化学反应工程课件-8.ppt

第三步为速率控制步骤 * 由上面方程得： * 若第一步为控制步骤，试推导其动力学方程 设有反应 ，其反应步骤如下： 补充作业 * 各步骤速率方程式如下： 第一步为控制步骤： * * 2. 一氧化碳变换反应： 在较低温度下，其动力学方程可表示为： 试拟定该反应的合适的反应步骤 (速率控制步骤) * * 进气总浓度: 氨浓度: CA=15%C=29.59 (mol/m3) 习题课 * 4NH3 + 5O2 + inert → 4NO + 6H2O + inert nA0 nB0 ni0 nP0 nS0 ni0 t=0 nA nB ni0 nP nS ni0 t=t nA=nA0(1-x) nB=nB0-(b/a)nA0x nP=nP0+(p/a)nA0x ns=ns0+(s/a)nA0x 膨胀因子: 当每消耗(或生成) 1mol反应物A(或产物P)时,整 个物系总摩尔数的变化值. nt=n0+δAnA0x 恒容反应: P=P0(1+0.0375x) 恒压反应: P=P0 膨胀率:当反应物A全部反应后,系统体积的变化率: 以膨胀率表征变容程度时,不但要考虑反应的计量关系,还要考虑系统内是否含有惰性气体,而以膨胀因子表达时,与惰性物料是否存在无关. 习题课 * 习题2.5 NO和O2氧化为NO2的反应是一个三级反应,2NO+O2=2NO2,在30℃及1kg/cm2下测得其反应速率常数为kc=2.65×104 L2/(mol2·s).如果将速率方程表示为分压的函数:rA=kppNO2pO2,请问反应速率常数的kp值和单位是什么? 习题课 * 反应速率常数的kp值: 知识点:化学反应速率常数 习题课 * 习题2.6 有一反应,已知下列速率常数: 温度/℃ 58.1 77.9 k/(1/h) 0.117 0.296 求该反应的活化能和指前因子 习题课 * 知识点:活化能、指前因子、Arrhenius方程 K0=1641236.4 (1/h) 习题课 * 在等温下进行液相反应A+B→C+D，在该条件下反应速率方程为 rA=0.8CA1.5CB0.5 mol/lmin 若将A和B的初始浓度均为3mol/l的原料混合后进行反应，求反应4min时的A的转化率 习题课 例题 1 * 习题课 * 习题2.7 乙醇同乙酸在盐酸水溶液中的可逆酯化反应CH3COOH+C2H5OH=H2O+CH3COOC2H5,实验测得100℃时的反应速率常数为: rA=k1CACB-k2CpCs k1=4.76×10-4 m3/(min·kmol) k2=1.63×10-4 m3/(min·kmol) 今有一反应器,充满0.3785m3水溶液,其中含CH3COOH90.8kg, 含C2H5OH181.6kg,所用盐酸浓度相同,假定在反应器中的水分不蒸发,物料密度恒定为1043kg/m3,求: (1) 反应120min后, CH3COOH转化酯的转化率; (2) 忽略逆反应影响,反应120min后,乙醇的转化率; (3)平衡转化率 * CH3COOH+C2H5OH=H2O+CH3COOC2H5 CA0 CB0 Cp0 t=0 CA0(1-x) CB0-CA0x Cp0+CA0x CA0x t=t * CA0=4.066mol/m3 CB0=10.43mol/m3 CP0=17.96mol/m3 x=0.356 令 * (2):忽略逆反应的影响 x=0.418 乙醇转化率: (CB0-CA0x)/CB0=0.839 (3) 平衡转化率 xe=0.5465 * 等温恒容不可逆反应的动力学方程 反应 动力学方程 动力学方程积分式 0级 -rA=k 1级 -rA=kCA 2级 -rA=kCA2 -rA=kCACB (CA0=CB0) 2级 -rA=kCACB (CA0≠CB0) 3级 -rA=kCA2CB * 等温恒容可逆反应的动力学方程 反应 反应式 动力学方程积分式 1级 A?P 2级 A+B?P+S (CA0=CB0) 2级 2A?2P 同上式, m=2 2级 2A?P+S 同上式, m=1 2级 A+B