【正文】 2 三級(jí)氣相反應(yīng) ， 在 30℃ 及 1kg/cm2 壓力下 ,反應(yīng)的速率常數(shù) kC= 104 l2 /mol2 s .今若以 表示反應(yīng)速率，則反應(yīng)速率常數(shù)應(yīng)為何值？ 解： 2A p a Br k p p?2 2 2324333()()2 .6 5 1 01 .7 2 /( ) [ 0 .0 8 2 0 6 ( 2 7 3 3 0 ) ]CABA C A B C A Bp A BCpkppr k C C k p pR T R T R Tk p pkk m o l s l a tmRT? ? ???? ? ? ???2A C A Br k C C?為體積速率常數(shù)。 解 ： 設(shè) ACO。B C DA A D DA A D D A A D DA A B D C D A B C DA A D D A A D DADk P k Pb P b Pb P b P b P b Pk b P P k b P P k P P k P Prb P b P b P b Pk k b k k b??????????????????????AA A D DAD（ 2 ） 為 控 制 步 驟r=由 于 （ 1 ） 、 （ 3 ） 達(dá) 到 平 衡 ， P = P , P = P , 則 有1 + 1 +1 + 1 +式 中2022/9/19 例題 1－ 4 若某鐵催化劑上氨合成反應(yīng)速率由氨脫附所控制，并設(shè)表面吸附態(tài)有氨及氮，試推演均勻表面吸附動(dòng)力學(xué)方程。11LNHNH dNH aNH d NH a NHLA A B B L M Mii NH N N N NHNHpNHNHr r r k k ppp p p pb p b pN H NHpKppr???? ? ? ????????? ? ?????＝設(shè) 能 與 構(gòu) 成 吸 附 平 衡 的 組 分 的 分 壓 值 為 ， 則 由 平 衡 近 似 假 定 可 知 ：都 達(dá) 到 吸 附 平 衡于 是 ： ＝ 1＋ ＋由 題 由 表 面 反 應(yīng) 的 化 學(xué) 平 衡 ， 有 ：， 代 入 前 式 后 得 ：? ?2 2 332 2 3 2 20. 5 1. 50. 5 1. 51p N H NHN N NH p N Hk K p p pb p b K p p－＝＋ ＋。 。1111 ( )1A A D DADA A D D A A D DADA A D Db P b Pb P b P b P b Pb P b P??????? ? ? ?????? ? ? ?? ? ???平 衡 值 近 似 代 替 。 解： 1 AAAd n nrkV d t V?＝ －A P 總摩爾數(shù) 總壓 初 態(tài) nA0 0 nA0 t 時(shí) nA 3(nA0 nA) 3nA02nA p 000000033( 3 2 )223[]22( 3 )AAA A AAAAp V n R Tn R T p V p V p Vp V n R T n n R T nR T R Tp V p Vd n n1 1 V d p 1r k kV d t V V R T d t R T Vdpk p pdt???? ? ? ? ? ??? ? ? ?? ? ?＝ － －0P2022/9/19 Free template from ? ?//2 2 2222 2 214( 1 ) ( ) ( )( 2) ( ) ( )( 3 ) ( ) ( )?；?元 反 應(yīng) 的 速 率基 元 反 應(yīng) 的 速 率 和 反 應(yīng) 物 濃 度 的 乘 積 成 正 比 ， 其 中 各 濃 度的 方 次 為 反 應(yīng) 式 中 各 相 應(yīng) 反 應(yīng) 物 的 系 數(shù) 。 (2) 若 速 率 式 寫 成試 問(wèn) 反 應(yīng) 的 速 率 常 數(shù) 為 多 少 。他采用了過(guò)渡金屬鋨為催化劑，并使未反應(yīng)的氣體原料循環(huán)利用，首次取得具有工業(yè)化價(jià)值的合成氨方法，并立即為德國(guó)巴登苯胺純堿公司 (BASF)所采用。 1933年納粹上臺(tái)后，他因猶太血統(tǒng)被免去威廉皇家物理化學(xué)和電化學(xué)研究所所長(zhǎng)職務(wù)，以訪問(wèn)學(xué)者身份流亡英國(guó)，在劍橋大學(xué)卡文迪什實(shí)驗(yàn)室工作數(shù)月后去羅馬，途中逝世。 1896年在卡爾斯魯厄工業(yè)大學(xué)任講師， 1906～ 1911年，任物理化學(xué)和電化學(xué)教授，后任威廉皇家物理化學(xué)和電化學(xué)研究所所長(zhǎng)兼柏林大學(xué)教授。 1868年 12月 9日生 于西里西亞布雷斯勞 (現(xiàn)為波蘭弗羅茨瓦夫 ),1934年 1月 29日卒于瑞士巴塞爾。 2022/9/19 2022/9/19 ? 與新興領(lǐng)域的互相滲透 在解決石油加工中多組分反應(yīng)物系處理方法時(shí)，發(fā)展了集總動(dòng)力學(xué)處理方法，這一方法反過(guò)來(lái)又可用于處理生物反應(yīng)過(guò)程。 ? 介尺度即反應(yīng)器、換熱器、分離器、泵等反應(yīng)和單元操作的裝置。 ? 有時(shí)需要在文獻(xiàn)上查取 ? 有時(shí)需要進(jìn)行必要的實(shí)驗(yàn)測(cè)定來(lái)建立相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系 2022/9/19 基礎(chǔ)試驗(yàn)測(cè)定 擬定過(guò)程模型 用計(jì)算機(jī)做方案研究 制定模型測(cè)試方法及參數(shù)范圍 小試 中試 比較測(cè)試結(jié)果與模型計(jì)算結(jié)果 模型的放大 試驗(yàn) 修正基礎(chǔ)模型 用計(jì)算機(jī)做多方案及優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算 過(guò)程的基本設(shè)計(jì) 數(shù)學(xué)模擬放大示意圖 2022/9/19 ? 逐級(jí)經(jīng)驗(yàn)放大法 +數(shù)學(xué)模型方法 半經(jīng)驗(yàn)放大方法 2022/9/19 試驗(yàn)的方法 ? 設(shè)備傳遞過(guò)程模型的測(cè)定 如：大型冷模測(cè)定 ? 無(wú)法計(jì)算的參數(shù)的測(cè)定 如：熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、催化劑等的參數(shù) ? 數(shù)學(xué)模擬的檢驗(yàn)測(cè)定 即：數(shù)學(xué)模擬結(jié)果用實(shí)驗(yàn)測(cè)定可否應(yīng)用 ? 本科生教材并未涉及分布等部件的設(shè)計(jì)和工程問(wèn)題 2022/9/19 思考 案例 2：用數(shù)學(xué)模型法開發(fā)與案例 1相同的由過(guò)氧化氫異丙苯 分解生成苯酚和丙酮的反應(yīng)過(guò)程，當(dāng)硫酸濃度為 6N，在 359K 等溫條件下每小時(shí)分解濃度為 2022/9/19 ? 動(dòng)量衡算方程： ? 反映系統(tǒng)中的動(dòng)量變化。 2022/9/19 ? 物料衡算方程： ? 質(zhì)量守恒定律基礎(chǔ)上描述反應(yīng)系統(tǒng)中物料關(guān)系的數(shù)學(xué)方程。 德國(guó)魯奇 (Lurge)公司用低壓法合成甲醇， 4000t/a，開車兩天后就達(dá)到了正常運(yùn)轉(zhuǎn)，從小試到中試到建立最終的工業(yè)規(guī)模裝置生產(chǎn)，只用了 三年 時(shí)間，而一般經(jīng)驗(yàn)放大法需十年或更長(zhǎng)時(shí)間。對(duì)各步的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合與尋優(yōu)，檢驗(yàn)和修正數(shù)學(xué)模型，預(yù)測(cè)下一階段的反應(yīng)器性能，最終建立能預(yù)測(cè)大型反應(yīng)器工況的數(shù)學(xué)模型，完成大型反應(yīng)器的設(shè)計(jì)。為設(shè)計(jì)大廠提供有用的信息。 目的：考察傳遞過(guò)程規(guī)律。 2)小型試驗(yàn)：仍屬于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模，但比上一步大，且反應(yīng)器結(jié)構(gòu)大體上與將來(lái)工業(yè)裝置相接近。 ? 理論上可以無(wú)限級(jí)放大?；谀撤N相似狀態(tài)（幾何形狀、流動(dòng)狀態(tài)、傳遞特性等）進(jìn)行放大的方法。 試驗(yàn)考察未發(fā)現(xiàn)放大效應(yīng)，采用經(jīng)驗(yàn)放大時(shí)，保持反應(yīng)器 幾何相似，用外推法按比例放大。h1，轉(zhuǎn)化率為 %。m3 反應(yīng)溫度： 359K 硫酸濃度： 6N 反應(yīng)物料流量： 2022/9/19 2022/9/19 （ 1）反應(yīng)器選型 液相反應(yīng)：釜式反應(yīng)器和管式反應(yīng)器均可使用 實(shí)驗(yàn)結(jié)果： 管式轉(zhuǎn)化率： % 釜式轉(zhuǎn)化率： %， 同時(shí)考慮 間歇操作攪拌釜：輔助時(shí)間降低反應(yīng)器容積效率。采用逐級(jí)經(jīng)驗(yàn)放大法對(duì)過(guò)氧化氫異丙苯分解反應(yīng)器進(jìn)行放大。 2022/9/19 如果放大倍數(shù)很大，又無(wú)把握時(shí)，往往還要進(jìn)行多次規(guī)模不同的中試。 優(yōu)點(diǎn)： 液體不需要加熱變成氣體，節(jié)省能源。 移動(dòng)床反應(yīng)器 2022/9/19 特征： 反應(yīng)器內(nèi)催化劑也是固定不動(dòng)的。 ? 適用于氣固，液固，氣液固反應(yīng)。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，但適用熱效應(yīng)不大或催化劑對(duì)溫度要求不高的反應(yīng)。 適用于氣固催化反應(yīng)，固相加工反應(yīng)，應(yīng)用非常廣泛。 適用于兩種流體相反應(yīng)的過(guò)程。 常帶夾套或釜內(nèi)放置蛇管，傳熱以維持釜內(nèi)所需溫度。 多用于均相反應(yīng)。 ? 用來(lái)實(shí)現(xiàn)化學(xué)變化的設(shè)備－－反應(yīng)器 ? 按反應(yīng)物料的相態(tài)進(jìn)行分類 ， 可有均相反應(yīng)器和非均相反應(yīng)器兩大類 。 ? 3． 非等溫 、 非絕熱反應(yīng)器 ， 與外界有熱量交換 ， 但不等溫 。 ? 實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過(guò)程的最優(yōu)化 。 催化劑 ——一般屬于化學(xué)或工藝范疇。 2022