3
2
2.1 基本概念
1 化学计量方程
本节 讲授 内容
2 化学反应速率的定义 3 转化率等重要概念
4 化学反应速率方程
4 反应机理与速率方程
2009-5-3
3
一、化学计量方程
100 − x / 2
100 − x / 2
解得： x = 1.504mol
y = 0.989mol
乙烯的转化量为 ：1.504 + 0.989 / 2 = 1.999mol
2009-5-3
23
所以，乙烯的转化率为： 1.999 /15 = 13.33%
环氧乙烷的收率为： 1.504 /15 = 10.03%
和反应后的摩尔数 yk0、yk为着眼组分K的 起始摩尔分率和反应后
yK
= yK 0 (1− xK )
1+ δK yK0xK
对于任何反应组分i有
2009-5-3
的总摩尔数
yi
= yi0(1− xi )
1+δK yK0xK
=
yi0
(1−
αi αK
yK0 yi0
xK )
1+δK yK0xK 27
δK
= n − n0 nK 0 − nK
意
算结果均是如此)，对于复杂反应Φ ≠ x
¾ 收率也有单程和全程之分（循环物料系统）
¾ 无论是收率还是选择性，还有其它的定义(结果不
一样，但说明同样的问题)
¾ 转化率x只能说明总的结果， Φ 说明在转化的反
化学反应工程01
n A n A0 n B n B 0 n R n R 0 0 A B R
二、 转化率 X--针对反应物而言 定义：
某一反应物的转化量 X 该反应物的起始量
注意： 如果反应物不只是一种，针对不同反应物计 算出来的X是不一样的。
精化学反应工程 品 课 程
关键组分（着眼组分）为不过量、贵重的组分（相对而言） 针对关键组分计算，可使X最大到100%
第四节 反应器的操作方式
间歇操:一次性投料，卸料。反应物系参数 (浓度或组成等)随时间变化。 连续操作:原料不断加入,产物不断引出,反 应器内物系参数均不随时间变化。 半连续(或半间歇)兼有以上两种过程的特 点，情况比较复杂。
精化学反应工程 品 课 程
PVC悬浮聚合－－－间歇反应釜
精化学反应工程 品 课 程
精化学反应工程 品 课 程
种 类 特 点 应用范围 固定床 底层内部装有不动的固体颗粒，固体 颗粒可以是催化剂或是反应物 用于多相反应系统
反应过程中反应器内部有固体颗粒的 多相反应体系，可以提 流化床 悬浮和循环运动，提高反应器内液体的混 高传热速率 合性能 固体颗粒自上而下作定向移动与反应 用于多相体系，催化剂 流体逆向接触 可以连续再生
v 0 v 0 v 0
R
A
B
v A A vB B vR R 0 nR n n nR n n
A0 A
B B
0
0
精化学反应工程 品 课 程
2.1 反应进度
A A B B R R
( n A n A0 ) : ( n B n B 0 ) : ( n R n R 0 ) A : B : R
n A n A0 n B n B 0 n R n R 0 即： A B R
化学反应工程 第二章习题答案
化学反应工程课后答案化工103班2-1银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应O H HCHO O OH CH 223222+=+ O H CO O OH CH 22234232+=+进入反应器的原料中，甲醇：空气：水蒸气=2：4:1.3（摩尔比），反应后甲醇转化率达72％，甲醛的收率为69.2%，试计算： （1）反应的总选择性； （2）反应器出口组成。
解：根据甲醇：空气：水蒸气=2：4:1.3（摩尔比），以100mol 进料为基准。
设χy 分别为HCOH 和2co 生成量O H HCHO O OH CH 223222+=+O H CO O OH CH 22234232+=+已知：%72=a x %2.69=Y%724.27=+yx ①0111A A c c kt -=A A c c kt 1122-=9.0=A x 99.0=A x091A kc t =0902A kc t =10:1:21=t t等温一级反应AA t c c k 0ln=同上解得kt t 10ln 21==1:1:21=t t 等温零级反应A A c c kt -=0同上解得kc t A 09.01=kc t A 009.02=1:10:21=t t2-5某一反应在间歇反应器中进行，经8min 后反应物转化了80%，经过18min 后转化了90%，求表达此反应的动力学方程。
解dtV dn r AA ⋅=积分后：()()⎪⎪⎭⎫- ⎝⎛--===--⎰⎰11111100n A n A c c c c n A A C A A c c n k kc dc r dc t A AA A A%90min 18%80min 821====A A x t x t()()()()⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛----=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛----=------1111112001001111118111118n A n A n A n A n A n A x c c n k x c c n k 2=n2A A kcr =∴2-6某一气相一级反应S R A +→2，在恒温、恒压的实验反应器中进行，原料含75%A 及25%惰性气体（摩尔比），经8min 后其体积增加一倍。
《化学反应工程》第三版(陈甘堂著)课后习题答案
《化学反应工程》第三版(陈甘堂著)课后习题答案第二章均相反应动力学基础2－4三级气相反应2NO+O22NO2，在30℃及1kgf/cm2下反应，已知反应速率常数2kC=2.65×104L2/(mol2 s)，若以rA=kppApB表示，反应速率常数kp应为何值？解：原速率方程rA=dcA2cB=2.65×104cAdt由气体状态方程有cA=代入式（1）2－5考虑反应A课所以kp=2.65×104×(0.08477×303) 3=1.564后当压力单位为kgf/cm2时，R=0.08477，T=303K。
答p p 2rA=2.65×10 A B =2.65×104(RT) 3pApBRT RTp表示的动力学方程。
解：.因，wwnAp=A，微分得RTVdaw案24网pAp，cB=BRTRT3P，其动力学方程为( rA)=dnAn=kA。
试推导：在恒容下以总压VdtVδA=3 1=21dnA1dpA=VdtRTdt代入原动力学方程整理得wdpA=kpAdt设初始原料为纯A，yA0=1，总量为n0=nA0。
反应过程中总摩尔数根据膨胀因子定义δA=n n0nA0 nA若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！Y http://.cn.co（1）mol/[L s (kgf/cm2) 3]m（1）则nA=nA01(n n0)δA1(P P0)δA（2）恒容下上式可转换为pA=P0所以将式（2）和式（3）代入式（1）整理得2－6在700℃及3kgf/cm2恒压下发生下列反应：C4H10发生变化，试求下列各项的变化速率。
（1）乙烯分压；（2）H2的物质的量，mol；（3）丁烷的摩尔分数。
解：P=3kgf/cm2，（1）课MC4H10=58，（2）w.krC2H4=2( rC4H10)=2×2.4=4.8kgf/(cm2 s)PC4H10=PyC4H101 dpC4H10= P dt2.4-1==0.8 s 3w（3）nC4H10=nyC4H10=n0(1+δC4H10yC4H10,0xC4H10)yC4H10dnH2dtdnH2dt=hdaw后n0=nC4H10,0=δC4H10rC4H10=反应开始时，系统中含C4H*****kg，当反应完成50%时，丁烷分压以2.4kgf/(cm2 s)的速率dyC4H10dt答1rCH=2.4224wdnC4H10dt案116×1000=2000mol582+1 1==21网dyC4H10=n0(1+δC4H10yC4H10,0xC4H10) dt=2000×(1+2×1×0.5)×0.8=3200 mol/s若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！Y http://.cno2C2H4+H2，dP=k[(δA+1)P0 P]=k(3P0 P)dtm（3）dpA1dP= dtδAdt2－9反应APS，( r1)=k1cA , ( r2)=k2cp，已知t=0时，cA=cA0 ，cp0=cS0=0, k1/k2=0.2。
化学反应工程第三版陈甘棠课后习题答案
化学反应工程第三版陈甘棠课后习题答案【篇一：化学反应工程教案4(化工13)-胡江良】t>12345【篇二：化学反应工程教案】程名称：化学反应工程任课教师：所属院部：教学班级：教学时间：化工1203-04 2014 —2015 学年第2学期课程基本信息1绪论第一章均相单一反应动力学和理想反应器1.1 基本概念1.2 建立动力学方程的方法一、本次课主要内容化学反应工程课程的性质、反应器的分类及操作方式、反应器设计的基本方程和工业反应器的放大方法、化学反应速率的不同表示方式及其相互关系、化学反应速率方程的变换与应用、化学反应动力学方程的计算、建立动力学方程的方法及其应用。
二、教学目的与要求了解化学反应工程的研究对象、目的，掌握化学反应工程的研究内容和研究方法，熟悉化学反应工程在工业反应过程开发中的作用。
三、教学重点难点1、化学反应工程的研究目的、内容和方法。
四、教学方法和手段课堂讲授、提问、讨论；使用多媒体教学方式。
五、作业与习题布置书后习题第3、6、7题2绪论一、化工生产中设备的分类化工产品的生产是通过一定的工艺过程实现的，工艺过程是指从原料到制得产品的全过程。
每个化工产品的工艺过程是不同的，但有共同的特点：1，工艺过程是由设备、管道、阀门和控制仪表组成的；2，化工设备分为两大类（1）不含化学反应的设备这类设备中没有发生化学反应，只改变物料的状态，物理性质，不改变其化学性质。
在鼓风机和泵中只有能量的转换，从中能转换成机械能，输送物料；在换热器和冷却塔中只改变物料的温度，物料的化学性质没有起变化；贮槽只是起贮存物料作用（2）化学反应器在这类设备中发生了化学反应，通过化学反应改变了物料的化学性质图中的一段炉、二段炉、变换炉、甲烷化炉、合成塔等都是化学反应器。
物料在反应器中发生了化学反应，物料性质起了变化。
可见，化学工业生产是由物理过程和化学反应过程组成的，其中化学反应过程是生产过程的关键。
化学反应器的任务是完成由原料转变到产物的化学反应，是化工生产的核心设备。
化学反应工程陈甘棠第二章第二节
nn0 nA0 nA
nA0
nA
nn0
A
dA ndnA
又:A
dnA Vdt
dn
V A dt
2019/10/19
对于 级的反应：
dn k(nA )
VAdt V
nA
nA0
nn0
A
nA0 A nn0 A
n0yA0A nn0 A
2019/10/19
A B
(cB0
BV)cA
A B
cB
cA
cA A cB B
kt cA dcA cA0 cA cB
cA cA0
cA
dcA
B A
cA
cA cA0
dc A
B A
c
2 A
A ( 1 1 ) B cA cA0
2019/10/19
cA0/cB0A/B时的积分式
ii）当 cA0 A 时的积分式
cB0
B
2019/10/19
解：（1）当 c A0 A 时有: cB0 B
cA0
A
V
cA
cB0 BV cB
又cA0
A B
cB0
B AcB0AV cA
2019/10/19
1 (1 cC0 ) 2 cA0
CC0<CA0时，随CC0量的大小，最大值在0～1/2之间
CC0=CA0时，开始时取得最大值 CC0=0时，当xA=1/2时，取得最大值。
2019/10/19
以正逆向均为一级的可逆反应为例
AA
k 1
SS
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S
对于间歇反应器内进行的恒容反应，其速率方程为：
A
dc A dt
k1cA k2cS
设（t=0）时，A和S的浓度分别为cA0和cS0,若恒容，则：
cA
cA0
A
V
cs
cs0
s
V
2021年2月14日星期日
令 '
V
c A cA0 A '
代入速率方程，整理
cs cs0 s '
A
d '
代入微分式
dxA dt
k(1 xA)cM 0
cA0 (1 xA)
r'
xA
1 exp(cM 0kt)
4）以总压表示的反应速率 间歇反应器内进行的气相均相恒容变mol反应
A
n n0 nA0 nA
nA0
nA
n n0
A
dnA dn A
又 :
A
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
dnA Vdt
dn
V Adt
2021年2月14日星期日
对于 级的反应：
dn k( nA )
V Adt V
nA
nA0
n n0
A
nA0 A n n0 A
V V0 (1 AxA)
V0 (1 A yA0 xA )
nA0dxA kdt
V0 (1 A xA )
2021年2月14日星期日
积分得：
kt
cA0
A
ln( 1
AxA)
其中：
cA0
nA0 V0
一级反应：
dnA k nA Vdt V
kt ln(1 xA )
2021年2月14日星期日
cSe c Ae
——平衡常数
2021年2月14日星期日
注意：
k
e
只有k当1反应级数与计量系数相同时才成立 k2
根据计量关系和物料衡算关系可知:
cSe cA0 cAe
代入式,整理后可得:
（k1
k2 )t
ln
c A0 cA
cAe cAe
2021年2月14日星期日
3、均相催化反应
若忽略非催化反应部分的速率，可表示为：
cB0 (1 )
1 xA
2021年2月14日星期日
3）变容反应
设εA为A组分转化时物料体积改变的分率，当转化率为xA时
V V0 (1 A xA)
对于理想气体，等温、等压时，有：
A
A
y A0
A A yA0
2021年2月14日星期日
如零级反应：
dnA k Vdt
nA nA0 (1 xA )
2)数据测取及整理
ⅰ）微分法
cA
cA2
斜率
-
A2
( dcA dt
)2
c A1
斜率
-
A1
( dcA dt
)1
t
2021年2月14日星期日
rA
2021年2月14日星期日
斜率=k
f (c)
ii）积分法
A
dcA dt
kcAcB
分离变量积分，得：
kt
dc cA0
A
cA cA cB
cA cA0
cA0 cB0
xA)
cB0
(1
B A
xA
)
2021年2月14日星期日
令： B A
则：cB cB0 (1 xA)
cA cA0 (1 xA )
kt
cA cA0
cA0 (1
dcA
xA）cB0 (1
xA)
1
cB0
xA
dxA
0 (1 xA）（1 xA )
1 1 ln 1 xA
cA
dcA
B A
cA
cA cA0
dcA
B A
cA2
A ( 1 1 ) B cA cA0
2021年2月14日星期日
(2) 当 cA0 A 时，根据反应程度关系
cB0
B
cB
cB0
B A
(cA
cA0 )
cB0
B A
cA0
(cA0 cA) cA0
cB0
B A
cA0
xA
cB0 (1
B A
dt
k1 cA0 A '
k2
cs0 s '
t 0时， ' 0 积分得
t
A k1 A k2s
ln
k1cA0 k1cA
k2cs0 k2cs
2021年2月14日星期日
特别是：A s 1且Cs0 0时，上式为：
t
k1
1
k2
ln
1
1 Ke
1
cA cA0
1 Ke
Ke
k1 k2
dcA cA cB
2021年2月14日星期日
例：由A和B进行均相二级不可逆反应，其计量方程和速率方程分别为：
AABB SS
(1)
A
dcA dt
kcAcB
(2)
试求：
ⅰ）当原始反应物料中A和B的浓度符合计量系数比时，即
cA0 / cB0 A /B 时的积分式
ii）当
cA0 时的积A分式
cB0
k
ACRC
对于间歇反应器内进行的恒容反应，其速率方程为：
rA
dcA dt
kcAcC
(kcC )cA
k'
c A
积分
k 't ln cA0 cA
2021年2月14日星期日
4、自催化反应
A C 2C R
设反应对各反应组分均为一级反应，则速率方程为：
A
dcA dt
kcAcC
由计量关系可得:
二、单一反应速率式的解析
化学反应
可逆反应
反应同时朝两个方向进行
不可逆反应
反应只沿一个方向进行
1、不可逆反应
1）不可逆反应的速率方程表达式
A A BB S S 为不可逆单一反应，速率方程为：
A
A B
(
B)
A S
S
kcAcB
2021年2月14日星期日
若在间歇反应器内进行恒容反应
A
dcA dt
kcAcB
B
2021年2月14日星期日
解：（1） 当 cA时0 有: A cB0 B
cA0
A
V
cA
又 cA0
A B
cB0
cB0
B
V
cB
A B
cB0
A
V
cA
2021年2月14日星期日
A B
(cB0
B
V
)
cA
A B
cB
cA
cA A cB B
kt cA dcA
cA0 cA cB
cA cA0
A
yA0 )
P
当α=1时
k
t
ln
P0
A yA0P0 (1 A yA0 )
P
当α≠1时
kt
(RT A ) 1 1
1
(1 A y A0 ) P0
P
1
1
( A y A0 P0 ) 1
2021年2月14日星期日
2、 可逆反应
以正逆向均为一级的可逆反应为例
S AA
k1 k2
cA0 cA cC cC0
cC (cA0 cC0 ) cA cM 0 cA
2021年2月14日星期日
dcA dt
kcA (cM 0
cA)
积分得:
cM
0kt
ln
cA (cM 0 cA0 cA0 (cM 0 cA
) )
用转化率表示
cA cA0 (1 xA )
2021年2月14日星期日
n0 y A0 A n n0 A
2021年2月14日星期日
n0 (1 yA0 A ) n A
dn
V Adt
k
n0
1
yA0 A
AV
n
对于理想气体,等V、等T时
PV=nRT
n=PV/RT
dn V dP RT
2021年2月14日星期日
dp dt
k
(RT A )1
P0 (1