化學(xué)反應(yīng)工程xt

化學(xué)反應(yīng)工程xt第1頁/共40頁第2頁/共40頁第3頁/共40頁第4頁/共40頁第5頁/共40頁第6頁/共40頁化學(xué)反應(yīng)速率式為?rA=KCCAαCBβ，如用濃度表示的速率常數(shù)為KC

，用壓力表示的速率常數(shù)為KP

，則

Kp=_______K

c

A.(RT)–(α+β)B.(RT)(α+β)

C.(RT)α-βD.(RT)–α+β

第7頁/共40頁反應(yīng)3A→P，已知k=0.15mol/s?l

，則反應(yīng)級數(shù)n=_______。

A.0B.1C.2D.3反應(yīng)A+B→C，已知k=0.15s-1

，則反應(yīng)級數(shù)n=_______。

A.0B.1C.2D.3第8頁/共40頁習(xí)題：丙烷的熱分解反應(yīng)式為：

C3H8（A）→C2H4（R）+CH4（S）其速率方程式為：在772℃

下，k=1.11×10-4s-1，若系統(tǒng)恒定在總壓P=1kg/cm2；在772℃

和1kg/cm2壓力下氣體的容積進料速率為v0=2.22×10-4m3/s。當(dāng)要求出口轉(zhuǎn)化率xA達0.5時所需平推流反應(yīng)器的容積為多少？第9頁/共40頁解：對于該氣相均相反應(yīng)A→R+S：首先求解pA~xA的關(guān)系：由可得到：其次，求解xA~t的關(guān)系：將上述得到的結(jié)果代入題目給定的速率方程：第10頁/共40頁其三，求解V~t的關(guān)系：將上述得到的二式相除，得到V~xA的關(guān)系：積分上式，得：第11頁/共40頁【例題】在液體中，反應(yīng)物A按下式生成R和S：AR一級反應(yīng)S二級反應(yīng)k1k2原料（CA0=1、CR0=CS0=0）進入兩個串聯(lián)的全混流釜式反應(yīng)器中（τ1=2.5min，τ2=5min

），已知第一個反應(yīng)器中的組成（CA1=0.4,CR1=0.4,CS1=0.2）試求第二個反應(yīng)器出口的組成。CA0=1.0CA1=0.4CA2CR1=0.4CS1=0.2CR0=0CS0=0CR2CS2τ1=2.5minτ2=5min解：利用全混流釜式反應(yīng)器的設(shè)計方程求解：第12頁/共40頁對第二只反應(yīng)器中A的消失而言：解得：CA2=??因兩個反應(yīng)器的級數(shù)相同，且CR2+CS2=CA0-CA2則得：所以：CR2=??，??第13頁/共40頁

下面是兩個反應(yīng)的T-X圖，圖中AB是平衡曲線，NP是最佳溫度曲線，AM是等溫線，HB是等轉(zhuǎn)化率線。根據(jù)下面兩圖回答：（1）圖1和圖2分別是可逆反應(yīng)還是不可逆反應(yīng)？（2）圖1和圖2分別是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)？（3）在圖1和圖2的等溫線上，A,D,O,E,M點中哪一點速率最大，哪一點速率最?。浚?）

在圖1和圖2的等轉(zhuǎn)化率線上，H,C,R,O,F及B點中，哪一點速率最大，哪一點速率最?。康?4頁/共40頁解答：圖1圖2（1）可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)（2）放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)

(3)M點速率最大，A點速率最小M點速率最大，A點速率最小

(4)O點速率最大，B點速率最小H點速率最大，B點速率最小第15頁/共40頁【例題】在一定空時(空時=體積/流量)的全混釜中進行如下反應(yīng)，求R產(chǎn)量最大時的反應(yīng)溫度(注意和活化能聯(lián)系起來)?！窘狻?1)若E1>E2

、E3，應(yīng)采用盡可能高溫；

(2)若E1<E2

、E3，應(yīng)采用盡可能低溫；(3)若E1介于E2、E3之間，對Ａ：

對Ｒ：

第16頁/共40頁對上式求導(dǎo)并令其為零：

得

滿足此式的T使CR最大。

第17頁/共40頁【例題】自催化反應(yīng)A+R→2R，其速率方程為：?r

A=kC

ACR

，在70℃下等溫地進行此反應(yīng)，在此溫度下k=1.512m3/kmol·h；其它數(shù)據(jù)如下：CA0=0.99kmol/m3；CR0=0.01kmol/m3；v0=10m3/h；要求反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率xA=0.99。試求：1）在全混流反應(yīng)器中反應(yīng)所需的容積；2）在平推流反應(yīng)器中反應(yīng)所需的容積。第18頁/共40頁第19頁/共40頁第20頁/共40頁第21頁/共40頁第22頁/共40頁第23頁/共40頁第24頁/共40頁第25頁/共40頁第26頁/共40頁第27頁/共40頁第28頁/共40頁Langmuir吸附模型的四個假定：均勻表面、單層吸附、吸附機理相同和無相互作用這幾點應(yīng)該說是非常苛刻的，實際情況很難滿足上述要求。然而，對于多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)，應(yīng)用這幾點假定進行有關(guān)的推導(dǎo)，結(jié)果一般是可以接受的，其主要原因在于：

A.實際反應(yīng)過程中催化劑表面吸附物種的覆蓋度很低；B.實際的催化劑表面一般很平整；C.實際的催化劑表面上活性位間的距離較遠；D.實際的催化劑表面上活性位的數(shù)量有限第29頁/共40頁對于一個氣固相催化反應(yīng)，減小外擴散和內(nèi)擴散影響的措施正確的是A.提高反應(yīng)器內(nèi)氣體的流速，減小催化劑顆粒的直徑；B.降低反應(yīng)器內(nèi)氣體的流速，減小催化劑顆粒的直徑；C.降低反應(yīng)器內(nèi)氣體的流速，增大催化劑顆粒的直徑；D.增加催化劑顆粒的直徑，提高反應(yīng)器內(nèi)氣體的流速第30頁/共40頁在Pt催化劑上進行異丙苯分解反應(yīng)：

C6H5CH(CH3)2

C6H6+C3H6若以A、B及R分別表示異丙苯、苯及丙烯，代表催化劑上的一個活性中心，其反應(yīng)步驟如下：

A+

AA

B+RB

B+若表面反應(yīng)為速度控制步驟，試由L-H機理和Hougen-Watson模型推導(dǎo)異丙苯分解的等溫速度方程式。第31頁/共40頁氣相中的A分子與B分子被吸附在催化劑表面上分別形成吸附態(tài)的A和B。相鄰近的這兩種吸附態(tài)的分子在催化劑的表面發(fā)生反應(yīng)。被稱為Langmuir-Hinshlwood機理（簡稱L-H機理）

第32頁/共40頁解：由題意，步驟（2）應(yīng)為速度控制步驟，設(shè)其中的正向、逆向反應(yīng)速度常數(shù)分別為kr

、kr’,有：又由步驟（1）已達平衡，有：而由步驟（3）已達平衡，有：第33頁/共40頁代入原速度表達式，有：（其中k=krKA,K為總化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)）

第34頁/共40頁第35頁/共40頁第36頁/共40頁復(fù)習(xí)課小結(jié)“三傳一反”、“一反”均相反應(yīng)與異相反應(yīng)的定義化學(xué)反應(yīng)速率表達式速率常數(shù)與反應(yīng)速率的關(guān)系（不同表示kr,kp）理想反應(yīng)器種類特點反應(yīng)器反應(yīng)時間計算膨脹因子或率平行反應(yīng)的選擇性各種復(fù)合反應(yīng)與適宜反應(yīng)器的選擇不可逆中間產(chǎn)物的最大溫度返混的定義停留時間分布曲線的定義和公式二種特殊反應(yīng)器的分布曲線測定非理想流體的停留時間分布函數(shù)的二種方法第37頁/共40頁氣-固相催化反應(yīng)動力學(xué)步驟等溫吸附模型孔內(nèi)擴散催化劑的效率因子西勒模數(shù)與反應(yīng)速率或擴散的關(guān)系床層壓降坦克來準(zhǔn)數(shù)工業(yè)催化劑特點內(nèi)外擴散影響及消除固定床和流化床特點和性質(zhì)、分類氣-液相反應(yīng)與反應(yīng)器型式的選擇氣-液相反應(yīng)中的膜內(nèi)轉(zhuǎn)化系數(shù)與反應(yīng)速率或反應(yīng)程度的關(guān)系化學(xué)增強因子的定義及對氣