【正文】 TnmiiFFCFFCfrrdVdFFFCFFCfrrdVdFj?????????????2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 61 聯(lián)立求解 ? 恒壓間歇反應(yīng)體系，用 Nj代替 Fj ? 恒容間歇反應(yīng)體系，用濃度代替 ? 所得到的 j個(gè)微分方程，可通過(guò)數(shù)值分析或ODE軟件求解 0/ VNC jj ?2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 62 例 65 聯(lián)立物料平衡式、化學(xué)計(jì)量關(guān)系式和反應(yīng)速率方程 ? 考慮例題 64 中的反應(yīng)， 以 摩爾流量 的形式寫(xiě)出 PFR 反應(yīng)器 中各物質(zhì)的物料平衡式 233222222223112232222222132265321ONOONONNNONHNONOCCkrNOONCkrONNOCCkrOHNNONH????????????反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng)2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 63 ? 解：對(duì)于氣相反應(yīng)，物質(zhì) j的濃度為 ? 無(wú)壓降等溫操作 ? 所有氣體的總摩爾流量為 TTppFFCCTjTj000 ???TjTj FFCC0?22223 NOOOHNNHNOT FFFFFFF ??????2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 64 ? 以總摩爾流量形式寫(xiě)出各組分物料平衡式 – (1) NO – (2) NH3 221 23 2 NONNONHNONONO CkCCkrdVdF ????2221 )(2)( 23TNOTONTNOTNHTONONOFFCkFFFFCkdVdF ????111 33333232NONHNONONHNHNH CCkrrrdVdF ?????1 )(32 33TNOTNHTONONHFFFFCkdVdF ??2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 65 – (3) H2O – (4) N2 111 3222NONHNONOOHOHOH CCkrrrdVdF ?????1 )(32TNOTNHTONOOHFFFFCkdVdF ?23221 22223222165ONONONNONHNONN CCkCkCCkrdVdF ????2332221 )(21)()(65 222232TOTNTOOTNOTONTNOTNHTONONFFFFCkFFCkFFFFCkdVdF ???2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 66 – (5) O2 – (6) NO2 ? Fj0、 T0、 p0與 k已知， Fj可由 ODE軟件求解 2222223232 ONOOOO rrrrrdVdF?????233222 )()(22222TOTNTOOTNOTONOFFFFCkFFCkdVdF??23333 )(2222222TOTNTOOONONONOFFFFCkrrrdVdF?????2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 67 表 64 PFR中復(fù)合反應(yīng)的關(guān)系總結(jié) ? 物料平衡式 ? 速率方程 ? 化學(xué)計(jì)量關(guān)系 ? 氣相反應(yīng) ? 液相反應(yīng) jj rdVdF ?)( 1 njjijij CCCfkr ，????qiijj rr1 iDiiCiiBiiAidrcrbrar ????????njjT FF1 TTppFFCCTjTj000 ???0vFC jj ?2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 68 CSTR反應(yīng)器中的復(fù)合反應(yīng) ? 對(duì) CSTR，需要求解代數(shù)方程組 – rj 是組分濃度 Cj 的函數(shù) jjjrFFV??? 0 VrFF jjj ???? 0)( 211Njqiijj CCCfrr ， ??? ??2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 69 CSTR反應(yīng)器中的復(fù)合反應(yīng) ? 寫(xiě)出反應(yīng)中各組分的物料平衡式后，用濃度代替各速率方程中的變量 – 反應(yīng)無(wú)體積變化，用濃度 Cj作為變量 – 反應(yīng)為氣相且有體積變化，用摩爾流量 Fj作為變量 2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 70 CSTR反應(yīng)器中的復(fù)合反應(yīng) q個(gè)氣相反應(yīng)， N個(gè)組分，代數(shù)方程組 )( 11111110 TOTNTOTqii CFFCFFfVrVVrFF ， ???????? ??)( 10 TOTNTOTjjjj CFFCFFfVVrFF ， ??????)( 10 TOTNTOTNNNN CFFCFFfVVrFF ， ?????????njjT FF12022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 71 小結(jié) ? 對(duì)于平行反應(yīng) ? UBADBAkk? ???? ???212211????BARTEUUBARTEDDCCeArCCeArUD????2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 72 小結(jié) ? 瞬時(shí)選擇性 ? EDEU，選擇性 SDU隨溫度的增加而增加。1)(1])l n (e xp [11212100kkkkkkkAAAoptkkkkeCCCX?????????????2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 42 ? 乙醛收率 120~~ kkCCYABA ?? 進(jìn)料中乙醇的摩爾數(shù)出口乙醛的摩爾數(shù)2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 43 復(fù)雜反應(yīng)的求解 ? 物料平衡 – 復(fù)雜反應(yīng)體系 ：用物質(zhì)的量 Nj或摩爾流率 Fj比用轉(zhuǎn)化率更方便 – 液相反應(yīng) ：用濃度作為物料平衡中的變量 2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 44 表 61 復(fù)合反應(yīng)的摩爾平衡 反應(yīng)器 氣體 液體 間歇反應(yīng)器 CSTR PFR/PBR 半間歇 VrdtdN AA ?AAArFFV??? 0AA rdVdF ?VrdVdN AA ?0BBB FVrdVdN ??AA rdtdC ?AAArCCvV??? 00AA rdVdCv ?0VCvrdVdC AAA 0??VCCvrdtdC BBBB ][ 00 ???2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 45 速率方程 ? 凈反應(yīng)速率 – 每個(gè)反應(yīng)的生成速率相加得到凈生成速率 – 列出物料平衡式后， 關(guān)鍵是 寫(xiě)出復(fù)雜反應(yīng)中各物質(zhì)的凈生成速率 2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 46 速率方程 ?????????? ???? ???? ????? ???GBAFEBECADCBAqqAAAAkkkk21q432332231321反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng)個(gè)反應(yīng)：若發(fā)生了?????????????????qiiBqBBBBBqiiAqAAAAArrrrrrrrrrrrBA13211321??凈反應(yīng)速率：、2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 47 速率方程 反應(yīng)的物質(zhì)反應(yīng)數(shù)下標(biāo)說(shuō)明：組分的反應(yīng)速率：??? ??jirrjqiijj。11201 21 ???kkAB ekek