《化学反应工程第二章.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学反应工程第二章.ppt（69页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、化学反应工程化学反应工程w第二章第二章 反应动力学基础反应动力学基础天津大学化工学院反应工程教研组第一页，编辑于星期六：十八点 分。化学反应动力学化学反应动力学第二页，编辑于星期六：十八点 分。2.1 化学反应速率化学反应速率定义：单位时间，单位体积反应物系中某一反应组分的定义：单位时间，单位体积反应物系中某一反应组分的反应量。反应量。1.反应速率恒为正值反应速率恒为正值 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一定要注明反应速率是按哪一个组分计算的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第三页，编
2、辑于星期六：十八点 分。不同反应组分反应速率之间关系不同反应组分反应速率之间关系 及反应速率普遍定义式及反应速率普遍定义式反应速率普遍表达式反应速率普遍表达式第四页，编辑于星期六：十八点 分。反应速率的几种表示形式反应速率的几种表示形式恒容过程恒容过程间歇反应器主要用于液相反应，体积变化可忽略，视为恒容。VrFA0MdVrFAFA-dFAFA流流动动体体系系第五页，编辑于星期六：十八点 分。多相反应系统反应速率表示形式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第六页，编辑于星期六：十八点 分。例题2.1 在在350度等温恒容下纯丁二烯进行
3、二聚反应，测得反应度等温恒容下纯丁二烯进行二聚反应，测得反应系统总压系统总压 p 与反应时间与反应时间 t 的关系如下：的关系如下：t/min 0 6 12 26 38 60 p/kPa 66.7 62.3 58.9 53.5 50.4 46.7 试求时间为试求时间为26min时的反应速率。时的反应速率。解：第七页，编辑于星期六：十八点 分。2.2 反应速率方程反应速率方程理想气体第八页，编辑于星期六：十八点 分。例题例题2.1图解法第九页，编辑于星期六：十八点 分。2.2 反应速率方程反应速率方程影响因素温度浓度压力溶剂催化剂固定固定速率方程或动力学方程定量描述反应速率和温度定量描述反应速率
4、和温度及浓度的关系及浓度的关系式式第十页，编辑于星期六：十八点 分。反应速率方程的确定方法反应速率方程的确定方法1 基元反应2 非基元反应质量作用定律第十一页，编辑于星期六：十八点 分。反应速率方程的确定方法反应速率方程的确定方法例如对于反应第十二页，编辑于星期六：十八点 分。反应速率方程的确定方法反应速率方程的确定方法机理1：机理2：机理机理速率方程速率方程速率方程速率方程机理机理？第十三页，编辑于星期六：十八点 分。机理未明反应机理未明反应反应速率方程的确定方法反应速率方程的确定方法3、反应机理未知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？第十四页，编辑于星
5、期六：十八点 分。机理未明可逆反应机理未明可逆反应反应速率方程的确定方法反应速率方程的确定方法对于反应对于反应第十五页，编辑于星期六：十八点 分。机理未明反应机理未明反应反应速率方程的确定方法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：第十六页，编辑于星期六：十八点 分。例如针对于此反应机理化学计量系数为 2 反应速率方程的确定方法反应速率方程的确定方法第十七页，编辑于星期六：十八点 分。反应速率方程的确定方法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实验测得不同时刻醋酸转化量如下表第十八页，编辑于星期六：十八点 分。反应速率方程的确定方法反应速率方程的确定方法解：因为丁
6、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：图解法参数拟合法图解法参数拟合法第十九页，编辑于星期六：十八点 分。2.3 温度对反应速率的影响温度对反应速率的影响气相反应理想气体第二十页，编辑于星期六：十八点 分。正逆反应活化能的关系正逆反应活化能的关系等压反应Vant Hoff 方程Relationship?可逆反应第二十一页，编辑于星期六：十八点 分。正逆反应活化能的关系正逆反应活化能的关系第二十二页，编辑于星期六：十八点 分。温度对可逆反应速率的影响温度对可逆反应速率的影响可逆反应第二十三页，编辑于星期六：十八点 分。温度对可逆反应速率的影响温度对可
7、逆反应速率的影响第二十四页，编辑于星期六：十八点 分。温度对可逆反应速率的影响温度对可逆反应速率的影响温度低温度高最佳温度第二十五页，编辑于星期六：十八点 分。可逆放热反应的最佳反应温度可逆放热反应的最佳反应温度0反应达到平衡时第二十六页，编辑于星期六：十八点 分。可逆放热反应的最佳反应温度可逆放热反应的最佳反应温度第二十七页，编辑于星期六：十八点 分。可逆放热反应的最佳反应温度确定实例可逆放热反应的最佳反应温度确定实例求可逆放热反应在不同反应条件下的最佳反应温度已知：第二十八页，编辑于星期六：十八点 分。可逆放热反应的最佳反应温度确定实例可逆放热反应的最佳反应温度确定实例解:(1)混合气的组
8、成为：第二十九页，编辑于星期六：十八点 分。可逆放热反应的最佳反应温度确定实例可逆放热反应的最佳反应温度确定实例（2）（3）第三十页，编辑于星期六：十八点 分。2.4 复合反应复合反应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例如：（2）（1）（3）（1）（3）（2）独立反应数为2第三十一页，编辑于星期六：十八点 分。复合反应体系独立方程数的确定方法复合反应体系独立方程数的确定方法第三十二页，编辑于星期六：十八点 分。复合反应的基本类型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：第三十三页，编辑于星期六：十八点 分。复合反
9、应的基本类型复合反应的基本类型浓度高有利于反应级数大的反应S与温度T无关TS TS温度升高有利于活化能大的反应第三十四页，编辑于星期六：十八点 分。复合反应的基本类型复合反应的基本类型瞬时选择性综合选择性综合收率第三十五页，编辑于星期六：十八点 分。复合反应的基本类型复合反应的基本类型例如：连串反应中各组分浓度随时间变化第三十六页，编辑于星期六：十八点 分。2.4.3 反应网络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反应网络例如：萘氧化反应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
10、物质进行对待：例如催化裂化反应：第三十七页，编辑于星期六：十八点 分。2.5 反应速率方程的变换与积分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？第三十八页，编辑于星期六：十八点 分。2.5 反应速率方程的变换与积分反应速率方程的变换与积分第三十九页，编辑于星期六：十八点 分。2.5 反应速率方程的变换与积分反应速率方程的变换与积分第四十页，编辑于星期六：十八点 分。2.5 反应速率方程的变换与积分反应速率方程的变换与积分第四十一页，编辑于星期六：十八点 分。2.5 反应速率方程的变换与积分反应速率方程的变换与积分*根据上述两式就可以
11、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）第四十二页，编辑于星期六：十八点 分。2.5 反应速率方程的变换与积分反应速率方程的变换与积分例如：针对气相反应 ABP第四十三页，编辑于星期六：十八点 分。2.5 反应速率方程的变换与积分反应速率方程的变换与积分例题例题例题例题2.52.5第四十四页，编辑于星期六：十八点 分。2.5 反应速率方程的变换与积分反应速率方程的变换与积分解：第四十五页，编辑于星期六：十八点 分。2.5 反应速率方程的变换与积分反应速率方程的变换与积分独立反应数为M第四十六页，编辑于星期六：十八点 分。2.5 反应速率方程的变换与积
12、分反应速率方程的变换与积分第四十七页，编辑于星期六：十八点 分。2.6 多项催化与吸附多项催化与吸附催化剂的作用：改变化学反应的速度（提高主反应速率、改善反应选择性）例如：第四十八页，编辑于星期六：十八点 分。2.6 多项催化与吸附多项催化与吸附多相催化反应反应物的吸附表面反应产物的脱附例如多相催化反应第四十九页，编辑于星期六：十八点 分。2.6 多项催化与吸附多项催化与吸附 十分 重要第五十页，编辑于星期六：十八点 分。2.6 多项催化与吸附多项催化与吸附 单分子吸附第五十一页，编辑于星期六：十八点 分。2.6 多项催化与吸附多项催化与吸附 双分子吸附 多分子吸附第五十二页，编辑于星期六：十
13、八点 分。2.6 多项催化与吸附多项催化与吸附 解离吸附平衡时第五十三页，编辑于星期六：十八点 分。2.6 多项催化与吸附多项催化与吸附(考虑到吸附表面吸附的不均匀性的模型)第五十四页，编辑于星期六：十八点 分。2.6 多项催化与吸附多项催化与吸附另外一种吸附等温式：第五十五页，编辑于星期六：十八点 分。2.7 多项催化反应动力学多项催化反应动力学1.例如：反应第五十六页，编辑于星期六：十八点 分。2.7 多项催化反应动力学多项催化反应动力学2.速率控制速率控制 步骤并非步骤并非 一成不变一成不变其他各步近似认为达到平衡第五十七页，编辑于星期六：十八点 分。2.7 多项催化反应动力学多项催化反
14、应动力学反应速率由表面反应速率决定其他各步达到平衡活性位分率归一性第五十八页，编辑于星期六：十八点 分。2.7 多项催化反应动力学多项催化反应动力学其中：第五十九页，编辑于星期六：十八点 分。2.7 多项催化反应动力学多项催化反应动力学反应速率由A吸附净速率决定其他各步达到平衡活性位分率归一性第六十页，编辑于星期六：十八点 分。2.7 多项催化反应动力学多项催化反应动力学反应速率由R脱附净速率决定其他各步达到平衡活性位分率归一性第六十一页，编辑于星期六：十八点 分。2.7 多项催化反应动力学多项催化反应动力学第六十二页，编辑于星期六：十八点 分。2.7 多项催化反应动力学多项催化反应动力学第六
15、十三页，编辑于星期六：十八点 分。2.7 多项催化反应动力学多项催化反应动力学第六十四页，编辑于星期六：十八点 分。2.8 动力学参数的确定动力学参数的确定吸附平衡常数（吸附热和指前因子）反应速率常数（活化能和指前因子)反应因子第六十五页，编辑于星期六：十八点 分。2.8 动力学参数的确定动力学参数的确定第六十六页，编辑于星期六：十八点 分。2.8 动力学参数的确定动力学参数的确定例题：29，210第六十七页，编辑于星期六：十八点 分。2.8 建立速率方程的步骤建立速率方程的步骤（1）设想各种反应机理，导出不同的速率方程（2）进行反应动力学实验，测定所需的动力学数据（3）根据实验数据对可能的速率方程进行筛选 和参数估值，确定合适的速率方程*反应级数不能大于3，反应速率常数和吸附平衡常数 不能为负*速率方程形式力求简单，不求普遍，实验过程中注意 消除扩散影响第六十八页，编辑于星期六：十八点 分。复习题假定气固相催化反应由下列基元反应步骤组成(1)若表面反应为速率控制步骤，试推导反应速率方程；(2)若表面反应为速率控制步骤，且A、B在催化剂上的吸附为弱吸附，试写出反应速率方程。第六十九页，编辑于星期六：十八点 分。