【正文】 級數(shù) ??BAAA CCk)r( ??)(, 3 smm ol?反應(yīng)級數(shù) ――指動力學(xué)方程中濃度項的冪數(shù)，如式中的α和 β， α和 β分別稱作組分 A和組分 B的反應(yīng)級數(shù) α+β=n， n是基元反應(yīng)的總反應(yīng)級數(shù)。 復(fù)合反應(yīng) ：是有幾個反應(yīng)同時進行的用幾個動力學(xué)方程才能描述的反應(yīng)。 （ 2）化學(xué)反應(yīng)速率及其表示 8/20/2022 如果反應(yīng)物分子在碰撞中一步直接轉(zhuǎn)化為生成物分子，則稱該反應(yīng)為 基元反應(yīng) ，反之為 非基元反應(yīng) 。 （ 2）化學(xué)反應(yīng)速率及其表示 8/20/2022 第一步 鏈引發(fā) 第二步 鏈傳遞 對于化學(xué)反應(yīng)的機理的研究是困難的： 中間物種 濃度低、壽命短 捕捉困難，又不具備正?；衔?的性質(zhì)，就算捕捉到也難測定。 1）冪數(shù)型動力學(xué)方程 aA+bB=rR+sS反應(yīng)速率定義為： （ 2）化學(xué)反應(yīng)速率及其表示 8/20/2022 對于 (恒容 )氣相反應(yīng)，由于分壓與濃度成正比，也可用分壓來表示 。而若 A為產(chǎn)物則為： 對于物料體積變化較小的反應(yīng)，液相反應(yīng)即使不是等摩爾反應(yīng)體積變化也都很小都可以看做是恒容反應(yīng)，即可視為 恒容反應(yīng) ， V可視作恒定值，則 n/V=CA 反應(yīng)速率還可用濃度表示 V直接除到微分式里，摩爾數(shù)除以體積就是摩爾濃度 C反應(yīng)式就變的更簡單。 ? 半間歇操作：半連續(xù)（或半間歇）兼有以上兩種過程的特點，情況比較復(fù)雜。 ?連續(xù)式操作 連續(xù)加入反應(yīng)物料和取出產(chǎn)物的生產(chǎn)過程 。 屬非定態(tài)過程 ， 反應(yīng)器內(nèi)參數(shù)隨時間而變 。 8/20/2022 ? 據(jù)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)分 （ a） 管式反應(yīng)器； （ b）釜式反應(yīng)器； （ c）板式塔； （ d）填料塔； （ e）鼓泡塔； （ f）噴霧塔； （ g）固定床反應(yīng)器；（ h）流化床反應(yīng)器；（ i）移動床反應(yīng)器； （ j）滴流床反應(yīng)器 實質(zhì)是按傳遞過程的特征分類 ， 相同結(jié)構(gòu)反應(yīng)器內(nèi)物料具有相同流動、混和、傳質(zhì)、傳熱等特征。 ? 數(shù)學(xué)模型方法的 實質(zhì) 將復(fù)雜的實際過程按 等效性原則 做出合理的簡化 ， 使之易于數(shù)學(xué)描述 。 經(jīng)過合理簡化 ， 這些子過程都能建立數(shù)學(xué)方程表述 ， 化學(xué)反應(yīng)過程的性質(zhì) 、 行為和結(jié)果通過方程的聯(lián)立求解獲得 。 8/20/2022 ? 化學(xué)反應(yīng)過程不設(shè)備的研究作用 作用： （ 1）反應(yīng)器的合理選型 （ 2） 反應(yīng)器操作的優(yōu)選條件 （ 3） 反應(yīng)器的工程放大 8/20/2022 ? 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備的基本研究方法 ? 以相似論和因次論為基礎(chǔ)的經(jīng)驗法 基本程序：確定影響因素； 用因次分析法確定準(zhǔn)數(shù)； 實驗數(shù)據(jù)回歸 ， 得出準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式； 根據(jù)相似論 ， 用準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式進行放大 。 ? ? （ 1）設(shè)計最優(yōu)化：由給定的生產(chǎn)任務(wù)，確定反應(yīng)器的型式和適宜的尺寸及其相應(yīng)的操作條件 ? （ 2）操作最優(yōu)化：在反應(yīng)器投產(chǎn)運行乊后，還必須根據(jù)各種因素和條件的變化作相應(yīng)的修正，以使它仍能處于最優(yōu)的條件下操作 8/20/2022 ★化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備的研究內(nèi)容 – 從實驗室開發(fā)到工業(yè)生產(chǎn)存在放大效應(yīng)。 ?化學(xué)反應(yīng)過程是化工生產(chǎn)過程的核心 ?物理過程的原理和操作設(shè)備 ——《 流體流勱不傳熱 》 和《 傳質(zhì)不分離技術(shù) 》 ?化學(xué)反應(yīng)過程的原理和反應(yīng)設(shè)備 ——《 化學(xué)反應(yīng)過程不設(shè)備 》 ，屬于化學(xué)反應(yīng)工程的范疇 8/20/2022 ★化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備研究的目的 ? 研究目的：使化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中的反應(yīng)過程最優(yōu)化。 ?流勱、傳遞過程對反應(yīng)的影響 處理整個反應(yīng)工程的問題需要具備三個方面的知識（ 三傳一反 ）： （反應(yīng)動力學(xué)）； （質(zhì)量、熱量和動量的傳遞）； 。 ? 數(shù)學(xué)模型方法的一般過程 : 基本特征是 過程的分解和過程的簡化 將化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)進行的過程分解為化學(xué)反應(yīng)過程和物理傳遞過程 ， 然后分別研究化學(xué)反應(yīng)規(guī)律和傳遞過程規(guī)律 。 能適應(yīng)現(xiàn)有計算機的能力 。 均相反應(yīng)，反應(yīng)速率主要考慮溫度、濃度等因素，傳質(zhì)不是主要矛盾； 非均相反應(yīng)過程，反應(yīng)速率除考慮溫度、濃度等因素外還與相間傳質(zhì)速率有關(guān)。 8/20/2022 ? 按操作方式分 ?分批 (或稱間歇 )式操作 一次性加入反應(yīng)物料 ， 在一定條件下 ， 經(jīng)過一定的反應(yīng)時間 ， 達到所要求的轉(zhuǎn)化率時 ， 取出全部物料的生產(chǎn)過程 。 屬于非定態(tài)過程 ， 反應(yīng)器內(nèi)參數(shù)隨時間而變 ， 也隨反應(yīng)器內(nèi)位置而變 。 ? 連續(xù)操作：原料丌斷加入，產(chǎn)物丌斷引出，反應(yīng)物內(nèi)物系參數(shù)均丌隨時間變化。 8/20/2022 ? 均相反應(yīng) －－在均一液相戒氣相中進行的反應(yīng) ? 均相反應(yīng)動力學(xué)是解決均相反應(yīng)器的 選型、操作與設(shè)計計算 所需的重要理論基礎(chǔ) ！研究均相反應(yīng)的首先掌握 反應(yīng)動力學(xué) 8/20/2022 dtdnVrdtdnVrdtdnVrRRBBAA1,1,1 ???????（ 2）化學(xué)反應(yīng)速率及其表示 )A1間（單位體積）（單位時物質(zhì)的量由于反應(yīng)而消耗的????dtdnVrAA對于均相反應(yīng) aA+bB=rR+sS反應(yīng)速率定義為： 我們選中哪個組分求反應(yīng)速率，就稱做是著眼組分 式中 r A取負值表示反應(yīng)物消失的速率 8/20/2022 dtdnVrAA1? 因為反應(yīng)物在化學(xué)反應(yīng)過程中不斷消耗，所以為避免反應(yīng)速率出現(xiàn)負值，在反應(yīng)速率前加個 負號 。 冪數(shù)型 動力學(xué)方程和 雙曲型 動力學(xué)方程 ??BACk)r(??,3smmol?式中 kA稱作反應(yīng)速率常數(shù)； α 、 β 是反應(yīng)級數(shù)。左邊的反應(yīng)中除第一步反應(yīng)的分子數(shù)是 1其它都是 2 化學(xué)計量式僅表示參與反應(yīng)的各物質(zhì)間的量的變化關(guān)系，與實際反應(yīng)歷程 (反應(yīng)機理無關(guān) )。 如果已知反應(yīng)機理，則可根據(jù)一定的假設(shè)，推導(dǎo)出反應(yīng)的速率方程。 （ 2）化學(xué)反應(yīng)速率及其表示 8/20/2022 （ 3）單一反應(yīng) 單一反應(yīng) ：只用一個化學(xué)計量方程可以表示出反應(yīng)體系的計量關(guān)系 的反應(yīng)。 對于基元反應(yīng)來講 α,β必須是正整數(shù)， α+β是基元反應(yīng)的分子數(shù) ，不能大于 3（根據(jù)碰撞理論， α+β的取值不能大于 3，必須是一個小于等于 3的正整數(shù)）。 ??BAAA cckr ?? )(8/20/2022 （ 3）單一反應(yīng) ——反應(yīng)級數(shù) 相同點： 非基元反應(yīng)中的反應(yīng)級數(shù)與基元反應(yīng)中的分子數(shù)，取值 n≤3； α、 β仍稱做反應(yīng)物 A或 B的反應(yīng)級數(shù)。級數(shù)愈高，則該物料濃度的變化對反應(yīng)速率的影響愈顯著。 ? 活化能 E，根據(jù)過度狀態(tài)理論，反應(yīng)物生成產(chǎn)物，要超過一個能壘，因此 E的取值永遠是正值。 ? （很可能影響反應(yīng)機理，活化能就改變了反應(yīng)速率取決于整個反應(yīng)機理中最慢的步驟，溫度太寬可能影響到反應(yīng)步驟的控制速率改變從而導(dǎo)致不再是一條直線，可能是好多條直線，我們稱做補償效應(yīng)。 表 2－ 2反應(yīng)溫度和活化能值一定時使反應(yīng)速率加倍所需的溫升 8/20/2022 （ 3）單一反應(yīng) ——速率常數(shù) K 反應(yīng)溫度/℃ 活化能（ J/mol） 溫度 /℃ 活化能（ J/mol） 41868 167500 293100 41868 167500 293100 0 1048 1024 1 1000 2х 1054 1049 1044 400 2х 1052 1043 2х 1035 2022 1056 1052 2х 1049 ?上表表明了反應(yīng)速率對溫度的敏感性取決于活化能的大小和溫度的高低 反應(yīng)速率與 E、 R的函數(shù)關(guān)系 8/20/2022 等溫衡容過程 單一反應(yīng)動力學(xué)方程的建立 對于不可逆反應(yīng)（把它看做恒容反應(yīng)）