7第七章连续反应
第七篇-化学反应工程PPT课件
t1ln1 1 ln1 99 .（ 8s6 ） k 1xA 0.0021 3 0.9 1
-
18
反应器体积：
V R q V 0(t t') 1 2m h 4 3 4 (9 3.9 6 8 6 3 6 0)0 0 0 .4m 533
-
9
活塞流模型－理想排挤流动模型（平推流） 反应器内任一截面上无速度梯度；物料在反 应器内的停留时间完全相同。（连续操作管 式反应器）
-
10
非理想流动模型－介于上两 种理想模型之间 a.轴向扩散模型－活塞流+轴 向扩散
将对活塞流的偏离情况通过轴 向扩散（轴向返混）速率来描 述 b.多。级费全克混定流律模：型u （D多l d釜dCl串联 流动模型）
(rA)VRdA n /dt (rA)dA c/dt d tdAc/ (rA)
基本方程：
tcA cA0
( d rAA )ccA0
xA 0
dA x (rA)
-
等容过程，液相反应
15
简单一级反应： ( rA )kA c kA 0 c (1xA )
t c A 0 0 x Ak A 0 d ( 1 c A x A x ) k 1 0 x Ad 1 ( 1 x x A A ) k 1 l1 n 1 x A k 1 lc c n A A 0
按操作 方法分
间歇 连续 半连续
5
7 基本反应器 间歇操作搅拌釜式反应器
特点：分批操作；所有物料 的反应时间相同；反应物的 浓度是时间的函数。
连续操作管式反应器
特点：连续进料；T、P、q
一定时，反应器内任一截面
的物料浓度不随时间变化；
高中化学竞赛第7章_化学动力学基础课件
0 BB B
已知 d dnB B
转化速率的定义为：
•
d
1 dnB
dt B dt
2022/4/16
反应速率（rate of reaction）
IUPAC推荐反应速率用单位体积内的转化速率表示，
反应的速率定义为：
r
1
d
V dt
( d 1 dnB ) dt B dt
1 dnB /V 1 d c B
动力学认为：
1 2
N2
3 2
H2
NH3(g)
需一定的T，p和催化剂
1 H 2 2 O 2 H 2O(l)
点火，加温或催化剂
2022/4/16
7.1 化学动力学的任务和目的
化学动力学发展简史
•1848年 van’t Hoff
dlnKc U
提出：
dT RT2
dlnkEa dT RT2
Kc
kf kb
例如：
r k 0
r k 反 应
r k [ A ] [ B ] 二 级 , 对 A 和 B 各 为 一 级
r k [ A ] 2 [ B ] 三 级 , 对 A 为 二 级 , 对 B 为 一 级
r k [ A ] [ B ] - 2
负 一 级 反 应
r k [ A ] [ B ] 1 /2
k 的单位随着反应级数的不同而不同。
2022/4/16
准级数反应（pseudo order reaction）
在速率方程中，若某一物质的浓度远远大于其 他反应物的浓度，或是出现在速率方程中的催化 剂浓度项，在反应过程中可以认为没有变化，可 并入速率系数项，这时反应总级数可相应下降， 下降后的级数称为准级数反应。例如：
第七章还原反应7课件1
LiAlH4 LiBH4 NaBH4 KBH4
＋
＋
＋
＋
＋
－
－
－
＋
－
－
－
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋2)
＋2)
+
+
+
+
RSSR 或 RSO2Cl
RSH
+
+
+
+
1). 脂肪族(RCOOR1)被还原成RCH2OH＋R1OH 2). 还原成氧化偶氮化合物Ph-N=NPh
2+02表4年示8月能1日还星期原四，－
原
CN
实
例
CH2CN N
Cl
COOH
CH2NH2 Cl
供氢体
2024年8月1日星C期H四=CHCOOCH3
催化 剂
Pd
产物 CH3CH2(CH2)5CH3
收率 ％
70
Pd
CH3CH2CH2Ph
90
Pd-C H2N
COCH3 98
Pd-C Pd-C
O2N
80 NH2
CH3
90
Pd-C N
Pd-C H
CH2CH3
所有非均相催化反应都在催化剂表面进行
影响催化反应的因素：反应物的浓度、反应温度、压力、 搅拌、催化剂的表面面积、助催与中毒现象等
非均相催化反应的过程：五个连续步骤
1). 作用物分子向催化剂界面扩散 2). 作用物分子在催化剂表面吸附(物理吸附和化学吸附) 3). 作用物分子在催化剂表面进行化学反应 4). 产物分子在催化剂表面解吸 5). 产物分子在从催化剂界面向介质扩散解吸
第七章 化学动力学 章末习题
第七章 化学动力学章末总结一、内容提要1. 基本概念（1）化学动力学的研究对象研究化学反应的速率和机理以及影响速率的各种因素，如温度、浓度、压力、催化剂、介质和分子结构等。
（2）动力学曲线动力学曲线即反应物或生成物的浓度随时间的变化曲线。
（3）转化速率对应于指明的化学计量方程，反应进度ξ在t 时刻的变化率称为该反应的转化速率，用d dtξ表示，单位为1mol s - 。
（4）化学反应速率 单位体积内的转化率称为反应速率，1d r V dt ξ=。
（5）基元反应与非基元反应① 基元反应：反应物分子一经碰撞直接变成产物。
② 非基元反应：若反应物到产物，必须经过中间步骤称为非基元反应或复杂反应。
（6）反应的速率方程表示反应速率与浓度等参数之间的关系，或表示浓度等参数与时间的关系的方程称为反应的速率方程。
（7）速率系数速率方程中的比例系数称为速率系数或速率常数，用k 表示。
①k 的物理意义：数值上相当于反应物均为单位浓度时的反应速率。
②特点：A. k 数值与反应物的浓度无关。
在催化剂等其他条件确定时，k 的数值仅是温度的函数；B. k 的单位随着反应级数的不同而不同；C. k 的数值直接反映了反应速率的快慢。
（8）质量作用定律基元反应的速率与各反应物浓度的幂乘积成正比，其中各浓度项的方次即为反应方程中各物质的系数，这就是质量作用定律，它只适用于基元反应。
（9）反应级数在反应的速率方程中，所有浓度项方次的代数和称为该反应的级数，用n 表示。
n 可以是正数、负数、整数、分数或零，也有的反应无法说出其反应级数。
（10）反应分子数在基元反应中，反应物分子数之和称为反应分子数，其数值为1，2或3。
2. 具有简单级数反应的特点（1）零级反应定义：反应速率与反应物浓度的零次方成正比，即与反应物的浓度无关。
特点：微分式 0dx k dt= 积分式 0x k t = 线性关系 ~x t半衰期 1022a t k =0k 的单位 3m o l d m - 或 [ -1浓度][时间] （2）一级反应定义：反应速率与反应物浓度的一次方成正比。
《物理化学第4版》第七章7-9 链发应ppt课件
低于第一限时反应极慢；
压力 图 Ｈ2与Ｏ2按2:1混合的爆炸半岛示意图
在第一限和第二限之间时，发生 爆炸；压力高于第二限后反应又 平稳进行，但速率随压力增高而 增大；
达到和超过第三限后则又发生爆炸
。
9
直链反应
支链反应
直链反应 — 消耗一个活性质点(自由基或自由 原子)只产生一个新的活性质点；
支链反应 — 每消耗一个活性质点同时可产
生两个或两个以上的新的活性质点。
5
三、支链反应与爆炸半岛
爆炸反应有二类: 1、热爆炸—由于反应大量放热而散热慢 引起的。如实验室中:H2SO4 + H2O 2、链爆炸—由支链反应引起的，随着 支链的发展，链传递物(活性质点)剧增 ，反应速率愈来愈大，最后导致爆炸。
§7 -9 链反应
一、链反应 一经引发将产生高能量、高活性的自由原子
或自由基，使反应如同链锁一样一环扣一环的发 展下去。
共同特点： 引发；传递；终止。
1
链反应的共同特征：
以 H2＋Cl2 2HCl 反应为例, 实验证明， 它的机理如下：
链的引发： 链的传递：
Cl 2 M k1 2Cl M Cl H2 k2 HCl H H Cl 2 k3 HCl Cl
6
链爆炸反应的温度、压力、组成有一定的爆 炸区间，称为爆炸界限. 以 Ｈ2+(1/2)Ｏ2Ｈ2Ｏ的反应为例，它是一 个支链反应，机理如下
7
(i)链的引发 (ii)链的传递
与支化
Ｈ2＋Ｏ2＋器壁ＨＯ2＋Ｈ H2 + HO2 H2O + OH Ｈ2＋ＨＯＨ＋Ｈ2Ｏ
Ｏ＋Ｈ2ＨＯ＋Ｈ H＋Ｏ2 ＨＯ＋Ｏ
3
(iii)链的终止 — 活性传递物在气相中相互 碰撞发生重合(如Cl+ClCl2)或岐化(如 2C2H5C2H4＋C2H6）形成稳定分子放出能量 ；也可能在气相中或器壁上发生三体碰撞(如 2Cl+MCl2+M或2H＋器壁Ｈ2）形成稳定分 子，其放出的能量被M或器壁所吸收。
第七章有机介质中的酶反应
相同条件下纯水的蒸气压之比。该参数直接反应酶分子上 水分的多少，与体系中水含量及所用溶剂无关。
含义：水在体系中的固相（酶，载体），液相（含底物
的溶剂）和气相（液面上部的空间）之间进行分配，达到 平衡时各相水活度相等。
26
溶解在溶剂中的水
结合在酶分 子上的水
例：
当枯草杆菌蛋白酶从含有竞争性抑制剂（N-Ac-Tyr-NH2） 的水溶液中冻干出来后，再将抑制剂除去，该酶在辛烷中催 化酯化反应的速度比不含抑制剂的水溶液中冻干出来的酶高 100倍，但这样处理的酶在水溶液中其活性与未处理的酶相 同。
22
第二节 有机介质中酶促反应的条件
酶分子只有在空间构象完整的状态下，才具有 催化功能。在无水的条件下，酶的空间构象被 破坏，酶将变性失活。故此，酶分子需要一层 水化层，以维持其完整的空间构象－必需水 （essential water）。
太多的水会使酶积聚成团，导致疏水性底物较难进入 酶的活性部位，引起传质阻力。
37
二. 酶的选择
1. 酶种类的选择
应具有对抗有机介质变性的潜在能力，在有机 介质中能保持其催化活性构象。
2．酶形式的选择
（1）酶粉：
例如：有人研究a-胰凝乳蛋白酶在酒精中转酯反应， 发现催化活性随反应体系中酶量的减少而显著增加。
2.可提高酶的稳定性
8. 酶易于实现固定化。
3.能催化在水中不能进行的反 9.酶和产物易于回收。
应
10.可避免微生物污染。
4.可改变反应平衡移动方向
5.可控制底物专一性
6.可防止由水引起的副反应
10
三． 有机相酶反应具备条件
1． 保证必需水含量。 2． 选择合适的酶及酶形式。 3． 选择合适的溶剂及反应体系。 4． 选择最佳pH值。
第七章反应器选型与操作方式
代入，可求得VR1＝5.390m3 VR2＝5.487m3 故反应总体积为VR＝10.88m3
例题中五种反应器体积比较
• BSTR：
• PFR：
VR＝12.68m3
VR＝8.227m3
• CSTR：
VR＝14.68m3
• CSTR+CSTR（相等体积）: VR＝12.07m3 • CSTR+CSTR（最优体积）: VR＝10.88m3
0.8 min 0.8 min
VR 96 L VR 96 L
[5-5]在CSTR中进行液相反应
A 2R ,反应器体积 V 5L
,
进口浓度 C Ao 1mol l , C Bo 0 ,实验数据如下表：
No 1 2 3
vo /( cm3 s 1 )
2 15 15
T，(oC) 13 13 84
因此，A为限制性反应物
8 10 5 C Ao 0.016 kmol / m 3 0.004 0.001 C Bo 1 10 3 0.2k mol / m 3 0.004 0.001
C Ao C A1 x A1 1 26.67 s kCA1C B1 k (1 x A1 )(C Bo C Ao x A1 )
6. 理想流动反应器的体积比较
不同的动力学结论不同，甚至截然相反。
1/rA
1/rA
1/rA
FPR
xA
CSTR
xA
CSTR CASCADE
xA
影响反应体积大小的若干重要因素：
（a）转化率：转化率越高，体积差别越大
（b）反应级数：级数越高，体积差别越大 （c）串联级数：级数越多，体积差别越小 （d）膨胀率（因子）：膨胀越大，则返混影响越大，体积 差别也就越大。
7第七章 氧化还原反应和电极电势6
标准压力的氢气饱和了的铂片和H＋浓 度为1mol·L－1溶液间的电势差，电化 学上规定为零，即
EΘ H H2
0.00V
图10－2 标准氢电极
标准氢电极装置图
测定某给定电极的标准电极电势时，可将待 测标准电极与标准氢电极组成下列原电池：
====
(-)标准氢电极 待测标准电极(+)
二、氧化剂和还原剂
元素的氧化值发生变化的反应称为氧化还原反应。 在氧化还原反应中，元素的氧化值升高的过程称为氧化；
元素的氧化值降低的过程称为还原。 氧化过程和还原过程总是同时发生的。 在氧化还原反应中，组成元素的氧化值升高的物质称为
还原剂，它的反应产物称为氧化产物。 组成元素的氧化值降低的物质称为氧化剂，它的反应产
分别配平两个半反应：
2I I2 +2e
Cr2O72 14H 6e 2Cr3 7H2O 根据得、失电子数相等的原则，将两个半反应合
并，写出配平的离子方程式：
Cr2O72 6I 14H
2Cr3 3I2 7H2O
最后写出配平的氧化还原反应方程式：
K2Cr2O7 6KI 7H2SO4
Cr2 (SO4 )3+4K2SO4 +3I2 +7H2O
测定出这个原电池的电动势，就是待测电极的标 准电极电势。
当把金属放入其盐溶液中时， 在金属与其盐溶液的接触面上就 会发生两个相反的过程：
①金属表面的离子由于自身的热运动及 溶剂的吸引，会脱离金属表面，以水合 离子的形式进入溶液，电子留在金属表 面上。②溶液中的金属水合离子受金属 表面自由电子的吸引，重新得到电子， 沉积在金属表面上.
双电层示意图
由于双电层的存在，使金属与溶液之间产生了电势差，这个
第七章 化学反应动力学
第七章化学反应动力学一．基本要求1．掌握化学动力学中的一些基本概念，如速率的定义、反应级数、速率系数、基元反应、质量作用定律和反应机理等。
2．掌握具有简单级数反应的共同特点，特别是一级反应和a = b的二级反应的特点。
学会利用实验数据判断反应的级数，能熟练地利用速率方程计算速率系数和半衰期等。
3．了解温度对反应速率的影响，掌握Arrhenius经验式的4种表达形式，学会运用Arrhenius经验式计算反应的活化能。
4．掌握典型的对峙、平行、连续和链反应等复杂反应的特点，学会用合理的近似方法（速控步法、稳态近似和平衡假设），从反应机理推导速率方程。
学会从表观速率系数获得表观活化能与基元反应活化能之间的关系。
5．了解碰撞理论和过渡态理论的基本内容，会利用两个理论来计算一些简单反应的速率系数，掌握活化能与阈能之间的关系。
了解碰撞理论和过渡态理论的优缺点。
6．了解催化反应中的一些基本概念，了解酶催化反应的特点和催化剂之所以能改变反应速率的本质。
7．了解光化学反应的基本定律、光化学平衡与热化学平衡的区别，了解光敏剂、量子产率和化学发光等光化反应的一些基本概念。
二．把握学习要点的建议化学动力学的基本原理与热力学不同，它没有以定律的形式出现，而是表现为一种经验规律，反应的速率方程要靠实验来测定。
又由于测定的实验条件限制，同一个反应用不同的方法测定，可能会得到不同的速率方程，所以使得反应速率方程有许多不同的形式，使动力学的处理变得比较复杂。
反应级数是用幂函数型的动力学方程的指数和来表示的。
由于动力学方程既有幂函数型，又有非幂函数型，所以对于幂函数型的动力学方程，反应级数可能有整数（包括正数、负数和零）、分数（包括正分数和负分数）或小数之分。
对于非幂函数型的动力学方程，就无法用简单的数字来表现其级数。
对于初学者，要求能掌握具有简单级数的反应，主要是一级反应、a = b的二级反应和零级反应的动力学处理方法及其特点。
第七章化学动力学
第七章化学动力学主要内容1.化学动力学的任务和目的2.化学反应速率的定义3.化学反应的速率方程4.具有简单级数的反应5.几种典型的复杂反应6.温度对反应速率的影响7.链反应 重点1.重点掌握化学反应速率、反应速率常数及反应级数的概念2.重点掌握一级和二级反应的速率方程及其应用3.重点掌握复杂反应的特征，了解处理对行反应、平行反应和连串反应的动力学方法。
4.重点理解阿罗尼乌斯方程的意义并会应用。
明确活化能及指前因子的定义 难点1.通过实验建立速率方程的方法2.稳态近似法、平衡近似法及控制步骤的概念及其运用3.复杂反应的特征及其有关计算 教学方式1.采用CAI 课件与黑板讲授相结合的教学方式。
2.合理运用问题教学或项目教学的教学方法。
教学过程第7.1节化学动力学研究的内容和方法热力学讨论了化学反应的方向和限度，从而解决了化学反应的可能性问题，但实践经验告诉我们，在热力学上判断极有可能发生的化学反应，实际上却不一定发生。
例如合成氨的反应，223()3()2()N g H g NH g ，在298.15K 时，按热力学的结论，在标准状态下此反应是可以自发进行的，然而人们却无法在常温常压下合成氨。
但这并不说明热力学的讨论是错误泊，实际上豆科植物就能在常温常压下合成氨，只是目前还不能按工业化的方式实现，这说明化学反应还存在一个可行性的问题。
因此，要全面了解化学反应的问题，就必须了解化学变化的反应途径----反应机理，必须引入时间变量。
研究化学反应的速率和各种影响反应速率的因素，这就是化学动力学要讨论的主要内容。
一、化学热力学的研究对象和局限性：研究化学变化的方向、能达到的最大限度以及外界条件对平衡的影响。
化学热力学只能预测反应的可能性，但无法预料反应能否发生？反应的速率如何？反应的机理如何？例如：热力学只能判断这两个反应都能发生，但如何使它发生，热力学无法回答。
二、化学动力学的研究对象 化学动力学研究化学反应的速率和反应的机理以及温度、压力、催化剂、溶剂和光照等外界因素对反应速率的影响，把热力学的反应可能性变为现实性。
连续反应类型ppt课件
。
向新制的AgCl白色沉淀中滴加Y溶液，
沉淀立即转化为黑色，写出此转化的离子
方程式 2AgCl+S2-=Ag2S ↓+2Cl-
。
则X与Z反应的化学方程式是
4NH3+6NO=5N2+6H2O
（5）若Z是汽车尾气中的一种有害物质，也 是形成光化学污染和酸雨的重要原因。 X可与Z在一定条件下反应转化为对环境 无污染的物质。写出该反应的化学方程式
8NH3+6NO2=7N2+12H2O
如果图中反应①与反应②转移电子的数目 相等，则反应需要的X与Y的物质的量之比 为 2: 5 （6）若R是酸性气体，则X、Y、Z、R 可以是 NaOH、Na2CO3 、NaHCO3 、CO2 （请按顺序写出任意一组物质，合理的化学式即可）
（2）若Y、Z为氧化物，Y转化为Z时，质量增加 25%，则Y转化为Z的化学方程式是
（3）若R是金属单质，向Z的溶液中滴加硝酸银
溶液，产生不溶于稀硝酸的白色沉淀，
则Y的化学式是 FeCl3 ；将Y溶液加热蒸干再灼烧，
得到的固体物质的化学式是
。 Fe2O3
（4）若X常用作制冷剂，Y和R为空气的主要成分，
随着我国家用汽车数量的迅猛增加，汽油用量不断增加。 往汽油中添加10%至15%的酒精，既可以减少不可再生 资源石油的用量，又可以减少污染。已知4.6g酒精完 全燃烧生成液态水时放出的热量为136.7kJ。试写出酒精 完全燃烧的热化学方程式是
CH3CH2OH(l)+ 3O2(g)→2CO2(g)+3H2O(l) 若R为强电解质溶液，X和Z在溶液
中反应生成白色沉淀y，则X和Z反应的离
子方程式是 Al3++3AlO2-+6H2O=4A；l(OH)3↓
第七章反应器选型与操作方式
适用范围广
可用于液-液、液-固、气-液等 多种反应体系，且能适应不同 温度和压力条件。
传热效果好
通过夹套或内置换热器，可实 现良好的传热效果，有利于控 制反应温度。
搅拌效果好
搅拌装置可促进物料混合和传 质，提高反应速率和效率。
管式反应器
结构紧凑
管式反应器通常由一根或多根细长管 组成，结构紧凑，占地面积小。
04
反应器结构设计与优化
结构类型及特点分析
釜式反应器
结构简单，操作方便，适用于小规模、间歇式生产过程。传热效率 较低，搅拌器易磨损。
管式反应器
结构紧凑，传热效率高，适用于连续生产过程。但清洗和维修较为 困难。
塔式反应器
垂直安装，占地面积小，适用于气体或液体连续反应过程。但操作 压力较高，对设备材质和密封性能要求高。
利用电场、磁场等外场作用，改 变传质分子运动状态，降低传质 阻力，提高传质效率。
传热传质综合优化策略
传热传质协同优化
综合考虑传热和传质过程的影响因素，通过优化反应器结构、强化传热介质和传质界面 等措施，实现传热传质的协同优化。
多场耦合强化传热传质
利用电场、磁场、超声波等多场耦合作用，同时强化传热和传质过程，提高反应器性能 。
选型结果评价
性能指标对比
将选定的反应器与其他类型反应器进 行性能指标对比，如转化率、选择性
、收率等。
经济性分析
对选定反应器的投资成本、运行费用 等进行经济性分析，评估其经济效益
。
环保和可持续性考量
从环保和可持续性角度出发，评价选 定反应器的环保性能和可持续性。
THANKS。
说明生产规模、操作温度、压力等条件，为反应器选型提供实际约束。
连续反应 工作原理
连续反应工作原理
连续反应是指在化学反应中，反应物经过连续加入反应容器中，然后经过不间断地进行反应，最终得到产物。
它的工作原理如下：
1. 反应容器：首先需要一个能够容纳反应物和产物的容器，通常选择密封的反应釜或管道。
2. 反应物的持续供给：反应物需要连续地添加到反应容器中。
这可以通过恒流泵或其他供给装置来实现，以保持反应物的持续流动。
3. 反应的进行：反应物在反应容器中会发生化学反应。
根据反应类型的不同，可能需要提供适当的温度、压力或其他条件来促进反应的进行。
4. 反应物的混合：在连续反应中，反应物通常在反应容器中持续混合。
这可以通过搅拌器、涡轮或其他混合装置来实现，以确保反应物充分接触和反应。
5. 产物的收集：产物会在反应容器中不断积累。
在连续反应中，通常会设置一个收集装置，用于收集和分离产物。
6. 废气处理：在某些连续反应中，会产生废气。
为了保护环境和安全，需要对废气进行合理的处理和净化。
通过上述工作原理，连续反应可以实现对反应物的连续供给和
产物的连续收集，从而提高反应的效率和产物的纯度。
这种反应方式通常适用于大规模生产和连续化工过程中。
第七章药物合成反应还原反应
反应机理：
Na + NH3
Na+ + （e-) NH3
溶剂化电子
金属钠溶解在液 氨中可得到一种 蓝色的溶液，这 是由钠与液氨作 用生成的溶剂化 电子引起的
(e-)NH3
CH3OH
-CH3O-
自由基负离子
(e-) NH3
(1) Na−Hg
Julia Olefin Synthesis
(2) Al−Hg
Cyclic ketones and aldehydes are reduced. Acyclic ketones are inert.
Myers’ Aldehyde Syn.
(3) Zn-Hg
5. Other Reduction Methods
• （3）活泼金属对含氮化合物的还原 硝基化合物、肟、偶氮化合物等
• （4）硫化物或含氧硫化物对含氮化合物的 还原
前者为电子供体
• （5）活泼金属作用下的氢解反应 • 2. 自由基取代还原
R3SnH作用，使碳卤键断裂，氢原子取代 卤原子
三 非均相催化氢化反应1 基 Nhomakorabea原理非均相催化氢化的五个连续步骤 ①:作用物分子向催化剂界面扩散; ②:作用物分子向催化剂表面吸附(物理和化学); ③:作用物分子向催化剂表面发生化学反应; ④:产物分子在催化剂表面解吸; ⑤:产物分子由催化剂界面向介质扩展。
OH
OH O Cl O O CONH2
Pd / CaCO3 / H2 /DMF / 喹啉硫 2kg / cm2, 50-550C
CH3 OH N(CH3)2
OH OH
(58%)
化学动力学基础 连续反应
化学动力学基础连续反应化学动力学是研究化学反应速率及其影响因素的科学。
连续反应是指反应物在反应过程中不断生成产物，反应物的浓度逐渐减少，而产物的浓度逐渐增加的过程。
本文将从连续反应的基本概念、速率方程、影响因素和应用等方面进行阐述。
一、连续反应的基本概念连续反应是指反应物在反应过程中不断生成产物，反应物的浓度逐渐减少，而产物的浓度逐渐增加的过程。
在连续反应中，反应速率随着反应物浓度的变化而变化。
连续反应的速率通常采用反应物消失的速率来表示，可以通过实验数据得到。
二、连续反应的速率方程连续反应的速率方程描述了反应速率与反应物浓度之间的关系。
一般而言，连续反应的速率方程可以表示为r = k[A]^m[B]^n，其中r表示反应速率，k为速率常数，[A]和[B]分别表示反应物A和B的浓度，m和n分别为反应物A和B的反应级数。
三、影响连续反应速率的因素1. 温度：温度是影响连续反应速率的重要因素。
一般情况下，温度升高会使反应速率增加，因为温度升高可以增加反应物的动能，促进分子碰撞频率和反应物的有效碰撞。
2. 浓度：反应物浓度的增加会使连续反应速率增加。
因为反应物浓度的增加会增加分子碰撞的频率和反应物的有效碰撞概率，从而增加反应速率。
3. 催化剂：催化剂可以降低反应的活化能，使反应路径变得更容易，从而增加反应速率。
4. 反应物的物理状态：反应物的物理状态也会影响连续反应的速率。
通常情况下，气体相反应速率大于液体相反应速率，液体相反应速率大于固体相反应速率。
5. 反应物的性质：反应物的化学性质也会影响连续反应速率。
一些反应物具有较高的反应活性，容易参与反应，反应速率较快。
四、连续反应的应用连续反应在许多领域都有广泛的应用。
例如，在化学工业中，连续反应被用于生产化学品和药物。
通过控制反应物的浓度、温度和催化剂的添加，可以提高反应速率和产物的纯度。
此外，连续反应还在环境保护和能源开发等领域起着重要作用。
通过研究连续反应的速率规律，可以优化反应条件，提高反应效率，减少资源的浪费和环境的污染。
第七章 反应-分离耦合催化反应新技术
• 根据以上原则,催化精馏塔的装填通常采用如下4种方式： • （1）板式塔装填方式； • （2）填充式装填方式； • （3）悬浮式装填方式； • （4）催化剂散装填料。
板式塔催化剂填装示意图
1-升气孔，2-塔板，3-底隙，4-催化剂筐，5-集液板， 6-催化剂，7-提液管，8-填料，9-填料筐，10-塔板液层
催化反应精馏塔示意图
• （2）填充式装填方式
捆扎包的结构
催化剂在塔内的布置
• （3）悬浮式装填方式
（4）催化剂散装填料 散装催化剂填料主要是由离子交换树脂直接加工成的填料。
散装催化剂填料的作用：具有催化作用和散装填料的分离作用
散装催化精馏塔的特点：
具有单位体积催化精馏塔效率最高； 反应段比表面积和空隙率大； 床层压降低等特点。
• 近年来，诸如催化精馏、膜精馏、吸附精馏、反应萃取、络合吸附、 反胶团、膜萃取、发酵萃取、络合吸附、化学吸收和电泳萃取等新型 耦合分离技术得到了长足的发展，并成功地应用于生产。它们综合了 两种分离技术的优点，具有独到之处。
• 例如催化精馏在MTBE等工艺中的成功应用简化了流程，提高了收率 和降低单耗。
1%
表皮层，孔径
（8－10）×10－10m
过渡层，孔径 200×10－10m
99％
多孔层，孔径 （1000－4000） ×10－10m
显 微 镜 下 膜 的 照 片
中空纤维超滤膜结构
单内皮层
双皮层
蛋白质的精制
再生剂
亲 和 剂
蛋白质混合液
再生器
洗脱器
亲和剂
超滤器 洗脱剂
产品蛋白
吸附池
超滤器
杂质蛋白
• 简介
原料预处理
化学第七章 化学反应速率和化学平衡 第24讲 含答案
第24讲化学平衡状态化学平衡的移动考纲要求1。
了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。
2。
掌握化学平衡的特征。
3.理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律.4。
了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
考点一可逆反应与化学平衡建立1．可逆反应（1)定义在同一条件下,既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。
(2）特点①二同：a。
相同条件下；b。
正、逆反应同时进行.②一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都小于（填“大于"或“小于”)100%。
（3)表示在方程式中用“”表示。
2．化学平衡状态(1）概念一定条件下的可逆反应中,正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。
（2）化学平衡的建立(3)平衡特点3．判断化学平衡状态的两种方法(1)动态标志:v正＝v逆≠0①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。
②不同物质：必须标明是“异向"的反应速率关系.如a A＋b B c C＋d D,v正Av逆B＝错误!时，反应达到平衡状态。
（2)静态标志：各种“量”不变①各物质的质量、物质的量或浓度不变。
②各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。
③温度、压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色（某组分有颜色)不变。
总之，若物理量由变量变成了不变量,则表明该可逆反应达到平衡状态；若物理量为“不变量”，则不能作为平衡标志。
（1)2H2O错误!2H2↑＋O2↑为可逆反应(×)(2)二次电池的充、放电为可逆反应（×)（3）对反应A（g)＋B（g）C(g）＋D(g)，压强不随时间而变，说明反应已达平衡状态（×）（4)对于NO2（g）＋SO2(g)SO3(g）＋NO(g)反应,当每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2时，说明反应达到平衡状态(×）(5）化学平衡状态指的是反应静止了,不再发生反应了(×)(6)对于A（g）＋B（g)2C(g）＋D(g）反应,当密度保持不变,在恒温恒容或恒温恒压条件下，均不能作为达到化学平衡状态的标志（×）（7)恒温恒容下进行的可逆反应：2SO2（g）＋O2（g)2SO3（g），当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时，反应达到平衡状态(×) (8)在2 L密闭容器内,800 ℃时反应2NO(g）＋O2（g）2NO2(g）体系中,当该容器内颜色保持不变时能说明该反应已达到平衡状态(√)1．向含有2 mol SO2的容器中通入过量氧气发生2SO2(g）＋O2(g)错误! 2SO3（g)ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q＞0),充分反应后生成SO3的物质的量______2 mol(填“＜”“〉”或“＝"，下同），SO2的物质的量______0mol,转化率______100%，反应放出的热量________ Q kJ。
第七章 还原反应
亚当斯1889年生于美国波士顿，1908年毕业于哈佛大学，曾 年生于美国波士顿， 年毕业于哈佛大学， 亚当斯 年生于美国波士顿 年毕业于哈佛大学 在柏林Ｅ 费歇尔实验室从事博士后研究工作 费歇尔实验室从事博士后研究工作。 在柏林Ｅ费歇尔实验室从事博士后研究工作。这一年的国外学习为 他以后一生的事业奠定了基础， 他以后一生的事业奠定了基础，使他成长为美国化学界最有代表性的 人物之一 1913年回国后，亚当斯先在哈佛大学任讲师，主要研究课题是有 年回国后， 年回国后 亚当斯先在哈佛大学任讲师， 机合成，他合成了许多药物，如丁卡因就是由他首次合成的。 机合成，他合成了许多药物，如丁卡因就是由他首次合成的。还有他 合成的催化剂，后来成为实验室中最常用的一种催化剂， 合成的催化剂，后来成为实验室中最常用的一种催化剂，人们将其称 为亚当斯催化剂。他对具有生理特效的天然产物也一直进行研究， 为亚当斯催化剂。他对具有生理特效的天然产物也一直进行研究，并 取得很多成果。 取得很多成果。此外他还对有机化学理论及美国有机化学工业都作出 了很大贡献，他一生发表了405篇文章。 篇文章。 了很大贡献，他一生发表了 篇文章 美国亚当斯化学奖 Roger Adams Award in Organic chemistry 创办时间 1959年.世界最有成就的一些有机化学家、 创办时间: 世界最有成就的一些有机化学家、 年 世界最有成就的一些有机化学家 诺贝尔奖金获得者都曾获得过亚当斯奖。 诺贝尔奖金获得者都曾获得过亚当斯奖。如1965年获诺贝尔化学奖 年获诺贝尔化学奖 金的美国人伍德沃德、 年获诺贝尔奖金的英国人巴顿等。 金的美国人伍德沃德、1969年获诺贝尔奖金的英国人巴顿等。 年获诺贝尔奖金的英国人巴顿等 颁奖机构： 颁奖机构： 美国化学协会（ 美国化学协会（American Chemical Society） ） 通信地址： 通信地址：1155 Sixteenth St., N.W., Wsshington,D.C. 10036,U.S.A
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第七章 连续反应一、工艺流程简介连续带搅拌的釜式反应器（CSTR）是化工过程中常见的单元操作。
丙烯聚合过程是典型的连续反应。
如流程图7-1所示，丙烯聚合过程采用了两釜并联进料串联反应的流程。
聚合反应是在己烷溶剂中进行的，故称溶剂淤浆法聚合。
首釜D-201 设有夹套冷却水散热及汽化散热。
汽化后的气体经冷却器E-201进入D-207罐。
D-207罐上部汽化空间的含氢（分子量调节剂）的未凝气通过鼓风机C-201经插入釜底的气体循环管返回首釜，形成丙烯气体压缩制冷回路。
第二釜D-202采用夹套冷却和浆液釜外循环散热。
工艺流程简介如下：新鲜丙烯进料经阀门V1进入储罐D-207。
后续工段回收的循环丙烯经阀门V2进入储罐D-207。
再经泵P-201打入釜D-201。
己烷经过阀门V6和V7分别进入釜D-201和D-202。
首釜由阀门V8与V9分别加入催化剂A和活化剂B。
汽相丙烯经阀门V10进入釜D-202作为补充进料。
少量的氢气通过调节阀进入两釜，分别用于控制聚丙烯熔融指数。
熔融指数表征了聚丙烯的分子量分布。
首釜的主要操作点有：超压或停车时使用的放空阀V11，釜底泄料阀V13，夹套加热热水阀V4，搅拌电机开关M01，气体循环冷却手动调整旁路阀V3，鼓风机开关C01（备用鼓风机开关C1B）。
第二釜的主要操作点有：超压或停车时使用的放空阀V12，釜底泄料阀V14，夹套加热热水阀V5，夹套冷却水阀V15，搅拌电机开关M02，浆液循环泵电机开关P06。
储罐D-207的主要操作点有：丙烯进料阀V1，循环液相回收丙烯进料阀V2，丙烯输出泵P-201开关P01（备用泵开关P1B）。
二、控制系统简介首釜的控制点有：LIC-03浆液液位调节器（反作用），调节阀位于釜底出料管线上。
TIC-03气体循环冷却器E-201出口温度调节器（反作用），调节阀位于冷却水出口管线上。
TIC-04釜温调节器（反作用），调节阀位于夹套冷却水入口管线上。
AIC-01聚丙烯熔融指数调节器（正作用），调节阀位于釜顶氢气入口管线上。
第二釜的控制点有：LIC-04浆液液位调节器（反作用），调节阀位于釜底出料管线上。
TIC-06釜温调节器（反作用），调节阀位于冷却器E-202冷却水出口管线上，通过冷却循环浆液控制釜温。
AIC-02聚丙烯熔融指数调节器（正作用），调节阀位于釜顶氢气入口管线上。
储罐D-207的控制点有：LIC-02液位调节器（反作用），调节阀位于泵P-201出口管线上。
三、主要画面说明图7-1、图7-2、图7-3和图7-4中的指示仪表、调节器、手操器和开关说明如下。
1．指示仪表PI-01 储罐D-207压力（0~2 MPa） PI-02 釜D-201压力 （0~2 MPa）图7-1 流程图画面PI-03 釜D-202压力 （0~2 MPa） AI-01 釜D-201丙烯浓度（0~100%） AI-02 釜D-202丙烯浓度（0~100%） AI-03 釜D-201己烷浓度（0~100%） AI-04 釜D-202己烷浓度（0~100%） AI-05 釜D-201聚丙烯浓度（0~100%） AI-06 釜D-202聚丙烯浓度（0~100%） AI-07 储罐D-207丙烯浓度（0~100%） AI-08 储罐D-207己烷浓度（0~100%） TI-01 储罐D-207温度（0~100℃） 2. 调节器（见控制系统简介）3．手操器V1 丙烯进料阀 V2 循环丙烯进料阀V3 压缩机出口气循环量调整阀 V4 首釜夹套热水阀V5 二釜夹套热水阀 V6 首釜己烷进料阀V7 二釜己烷进料阀 V8 首釜催化剂A进料阀V9 首釜催化剂B进料阀 V10 二釜汽相丙烯进料阀V11 首釜放空阀 V12 二釜放空阀V13 首釜泄料阀 V14 二釜泄料阀V15 二釜夹套冷却水阀4．开关P01 首釜液相丙烯进料泵开关 PIB 首釜液相丙烯进料备用泵开关C01 压缩机开关 C1B 备用压缩机开关P06 二釜浆液循环泵开关 MO1 首釜搅拌电机开关MO2 二釜搅拌电机开关 T-1 首釜事故通管处理开关 T-2 二釜事故通管处理开关5．报警限说明LIC-03 D-201液位高限报警 >80 % (H)LIC-03 D-201液位低限报警 <30 % (L)LIC-04 D-202 液位高限报警 >90 % (H)LIC-04 D-202 液位低限报警 <30 % (L)LIC-02 D-207 液位高限报警 >70 % (H)LIC-02 D-207 液位低限报警 <30 % (L)PI-02 D-201 压力高限报警 >1.2 MPa (H)PI-03 D-202 压力高限报警 >0.8 MPa (H)TI-01 D-207 温度高限报警 >40 ℃ (H)TIC-04 D-201 温度高限报警 >75 ℃ (H)TIC-04 D-201 温度低限报警 <65 ℃ (L)TIC-06 D-202温度高限报警 >65 ℃ (H)TIC-06 D-202温度高限报警 <55 ℃ (L)AI-05 D-201聚丙烯浓度高限报警 >50 % (H)AI-06 D-202聚丙烯浓度高限报警 >50 % (H)图7-2 控制组画面图7-3 手操器画面图7-4 指示仪表画面四、工艺操作说明为了方便操作,本仿真软件假定所有的加料阀门都具有调节阀的精度，因此阀门的开度反映了相对流量。
各物流的流量数值不在流程图上显示。
1．冷态开车参考步骤① 检查所有阀门处于关闭状态，各泵、搅拌和压缩机处于停机状态。
② 开己烷进口阀V6，开度50%，向第一釜D-201充己烷。
当液位达50%时，将调节器LIC-03 投自动。
③ 开己烷进口阀V7，开度50%，向第二釜D-202充己烷。
当液位达50%时，将调节器LIC-04 投自动。
④ 开丙烯进料阀V1，向储罐D-207充丙烯。
当液位达50%时，开泵P-201，将调节器LIC-02 投自动。
⑤ 开鼓风机C-201A，即开C01。
全开手操阀门V3，使丙烯气走旁路而暂不进入反应釜。
手 动打开TIC-03输出约30%，使冷却器E-201预先工作。
⑥ 开釜D-201搅拌M01。
开催化剂阀V8和V9，开度各50%。
调整夹套热水阀V4，使釜温 上升至45~55℃左右诱发反应。
关热水阀后，只要釜温继续上升，说明第一釜的反应已被诱发。
此时反应放热逐渐加强，必须通过夹套冷却水系统，即手动开TIC-04输出向夹套送冷却水。
逐渐关旁路阀V3加大气体循环冷却流量，控制釜温，防止超温、超压及“暴 聚”事故。
将温度调节器TIC-04设定为70±1℃，投自动。
如果加热诱发反应过度，开大冷却量仍无法控制温度，应超前于温度不大于90℃时 暂停搅拌，或适当减小催化剂量等方法及早处理。
一旦釜温大于等于100℃，软件认定 为“暴聚”事故，只能重新开车。
如果加热诱发反应不足，只要一关热水阀V4，釜温TIC-04就下降。
应继续开V4 强制升温。
若强制升温还不能奏效，应检查是否在升温的同时错开了气体循环冷却系 统或TIC-04有手动输出冷却水流量。
必须全关所有冷却系统，甚至开大催化剂流量直 到反应诱发成功。
⑦ 开釜D-202搅拌M02。
开汽相丙烯补料阀V10，开度为50%。
在釜D-201反应的同时必须 随时关注第二釜的釜温。
因为第一釜的反应热会通过物料带到第二釜。
有可能在第二釜 即使没有用热水加热诱发反应，也能使反应发生。
正常情况需调整夹套热水阀V5使釜 温上升至40~50℃左右诱发反应。
如前所述，由于首釜的浆液进入第二釜带来热量会导 致釜温上升，因此要防止过量加热。
关热水阀后只要釜温继续上升，说明第二釜的反应 已被诱发。
同时反应放热逐渐加强，必须通过夹套冷却水系统，即开夹套冷却水阀V15 和浆液循环冷却系统，即开泵P-206电机开关P06，手动开TIC-06输出控制釜温，防止 超温、超压及“暴聚”事故。
将温度调节器TIC-06设定在60±1℃，投自动。
与第一釜相同，如果加热诱发反应过度，开大冷却量仍无法控制温度，应超前于温 度不大于90℃时暂停搅拌，或适当减小催化剂流量等方法及早处理。
一旦釜温大于等于 100℃，软件认定为“暴聚”事故。
只能重新开车。
如果加热诱发反应不足，只要一关热水阀V5釜温TIC-06就下降。
应继续开V5强制升温。
若强制升温还不能奏效，应检查是否在升温的同时错开了浆液循环冷却系 统或V15有手动输出冷却水流量。
必须全关所有冷却系统，甚至开大催化剂流量直到反 应诱发成功。
⑧ 等两釜温度控制稳定后，手动调整AIC-01向首釜加入氢气，使熔融指数达6.5左右， 投自动。
⑨ 在调整AIC-01的同时，手动调整AIC-02向第二釜加入氢气，使熔融指数达6.5左右, 投自动。
⑩ 开循环液相丙烯阀V2（25%），适当关小阀V1（25%），应使丙烯进料总量保持不变。
⑾ 微调各手动阀门及调节器，使本反应系统达到如下正常设计工况。
PI-01 储罐D-207压力 0.95 MPaPI-02 釜D-201压力 1.0 MPaPI-03 釜D-202压力 0.5 MPaAI-01 釜D-201丙烯浓度 15 %AI-02 釜D-202丙烯浓度 10 %AI-03 釜D-201己烷浓度 45 %AI-04 釜D-202己烷浓度 50 %AI-05 釜D-201聚丙烯浓度 40 %AI-06 釜D-202聚丙烯浓度 40 %AI-07 储罐D-207丙烯浓度 70 %AI-08 储罐D-207己烷浓度 30 %AIC-01 釜D-201熔融指数 6.5AIC-02 釜D-202熔融指数 6.5TI-01 储罐D-207温度 35 ℃TIC-03 冷却器E-201出口温度 45℃TIC-04 釜D-201温度 70℃TIC-06 釜D-202温度 60℃LIC-02 储罐D-207液位 50 %LIC-03 釜D-201液位 50 %LIC-04 釜D-202液位 50 %2．停车参考步骤① 关D-202汽相丙烯加料阀V10。
② 关A、B催化剂阀V8、V9。
③ 关丙烯进料阀V1。
④ 关循环液相丙烯阀V2。
⑤ 关D-201加己烷阀V6。
⑥ 关D-202加己烷阀V7。
⑦ 开D-201放空阀V11。
⑧ 开D-202放空阀V12。
⑨ 开D-201泄液阀V13。
⑩ 开D-202泄液阀V14。
⑾ 将调节器TIC-04置手动全开。
⑿ 将调节器TIC-06置手动全开。
⒀ 将调节器TIC-03置手动全开。
⒁ 将调节器LIC-02置手动全开。
⒂ 将调节器LIC-03置手动全开。