第二章化学反应工程基础
- 格式:ppt
- 大小:3.02 MB
- 文档页数:153
第二章 均相反应动力学基础均相反应 均相反应是指参予反应的各物质均处同一个相内进行化学反应。
在一个相中的反应物料是以分子尺度混合的,要求:①必须是均相体系 (微观条件) ②强烈的混合手段 (宏观条件) ③反应速率远小于分子扩散速度一、计量方程反应物计量系数为负,生成物计量系数为正。
计量方程表示物质量之间关系,与实际反应历程无关; 计量系数只有一个公因子;用一个计量方程表示物质量之间关系的体系称为单一反应,反之称为复合反应。
二、化学反应速率单位时间、单位反应容积内组分的物质的量(摩尔数)的变化称之为该组分的反应速率。
反应物:生成物:对于反应三、化学反应速率方程r 是反应物系的组成、温度和压力的函数。
32223NH H N =+032223=--N H NH A A Adn r Vd d t C dt=-=-R R Rdn r Vdt dC dt==A B S R A B S Rαααα+=+SABRABSRr r r r αααα===AA AB r [k (T)][f(C ,C ,)]=有两类;双曲函数型和幂函数型。
k -化学反应速率常数; a(b)-反应级数。
(1)反应级数(i) 反应级数与反应机理无直接的关系,也不等于各组份的计量系数; (ii) 反应级数表明反应速率对各组分浓度的敏感程度;(iii) 反应级数是由实验获得的经验值,只能在获得其值的实验条件范围内加以应用。
(2)反应速率常数k[k]: s -1·(mol/m 3)1-nE :是活化能,把反应分子“激发”到可进行反应的“活化状态”时所需的能量。
E 愈大,通常所需的反应温度亦愈高,反应速率对温度就愈敏感。
k 0 —指前因子,其单位与 反应速率常数相同;E— 化学反应的活化能,J/mol ; R — 气体常数,8.314J/(mol .K)。
a b A A B r kC C=2220.512H Br HBrHBrBr k c c r c k c =+0exp[]E k k RT=-01ln ln E k k R T=-⨯ln klnk 0 slop=-E/R1/T⏹ 反应速率的温度函数关系● 活化能越高,斜率越大,该反应对温度越敏感; ● 对于一定反应,低温时反应速率对温度变化更敏感。
聚合反应工程基础复习提纲第一章绪论1. 说明聚合反应工程基础研究内容及其重要性.研究内容:①以工业规模的聚合过程为对象,以聚合反应动力学和聚合体系传递规律为基础;②将一般定性规律上升为数学模型,从而解决一般技术问题到复杂反应器设计,放大等提供定量分析方法和手段;③为聚合过程的开发,优化工艺条件等提供数学分析手段.简而言之:聚合反应工程研究内容为:进行聚合反应器最佳设计;进行聚合反应操作的最佳设计和控制.第二章化学反应工程基础一、概念1.间歇反应器、连续反应器间歇反应器:物料一次放入,当反应达到规定转化率后即取出反应物,其浓度随时间不断变化,适用于小规模,多品种,质量不均。
连续反应器:连续加料,连续引出反应物,反应器内任一点的组成不随时间而改变,生产能力高,易实现自动化,适用于大规模生产。
2.平推流、平推流反应器及其特点:当物料在长径比很大的反应器中流动时,反应器内每一位原体积中的流体均以同样的速度向前移动,此时在流体的流动方向上不存在返混,这种流动形态就是平推流。
具有此种流动型态的反应器叫平推流反应器。
特点:①在稳态操作时,在反应器的各个截面上,物料浓度不随时间而变化,②反应器内物料的浓度沿着流动方向而改变,故反应速率随时间位置而改变,及反应速率的变化只限于反应器的轴向。
3.理想混合流、理想混合流反应器及其特点:反应器中强烈的搅拌作用使刚进入反应器的物料微元与器内原有物料微元间瞬时达到充分混合,使各点浓度相等,且不随时间变化,出口流体组成与器内相等这种流动形态称之为理想混合流。
与理想混合流相适应的反应器称为理想混合流反应器。
特点:①反应器内物料浓度和温度是均一的,等于出口流体组成②物料质点在反应器内停留时间有长有短③反应器内物质参数不随时间变化。
4.膨胀率:反应中某种物料全部转化后体系的体积变化率5.容积效率:指同一反应在相同的温度、产量、和转化率的条件下,平推流反应器与理想混合反应器所需的总体积比6. 停留时间分布密度函数、停留时间分布函数、平均停留时间停留时间分布密度函数:系统出口流体中,已知在系统中停留时间为 t 到dt 间的微元所占的分率 E(t)dt停留时间分布函数F(t):系统出口流体中,已知在系统中停留时间小于 t 的微元所占的分率 F(t)7.返混指反应器中不同年龄的流体微元间的混合8、宏观流体、微观流体宏观流体:流体微元均以分子团或分子束存在的流体;微观流体:流体微元均以分子状态均匀分散的流体;9.宏观流动、微观流动宏观流体指流体以大尺寸在大范围内的湍动状态,又称循环流动;微观流体指流体以小尺寸在小范围内的湍动状态10.混合时间指经过搅拌时物料达到规定均匀程度所需的时间11.微观混合、宏观混合 P70微元尺度上的均匀化称为宏观混合;分子尺度上的均匀化称为微观混合。
第二章化学反应工程基础1.说明聚合反应工程的研究内容及其重要性。
研究内容:①以工业规模的聚合过程为对象,以聚合反应动力学和聚合体系传递规律为基础;②将一般定性规律上升为数学模型,从而解决一般技术问题到复杂反应器设计,放大等提供定量分析方法和手段;③为聚合过程的开发,优化工艺条件等提供数学分析手段。
简而言之:聚合反应工程研究内容为:进行聚合反应器最佳设计;进行聚合反应操作的最佳设计和控制。
2.动力学方程建立时,数据收集方式和处理方式有哪些收集方式:化学分析方法,物理化学分析方法处理方式:积分法,微分法。
3.反应器基本要求有哪些①提供反应物料进行反应所需容积,保证设备一定生产能力;②具有足够传热面积;③保证参加反应的物料均匀混合4.基本物料衡算式,热量衡算式①物料衡算:反应物A流入速度-反应物A流出速度-反应物A反应消失速度-反应物A积累速度=0(简作:流入量-流出量-消失量-积累量=0)②热量衡算:随物料流入热量-随物料流出热量-反应系统与外界交换热量+反应过程的热效应-积累热量=05.何谓容积效率影响容积效率的因素有哪些工业上,衡量单位反应器体积所能达到的生产能力称之为容积效率,它等于在同一反应,相同速度、产量、转化率条件下,平推流反应器与理论混合反应器所需总体积比:η=Vp/Vm=τp/τm。
影响因素:反应器类型,反应级数,生产过程中转化率有关6.何为平推流和理想混合流①反应物料在长径比很大的反应器中流动时,反应器内每一微元体积中流体均以同样速度向前移动,此种流动形态称平推流;②由于反应器强烈搅拌作用,使刚进入反应器物料微元与器内原有物料元瞬时达到充分混合,使各点浓度相等且不随时间变化,出口流体组成与器内相等此流动形态称理想混合流。
7.实现反应器的热稳定操作需满足哪些条件①Qr=Qc,Qr体系放出热量;②dQc/dT>dQr/dT,Qc除热量;③△T=T-Tw<RT2/E,E反应活化能,T反应器温度,Tw冷却液温度8.何为返混形成返混的主要原因有哪些返混:指反应器中不同年龄的流体微元间的混合;原因:①由于物料与流向相反运动所造成,②由于不均匀的速度分布所引起的,③由于反应器结构所引起死角、短路、沟流、旁路等。