化學(xué)反應(yīng)工程陳甘棠第二章第三節(jié)課件

三、復(fù)合反應(yīng)

復(fù)合反應(yīng)：在同一反應(yīng)物系中同時(shí)進(jìn)行若干個(gè)化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)的數(shù)目與獨(dú)立的計(jì)量方程數(shù)相同。

1、幾個(gè)術(shù)語(yǔ)

1）收率φp：

生成的目的產(chǎn)物p的摩爾數(shù)與反應(yīng)掉的著眼組分A的摩爾數(shù)之比。

2/6/2023恒容反應(yīng)的瞬時(shí)收率為:

2）得率XP

:生成的目的產(chǎn)物P的摩爾數(shù)與著眼組分A的起始摩爾數(shù)之比得率、收率、轉(zhuǎn)化率之間的關(guān)系為：

當(dāng)xA=1時(shí)，2/6/20233）選擇性SP：

生成目的產(chǎn)物P的摩爾數(shù)與生成某副產(chǎn)物S的摩爾數(shù)之比2、平行反應(yīng)

從相同的反應(yīng)物按各自的計(jì)量關(guān)系同時(shí)發(fā)生的幾個(gè)反應(yīng)稱為平行反應(yīng)。2/6/2023反應(yīng)物A總的反應(yīng)速率-rA為：瞬時(shí)收率為：2/6/2023分析：

1)α=β時(shí)，則

即僅與T有關(guān)，在等溫反應(yīng)時(shí)，討論：T水平的高低對(duì)和有何影響？2/6/2023代入上式

2/6/2023積分2/6/20233、串聯(lián)反應(yīng)

不可逆串聯(lián)反應(yīng)：

特點(diǎn)：①無(wú)論目的產(chǎn)物是P還是S,提高A的轉(zhuǎn)化率總是有利的。②目的產(chǎn)物若為S,可加速兩個(gè)反應(yīng)，目的產(chǎn)物若為P,應(yīng)盡量加大前一反應(yīng)，而減弱后一反應(yīng)，則P出現(xiàn)極大值。2/6/2023以一級(jí)反應(yīng)為例，各組分的速率方程為：

（1）（2）（3）（1）式積分得：（4）將（4）式代入（2）式，積分得：2/6/2023當(dāng)Cp取得最大時(shí)，反應(yīng)時(shí)間t*

則2/6/2023CA0CAtoptCp,maxCPCSt02/6/2023解得：

km——對(duì)數(shù)平均速率常數(shù)當(dāng)k1=k2時(shí)，

得2/6/2023令k2/k1=B，則采用常數(shù)變易法求解：2/6/2023由dCp/dxA=0,得

2/6/2023

可見(jiàn)，P的最大得率隨比值k2/k1的下降而增大，且相應(yīng)于此最大得率的轉(zhuǎn)化率xA亦增大，因此，對(duì)于這類不可逆一級(jí)串聯(lián)反應(yīng)，為了提高中間產(chǎn)物P的得率，應(yīng)盡可能降低k2/k1的值。2/6/2023組分D可由總物料衡算求得，通常可簡(jiǎn)化處理。

2/6/2023例如：最簡(jiǎn)單的催化裂化反應(yīng)模型為：

重質(zhì)油

汽油

焦炭+輕質(zhì)氣體

集總法:將性質(zhì)近似的反應(yīng)組分進(jìn)行合并，把