反应工程第二篇天大课件

复合反应的基本类型
瞬时选择性
综合选择性
综合收率
XA
Y S0XA SdXA
0 反应工程第二篇天大
复合反应的基本类型
例如： 2 N O O 2 2 N 2 O N 2 O 4
连串反应中 各组分浓度 随时间变化
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2.4.3 反应网络
实际的反应体系中既有连串反应，又有平行反应， 往往构成一个网络，因此称之为反应网络 例如：萘氧化反应
rR R 常数 r
r 1 dni
iV dt
反应速率普遍定义式
r 1 d
V dt
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反应速率的几种表示形式
恒容过程
rA1d(cA V)dA ccAdV V dt dt Vdt
rA
dcA dt
流动
体系
间歇反应器主要用于液相反应，体积变
化可忽略，视为恒容。
FA0 FA
M dVr
FA Vr
1. 反应速率恒为正值 2. 按不同组分计算的反应速率数值上不等，因此
一定要注明反应速率是按哪一个组分计算的 反应工程第二篇天大
不同反应组分反应速率之间关系 及反应速率普遍定义式
dA :n dB :n dR nA :B :R
( r A ):( r B ):r R A :B :R
rA
A
rB B
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反应速率方程的确定方法
例如针对于此反应机理 化学计量系数为 2
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反应速率方程的确定方法
实验测得不同时刻醋酸转化量如下表
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反应速率方程的确定方法
解： 因为丁醇大大过量，因此在此反应条件下可不考虑 丁醇浓度的影响，同时不考虑逆反应，则可假设：
图解法
可逆反应
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温度对可逆反应速率的影响
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温度对可逆反应速率的影响
温度低 最佳温度 温度高
反应工程பைடு நூலகம்二篇天大
可逆放热反应的最佳反应温度
＝0 反应达到平衡时
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可逆放热反应的最佳反应温度
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可逆放热反应的最佳反应温度确定实例
求可逆放热反应
FA-dFA
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rA
dFA dVr
多相反应系统反应速率表示形式
以相界面积定义反应速率 以催化剂重量定义反应速率
对于采用固体催化剂的反应
r'A
dFA da
r'
'
A
dFA dW
rAaVr'Abr''A
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例题2.1
在350度等温恒容下纯丁二烯进行二聚反应，测得反 应系统总压 p 与反应时间 t 的关系如下：
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2.5 反应速率方程的变换与积分
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2.5 反应速率方程的变换与积分
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2.5 反应速率方程的变换与积分
*根据上述两式就可以对方程进行积分，得出转化率随时间的变化
普遍化的浓度、分压、摩尔分率表达式（变容系统）
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2.5 反应速率方程的变换与积分
例如：针对气相反应
A＋B＝P
1/11
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2.5 反应速率方程的变换与积分
例题2.5
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rBf(XB)
2.5 反应速率方程的变换与积分
解：
rBf(XB)
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2.5 反应速率方程的变换与积分
催化剂
定量描述反应速率和温度 及浓度的关系式
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反应速率方程的确定方法
1 基元反应 质量作用定律
vA AvB BvR R
2 非基元反应
rA k cAAcBB
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反应速率方程的确定方法
例如对于反应
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反应速率方程的确定方法
机理1：
机理2：
机理 机理
速率方程
t/min 0 6 12 26 38 60 p/kPa 66.7 62.3 58.9 53.5 50.4 46.7 试求时间为26min时的反应速率。
解：
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2.2 反应速率方程
理想气体
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例题2.1
图解法
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2.2 反应速率方程
温度
影
浓度
响
因
压力
素
溶剂 固定 速率方程或动力学方程
？ 速率方程 反应工程第二篇天大
机理未明反应 反应速率方程的确定方法
3、反应机理未知 幂函数形速率方程
可逆反应 正逆反应速率常数及反应级数之间的关系？
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机理未明可逆反应 反应速率方程的确定方法
对于反应
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机理未明反应 反应速率方程的确定方法
根据热力学分析，反应达到平衡时：
化学反应工程
第二章 反应动力学基础
反应工程第二篇天大
化学反应动力学
反应工程第二篇天大
2.1 化学反应速率此式并非反应速率定义式， 只是在间歇反应系统中的 表达方式
定义：单位时间，单位体积反应物系中某一反应组分 的反应量。
AABB RR
rAV 1ddAn ,trBV 1ddBn ,trRV 1d dRn t
在不同反应条件下 的最佳反应温度
已知：
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可逆放热反应的最佳反应温度确定实例
解: (1) 混合气的组成为：
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可逆放热反应的最佳反应温度确定实例
（2） （3）
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2.4 复合反应
例如：
反应中任何一个反应都不可能由其他反应经过线性组合而得到
（2）－（1）＝（3）
（1）＋（3）＝（2）
独立反应数为2反应工程第二篇天大
复合反应体系独立方程数的确定方法
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复合反应的基本类型
各个反应独立进行，互相不影响 但变容反应过程 速率会受一定影响
A的反应速率 P的瞬时选择性：
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复合反应的基本类型
S与温度T无关
CA S CA S
T
S
T
S
浓度高有利于反应级数大的反应 反应工程第二篇天大温度升高有利于活化能大的反应
CA CAoekt
参数拟合法
图解法
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参数拟合法
2.3 温度对反应速率的影响
气相反应 理想气体
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正逆反应活化能的关系
等压反应Van’t Hoff 方程
可逆反应
? Relationship
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正逆反应活化能的关系
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温度对可逆反应速率的影响
反应体系的简化方法主要取决于反应物系的特性 针对于反应组分十分复杂的物系，一般是将性质相近的 物质合并为一种虚拟物质进行对待：例如催化裂化反应：
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2.5 反应速率方程的变换与积分
反应过程中经常伴随着反应体积的变化， 对此体系浓度的变化对反应速率的影响如何处理？
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2.5 反应速率方程的变换与积分