华东理工大学化学反应工程原理课件.ppt

ChemicalReactionEngineering第二章化学反响动力学 ChemicalReactionKinetics动力学类型微观动力学—消除了物理过程影响的动力学 如：均相反响动力学，即本征动力学〔物化〕宏观动力学—包含了物理过程影响的动力学或称表观动力学 如：气固相反响的颗粒动力学，床层动力学8/30/20241

ChemicalReactionEngineering2.1化学反响速率的工程表示反响量：molkmol反响场所〔反响区〕：VR，VCAT.，kgCAT，m2外表等〔-rA)：kmol/〔m3.h〕，kmol/〔kg.h〕，等等 “-”消失速率-rA “+”生成速率rp8/30/20242

ChemicalReactionEngineering与物化不同之处在于： a.定态时，没有时间概念 b.考察场所-物料〔间歇〕 反响器〔连续〕 c.能与传递过程相结合 单位时间转化量∝V 体积过程 ∝S 面积过程用于表达本征动力学〔间歇、等容〕与物化区别BacthRecatorCSTRPFR8/30/20243

ChemicalReactionEngineering对于多组分反响8/30/20244

ChemicalReactionEngineering反响场所(反响区〕:均相液相反响—液相反响体积〔kmol/m3hr〕气固催化反响过程—催化剂体积〔rs-kmol/m3hr〕 催化剂重量〔rw-kmol/kghr〕 催化剂堆积体积〔rv-kmol/m3hr〕气液非均相反响kg(催化剂）/m3（堆积体积）kg(催化剂）/m3（颗粒体积）8/30/20245

ChemicalReactionEngineering2.2均相反响动力学〔homogeneous) heterogeneous一、均相与预混合BA均相反响—在同一相中进行的反响均相—到达分子尺度均匀的物料到达分子尺度均匀的措施—混合(mixing)混合技术①机械搅拌②射流混合原理—流体破碎（宏观混合）→微团均匀（微观混合）→分子尺度（分子扩散）混合尺度—设备尺度、微团尺度、分子尺度8/30/20246

ChemicalReactionEngineering对互溶液体—可到达分子尺度均匀对不互溶液体—不可能到达分子尺度均匀对液固系统—只能到达某种宏观上的均匀工程上，均相反响需满足二个条件： ⑴反响物系互溶 ⑵预混合速率反响速率两种情况：⑴反响相对较慢，可作均相处理 ⑵反响极快，预混合成为关键问题混合结果预混合—在发生反应之前， 物料达到分子尺度均匀的混合过程工程因素8/30/20247

ChemicalReactionEngineering开发实例： 丁二烯氯化→二氯丁烯→多氯丁烯〔s〕 温度270℃ 气相反响 C4H6：Cl2=〔4~7〕：1 丁二烯过量推断：此反应极快，预混合成为重要工程问题关键问题：射流混合Cl2多C4H6多 原因—混合过程产生两种微团小试 好中试 差，黑色粉末堵塞8/30/20248

ChemicalReactionEngineering解决方法：改进喷嘴设计、加工精度， 实现几千小时连续操作参见《工业反响过程开发方法》p32-488/30/20249

ChemicalReactionEngineering一般C、T影响是相互独立的（经验） —反应速率的温度效应 —反应速率的浓度效应二、反应动力学表达式反应速率与温度、浓度的关系—动力学方程例如反应动力学反应速率常数（温度项）包含反应级数的浓度项8/30/202410

ChemicalReactionEngineeringk的因次与n有关：n=1,k=[时间]-1温度项式中 k——反响速率常数 k0——频率因子 T——温度K E——反响活化能J/mol，cal/mol R——气体普适常数—阿累尼乌斯(Arrhenius)公式三、影响化学反响速率的温度效应8/30/202411

ChemicalReactionEngineeringSvanteAugustArrhenius1859-1927瑞典化学家斯范特·奥古斯特·阿累尼乌斯是近代化学史上的一位著名的化学家，又是一位物理学家和天文学家。因建立电离学说,获1903年诺贝尔化学奖8/30/202412

ChemicalReactionEngineeringT→kT→活化能的本质—反响速率对温度变化的敏感程度物理化学—