化学反应工程陈甘棠第二章第二节.pptx

24 三月 2024二、单一反应速率式的解析二、单一反应速率式的解析 化学反应化学反应可逆反应可逆反应反应同时朝两个方向进行反应同时朝两个方向进行 不可逆反应不可逆反应 反应只沿一个方向进行反应只沿一个方向进行 1 1、不可逆反应、不可逆反应 1 1）不可逆反应的速率方程表达式）不可逆反应的速率方程表达式 为不可逆单一反应，速率方程为为不可逆单一反应，速率方程为：24 三月 2024若在间歇反应器内进行恒容反应若在间歇反应器内进行恒容反应 2)2)数据测取及整理数据测取及整理）微分法）微分法24 三月 2024斜率斜率=k24 三月 2024iiii）积分法）积分法分离变量积分，得：分离变量积分，得：24 三月 2024例例：由由A A和和B B进进行行均均相相二二级级不不可可逆逆反反应应，其其计计量量方方程程和和速速率率方方程分别为：程分别为：试求：试求：iiii）当）当 时的积分式时的积分式(1)(2)）当原始反应物料中）当原始反应物料中A和和B的浓度符合计量系数比时，即的浓度符合计量系数比时，即 时的积分式时的积分式24 三月 2024解解：（1 1）当 时有时有:24 三月 202424 三月 2024(2)24 三月 202424 三月 20243 3）变容反应）变容反应 设设A为为A A组分转化时物料体积改变的分率，当转化率为组分转化时物料体积改变的分率，当转化率为xA时时对于理想气体，等温、等压时，有：对于理想气体，等温、等压时，有：24 三月 2024如零级反应：如零级反应：24 三月 2024积分得：积分得：其中：一级反应：一级反应：24 三月 20244 4）以总压表示的反应速率）以总压表示的反应速率 间歇反应器内进行的间歇反应器内进行的气相气相均相恒容均相恒容变变mol反应反应24 三月 202424 三月 2024对于理想气体对于理想气体,等等V V、等、等T T时时PV=nRTn=PV/RT 24 三月 2024当当=1=1时时当当11时时24 三月 20242 2、可逆反应可逆反应以正逆向均为一级的可逆反应为例以正逆向均为一级的可逆反应为例对于间歇反应器内进行的恒容反应，其速率方程为：对于间歇反应器内进行的恒容反应，其速率方程为：12kk设设（t=0）时时，A和和S的浓度分别为的浓度分别为cA0和和cS0,若恒容，则：若恒容，则：24 三月 2024代入速率方程，整理代入速率方程，整理积分得积分得令令24 三月 2024平衡常数平衡常数24 三月 2024注意注意：只有当只有当反应级数与计量系数相同反应级数与计量系数相同时才成立时才成立 根据计量关系和物料衡算关系可知根据计量关系和物料衡算关系可知:代入代入式式,整理后可得整理后可得:24 三月 20243 3、均相催化反应、均相催化反应若忽略非催化反应部分的速率，可表示为：若忽略非催化反应部分的速率，可表示为：对于间歇反应器内进行的恒容反应，其速率方程为：对于间歇反应器内进行的恒容反应，其速率方程为：积分24 三月 20244 4、自催化反应、自催化反应 设反应对各反应组分均为一级反应，则速率方程为：设反应对各反应组分均为一级反应，则速率方程为：由计量关系可得由计量关系可得:24 三月 2024积分得积分得:用转化率表示用转化率表示24 三月 2024代入微分式代入微分式将将xA对对t作图作图24 三月 2024转化率24 三月 2024得:24 三月 2024 CC0CA0时，随时，随CC0量的大小，最大值量的大小，最大值在在01/2之间之间 CC0=CA0时，时，开始时取得最大值开始时取得最大值 CC0=0时，当时，当xA=1/2时时，取得，取得最大最大值。值。