化学反应工程课件课件课件课件.ppt

关于化学反应工程课件1现在学习的是第1页，共70页定义定义：单位时间，单位体积反应物系中某一反应组分的反：单位时间，单位体积反应物系中某一反应组分的反应量。应量。RBARBAdtdnVrdtdnVrdtdnVrRRBBAA1,1,12.1 化学反应速率化学反应速率按不同组分计算的反应速率数值上不等，因此一定要注按不同组分计算的反应速率数值上不等，因此一定要注明反应速率是按哪一个组分计算的。明反应速率是按哪一个组分计算的。对反应物对反应物dn/dt0,dn/dt0dn/dt0 2现在学习的是第2页，共70页各组分各组分r r间关系间关系RBARBAdndndn:RBARBArrr:)(:)(RRBBAArrrdtdV1dtdVVcdtdcdtVcdVrAAAA)(1dtdnVrdtdnVrdtdnVrRRBBAA1,1,1RBARBArdtdnVrii1反应速率反应速率普遍化普遍化定义式定义式dtdcrAA恒容恒容过程过程3现在学习的是第3页，共70页l流动床反应器（定常态过程）流动床反应器（定常态过程）dVrFAFA+dFAVrFA0MFArAAdVdFr连续反应器反连续反应器反应速率应速率多相反应多相反应反应速率反应速率dadFrAAdWdFrAA AbAVArrar 4现在学习的是第4页，共70页 例例2.1 在在350等温恒容下纯丁二烯进行二聚反应，测得等温恒容下纯丁二烯进行二聚反应，测得反应系统总压反应系统总压 p 与反应时间与反应时间 t 的关系如下：的关系如下：t/min 0 6 12 26 38 60 p/kPa 66.7 62.3 58.9 53.5 50.4 46.7 试求时间为试求时间为26min时的反应速率。时的反应速率。5现在学习的是第5页，共70页2.2 2.2 反应速率方程反应速率方程 溶剂、催化剂和压力一定的情况下，溶剂、催化剂和压力一定的情况下，描述反应速率与温度和浓度的定量描述反应速率与温度和浓度的定量关系，即速率方程或动力学方程。关系，即速率方程或动力学方程。基元反应基元反应BABAAckcr定定义义Tfr,c非非基基元元反反应应DPAAAAckrr21*KcccApAPAAccKc1*PAPAAckcccKkr/12RBARBADAPAA*6现在学习的是第6页，共70页机理（机理（1）：）：NO+NO(NO)2 (NO)2+O2 2NO2 例：例：2NO+O2 2NO222ONOckcr 机理机理（2）：）：NO+O2 NO3 NO3+NO 2NO2 动力学实验数据与速率方程相符合，仅是证明机理正确的动力学实验数据与速率方程相符合，仅是证明机理正确的必要条件，而不是充要条件。必要条件，而不是充要条件。某些非基元反应，其速率方程符合质量作用定律某些非基元反应，其速率方程符合质量作用定律;不同机理可以导出相同形式的速率方程；不同机理可以导出相同形式的速率方程；7现在学习的是第7页，共70页幂函数型速率方程幂函数型速率方程NiiBAiBAckckcr1.可逆反应可逆反应NiiNiiiickckr11RBARBARBARBARBARBAAccckccckr速率方程经验形式速率方程经验形式)()(21cfTfr 8现在学习的是第8页，共70页平衡时，平衡时，r r0 0RBARBARBARBAccckccckkkcccRRBBAARBA/cRBAKcccRBA/1/cRBAKcccRBARRRBBBAAA1kkcccCBARBA/9现在学习的是第9页，共70页1RRRBBBAAA/1/CKkk正逆反应的反应级数之差与相应的化学计量系数之正逆反应的反应级数之差与相应的化学计量系数之比为一定值比为一定值;设设 2AB R 的反应机理为的反应机理为 (1)A A*(2)A*+B X (3)A*+X R化学计量数化学计量数，为速率控制步骤出现的次数。，为速率控制步骤出现的次数。10现在学习的是第10页，共70页例例2.2 等温下进行醋酸（等温下进行醋酸（A）和丁醇（）和丁醇（B）酯化反应）酯化反应 CH3COOH+C4H9OH CH3COOC4H9+H2O醋酸和丁醇的初始浓度分别为醋酸和丁醇的初始浓度分别为0.2332和和1.16kmol/m3,测得测得不同时间下醋酸转化量不同时间下醋酸转化量,试求该反应的速率方程。试求该反应的速率方程。11现在学习的是第11页，共70页2.3 2.3 温度对反应速率的影响温度对反应速率的影响阿累尼乌斯方程阿累尼乌斯方程k又称为比反应速率，其意义是所有反应组分的浓又称为比反应速率，其意义是所有反应组分的浓度均为度均为1 1时的反应速率。它的因次与速率方程的形时的反应速率。它的因次与速率方程的形式和反应速率及浓度的因次有关。式和反应速率及浓度的因次有关。气相反应气相反应ypckpRTkRTk)/()()()()(221ckfcfTfr)/exp(RTEAk指前因子指前因子活化能活化能RTEAk lnlnTk1ln12现在学习的是第12页，共70页22lnlnRTERTEdTkddTkd正逆反应活化能与反应热的关系正逆反应活化能与反应热的关系2lnRTEdTkd2lnRTEdTkdpKkkln1lnln/1/pKkk21ln1lnlnRTHdTKddTkddTkdrprHEE12lnRTEdTkdRTEAk lnln13现在学习的是第13页，共70页对于吸热反应，对于吸热反应，Hr0对于放热反应，对于放热反应，Hr r3 r2 r1l每一条等速率线上都有一极点，此点转化率最高，对应的温每一条等速率线上都有一极点，此点转化率最高，对应的温度即为度即为T Topop 。连接所有等速率线上的极值点所构成的曲线，。连接所有等速率线上的极值点所构成的曲线，叫最佳温度曲线。叫最佳温度曲线。可逆放热可逆放热反应的反反应的反应速率与应速率与温度及转温度及转化率的关化率的关系图系图18现在学习的是第18页，共70页例例2.3 在实际生产中合成氨反应在实际生产中合成氨反应 N2+3H2 2NH3 （A）是在高温高压下采用熔融铁催化剂进行的。合成氨反应为是在高温高压下采用熔融铁催化剂进行的。合成氨反应为可逆放热反应，故过程应尽可能按最佳温度曲线进行。现可逆放热反应，故过程应尽可能按最佳温度曲线进行。现拟计算下列条件下的最佳温度：拟计算下列条件下的最佳温度：（1）在在25.33MPa下，以下，以3：1的氢氮混合物进行反应，氨含量为的氢氮混合物进行反应，氨含量为17；（2）其他条件同（）其他条件同（1），但氨含量为），但氨含量为12；（3）把压力改为）把压力改为32.42MPa，其他条件同（，其他条件同（1）。）。已知该催化剂的正反应活化能为已知该催化剂的正反应活化能为58.618103J/mol,逆反应逆反应的活化能为的活化能为167.48103J/mol。平衡常数。平衡常数Kp（MPa-1）与）与温度温度T(K)及总压及总压p(MPa)的关系为的关系为 B )02149.02405.4(/)6478.1926.2172(logpTpKp19现在学习的是第19页，共70页2.4 复合反应复合反应单位时间、单位体积反应混合物中单位时间、单位体积反应混合物中某一组分某一组分i i的反应量。的反应量。2.4.1反应组分的转化速率和生成速率反应组分的转化速率和生成速率(Ri）Mjjijir1当同一个反应物系中当同一个反应物系中同时进行若干个化学同时进行若干个化学反应时，称为复合反反应时，称为复合反应。应。复合反应定义复合反应定义M2211j22112222211211221111 0 0 0 0rAAArAAArAAArAAAiiMMMiijjjiiii 转化速率转化速率/生成速率生成速率Ri与反应速率与反应速率 ri 的区别？的区别？20现在学习的是第20页，共70页(*)1MjjijirM2211j22112222211211221111 0 0 0 0rAAArAAArAAArAAAiiMMMiijjjiiiiijr求解代数方程组，得求解代数方程组，得 .jr忽略次要反应，确定独立反应数忽略次要反应，确定独立反应数M；i测测M个组分的个组分的 对每个组分按（对每个组分按（*）式）式,建立建立M个线个线 性方程；性方程；？21现在学习的是第21页，共70页(F)HCOOHCO(E)3HCOOHCH(D)4H2COHCO2H(C)CHCHHCHCHCH(B)HCHCHCHC(A)HHCHCHCHC222224242243565256242665256232565256例：乙苯催化脱氢反应可以用下列方程式表示例：乙苯催化脱氢反应可以用下列方程式表示实验测得乙苯的转化速率以及实验测得乙苯的转化速率以及C2H4、CH4、CO、CO2及及H2的生成速率如下的生成速率如下组分Ri*1010mol/(g.s)C6H5C2H5C2H4CH4COCO2H24170 6 7 45.8 30 4280试求上述反应的反应速率。试求上述反应的反应速率。22现在学习的是第22页，共70页2.4.2 复合反应的基本类型复合反应的基本类型反应系统中各个反应的反应系统中各个反应的反应组分不同。反应组分不同。各个反应独立进行，任一反应的反应速率不受其各个反应独立进行，任一反应的反应速率不受其他反应的反应组分浓度的影响。他反应的反应组分浓度的影响。A P B Q并列反应并列反应多相催化反应；多相催化反应；变容气相反应变容气相反应.定定义义特特点点特殊特殊情况情况23现在学习的是第23页，共70页反应物相同但产物不同或不全相同。反应物相同但产物不同或不全相同。平行反应平行反应定义定义1.瞬时瞬时选择性选择性 A P AA QAAckr11AAAckr22APPASAAAAAAckkckckckS1221111关键组分的转化量反应产物的生成量RAS生成1molP所消耗A的mol数jjAjjjPjPAAPPAPArrS关键反应物的转化速率目的产物的生成速率多个反应24现在学习的是第24页，共70页2.2.温度和浓度对瞬时选择性的影响温度和浓度对瞬时选择性的影响(1)浓度影响浓度影响l ，浓度增高，瞬时选择性降低。，浓度增高，瞬时选择性降低。（2)温度的影响温度的影响E主主 ，浓度增高，瞬时选择性增加，浓度增高，瞬时选择性增加;E主主E副副，温度增高，瞬时选择性增加；，温度增高，瞬时选择性增加；AAckkS121125现在学习的是第25页，共70页一个反应的反应产物同时又是一个反应的反应产物同时又是另一个反应的反应物。另一个反应的反应物。l 不论目的产物是不论目的产物是P P还是还是Q Q，提高，提高A A的转化率总有的转化率总有利；利；A P Q连串反应连串反应定定义义特特点点4322342222CClCHClClCHClCHCHClClClCll若若Q Q为目的产物，加速两个反应都有利；为目的产物，加速两个反应都有利；l若若P P为目的产物，则要抑制第二个反应。为目的产物，则要抑制第二个反应。采用合适的催化剂；采用合适的催化剂；采用合适的反应器和操作条件；采用合适的反应器和操作条件；采用新的工艺采用新的工艺.26现在学习的是第26页，共70页例例2.4：高温下进行如下气相反应：高温下进行如下气相反应AEERMRPAHEAcckrcckrcck-ckrckrcckckr5544333221112 MPAE DER MRP BM2A HEA试推导生成试推导生成E的瞬时选择性。的瞬时选择性。AEEAESMjjijir127现在学习的是第27页，共70页2.5 反应速率方程的变换与积分反应速率方程的变换与积分2.5.12.5.1单一反应单一反应PBAPBA恒恒容容过过程程反应变量：反应变量：XA0AAAnncVV00AAAAnnnX000(1)(1)AAAAAnXccXVAAABBBXnnn0000BBBAAAcccX0BBBnncVV反应速率方程反应速率方程NiiBAAiBAckckcr1.BAAckcr 1AABdnkc cV dt*28现在学习的是第28页，共70页000(1)()BABAABAAAkc ckcXccX00000(1)11AAAAAAAdnXndndXdXcV dtVdtVdtdt)()1(0000AAABBAAAAXccXkcdtdXc恒容恒容过程过程变变容容过过程程iincVXA(2.46)(2.48)(2.47)PBAPBABAAckcr 1AABdnkc cV dt*XAt29现在学习的是第29页，共70页AiA/A:膨胀因子，意义为转化膨胀因子，意义为转化1molA时，反应混合物总时，反应混合物总mol数的变化。数的变化。反应前反应前(XA=0)转化率为转化率为XA时时组分组分ABP0An0Bn00AAAnnX00BBAAAnnX0PAAAnX0总计总计000tABnnn00ittAAAnnnX00ttAAAnnnXPBAPBA30现在学习的是第30页，共70页理想气理想气体恒温体恒温恒压下恒压下ttnnVV00AAAttXnnnVV0000)1(00AAAXyVV0000(1)()(1)BAABAAAABAAAcXccXkc ckyXAAAAAAAXyXccc0001AAAAAABBBXyXccc0001)1(0AAAXy00AAAAnnnXAAABBBXnnn00iincV（2.51）体积校正因子体积校正因子00ttAAAnnnX31现在学习的是第31页，共70页AAAAAAiiiXyXppp0001AAAAAAiiiXyXyyy0001000000()11(1)1AAAAAAAAAAAAd nnXcdndXV dtVyXdtyXdt 000000(1)()1(1)BAABAAAAAAAAAAAcXccXcdXkyXdtyX AABrkp pAAAAAAiiiXyXccc0001AABrkc cAABrky y变容变容恒温恒温恒压恒压32现在学习的是第32页，共70页20000001)(1(1AAAABAAAAAAXyXccXkcdtdXXyc000000(1)()1(1)BAABAAAAAAAAAAAcXccXcdXkyXdtyX l液相反应一般可按恒容过程处理液相反应一般可按恒容过程处理l间歇操作，无论液相反应还是气相反应，一般可视为恒间歇操作，无论液相反应还是气相反应，一般可视为恒容过程容过程l总摩尔数不发生变化的等温气相反应属于恒容过程总摩尔数不发生变化的等温气相反应属于恒容过程1PBA1PBAPBAAABrkc c例例:恒温恒压下气相反应恒温恒压下气相反应33现在学习的是第33页，共70页AABABAAABAABXccycXccccyckt11ln11ln110000000000AxAAABAAAtdXXccXXydtk00000)(1(1例：二级反应（恒容）？例：二级反应（恒容）？ABAAABXcXccckt11ln10000AAAABAAXyXccXkdtdX0001)(1(000000(1)()1(1)BAABAAAAAAAAAAAcXccXcdXkyXdtyX 34现在学习的是第34页，共70页111212112122221122000NNNNMMNMNAAAAAAAAAiincV反应变量反应变量(1,2)jjM112,1,2,Mii jjjjjAAANrrrcccjM 01Miiijjjnn 0111NNMiiijjiijnn 2.5.12.5.1复合反应复合反应011NMttijjijnn ttnnVV00)11(1100MjjijNitnVV理想气体恒温恒压理想气体恒温恒压35现在学习的是第35页，共70页)11(1100MjjijNitnVV01Miiijjjnn)11(110010MjjijNitMjjijiiinVnVnc)(1100MjjijiinVc恒容恒容1,2iN思考：理想气体变温变容条件下，如何进行速率方程的思考：理想气体变温变容条件下，如何进行速率方程的变换？变换？36现在学习的是第36页，共70页例例2.6 在常压和在常压和898K进行乙苯催化脱氢反应进行乙苯催化脱氢反应 22565256 1HCHCHHCHCHC 665256 2HCHCHC 435625256 3CHCHHCHHCHC 为简便起见，以为简便起见，以A、B、T、H及及S分别代表乙苯、苯、甲苯、分别代表乙苯、苯、甲苯、氢及苯乙烯，在反应温度及压力下，上列各反应的速率方程为氢及苯乙烯，在反应温度及压力下，上列各反应的速率方程为04052.01283.01HSAppprApr3210745.5HAppr2904.03式中所有反应速率的单位均为式中所有反应速率的单位均为kmol/（kg.h）。压力的单位用）。压力的单位用MPa。进料中含乙苯。进料中含乙苯10%和和H2O90%。当苯乙烯，苯和甲苯的收。当苯乙烯，苯和甲苯的收率分别为率分别为60、0.5、1时，试计算乙苯的转化速率。时，试计算乙苯的转化速率。37现在学习的是第37页，共70页01Miiijjjnn 对对S对对B对对T01 1102220323sssBBBTTTnnnnnn 1236 0.05 0.1 kmolkmolkmol选择反应进度选择反应进度 作为反应变量作为反应变量123,解：乙苯（解：乙苯（A A）的转化速率）的转化速率123Arrr30.12830.040525.745 100.2904ASHAAHpp ppp p,ASHP P PSTBAYYYy,038现在学习的是第38页，共70页理想理想气体气体恒压恒压01011MiijjjiiiNMttijjijnnpp yppnn 3333.667 10 MPa5.731 10 MPa5.635 10 MPaASHPPP41233.957 10 kmol/(kg h)Arrr39现在学习的是第39页，共70页例：氨的分解反应是在常压、高温及使用催化剂的情况下例：氨的分解反应是在常压、高温及使用催化剂的情况下进行的进行的 2NH3N23H2今有含今有含95氨和氨和5惰性气体的原料气进入反应器进行惰性气体的原料气进入反应器进行分解反应，在反应器出口处测得未分解的氨气为分解反应，在反应器出口处测得未分解的氨气为3，求氨的转化率及反应器出口处各组分的摩尔分率。求氨的转化率及反应器出口处各组分的摩尔分率。40现在学习的是第40页，共70页解：解：12231AAAAAAAAAAAAAAAAyyyyXXyXyyy110000094.003.0195.003.095.0AX236.0194.095.0194.095.02101210002AAAAANNXyXyyy708.0194.095.0194.095.02301210002AAAAAHHXyXyyy026.0194.095.0105.0100AAAIIXyyy41现在学习的是第41页，共70页2.6 2.6 多相催化与吸附多相催化与吸附2.6.1 2.6.1 多相催化作用多相催化作用 1.催化剂的特征催化剂的特征（1 1）产生中间产物，改变反应途径，因而降低反应活化能和加速反应速率；）产生中间产物，改变反应途径，因而降低反应活化能和加速反应速率；（2 2）催化剂不能改变平衡状态和反应热，同时加速正反应和逆反应的速）催化剂不能改变平衡状态和反应热，同时加速正反应和逆反应的速率率 ；（3 3）具有选择性，可使化学反应朝着所期望的方向进行，抑制不需）具有选择性，可使化学反应朝着所期望的方向进行，抑制不需要的副反应。如乙醇分解反应，采用酸催化剂如要的副反应。如乙醇分解反应，采用酸催化剂如-Al-Al2 2O O3 3，进行脱水，进行脱水反应，生成乙烯；若采用金属催化剂如铜催化剂，则脱氢生成乙醛。反应，生成乙烯；若采用金属催化剂如铜催化剂，则脱氢生成乙醛。2.催化剂的组成催化剂的组成42现在学习的是第42页，共70页反应物被分布在催化剂表面上的活性位吸附，成为活性反应物被分布在催化剂表面上的活性位吸附，成为活性吸附态；吸附态；活性吸附态组分在催化剂表面上进行反应，生成吸附态活性吸附态组分在催化剂表面上进行反应，生成吸附态产物；产物；吸附态产物从催化剂活性表面上脱附。吸附态产物从催化剂活性表面上脱附。2.2.气固相催化反应的步骤（活性位理论）气固相催化反应的步骤（活性位理论）R BAAABBRB A RR(1)(1)吸附吸附(2)(2)表面反应表面反应(3)(3)脱附脱附43现在学习的是第43页，共70页2.6.2 2.6.2 吸附与脱附吸附与脱附1.1.物理吸附与化学吸附物理吸附与化学吸附44现在学习的是第44页，共70页2.2.理想吸附理想吸附l理想吸附模型（理想吸附模型（Langmuir模型）基本假定模型）基本假定AA)1(AAaapkrAddkra 单分子吸附单分子吸附吸附表面在能量上是均匀的，即各吸附位具有相同的吸附表面在能量上是均匀的，即各吸附位具有相同的能量能量;吸附分子间没有相互作用；吸附分子间没有相互作用；单分子层吸附。单分子层吸附。吸附速吸附速率常数率常数表面覆表面覆盖率盖率脱附速脱附速率常数率常数45现在学习的是第45页，共70页吸附净速率吸附净速率AdAAakpkr)1(吸附平衡吸附平衡AdAAakpk)1(AAAAApKpK1KApA1)/exp(0RTqKKAALangmuir吸吸附等温式附等温式46现在学习的是第46页，共70页b 双分子吸附双分子吸附B A2 BABAV1吸附吸附平衡平衡VAaAaApkrAdAdAkrVBaBaBpkrBdBdBkrdBaBdAaArrrr,BBAAAAApKpKpK1BBAABBBpKpKpK1BBAAVpKpK11miiiiiipKpK11miiivpK11147现在学习的是第47页，共70页A22A2c 吸附分子发生解离吸附分子发生解离2)1(AAaapkr2Addkr吸附吸附平衡平衡0)1(22AdAAakpkrAAAAApKpK13.3.真实吸附真实吸附（1 1）焦姆金模型）焦姆金模型（2 2）FruendlichFruendlich模型模型Langmuir解离吸附解离吸附等温方程等温方程48现在学习的是第48页，共70页2.7 2.7 多相催化反应动力学多相催化反应动力学本节中心内容本节中心内容如何由所确定的反应步骤导出多相催如何由所确定的反应步骤导出多相催化反应的总包速率方程。化反应的总包速率方程。2.7.12.7.1 定态近似法和速率控制步骤法定态近似法和速率控制步骤法定态近似法定态近似法若反应达到定态，则中间化合若反应达到定态，则中间化合物的浓度不随时间而变物的浓度不随时间而变若反应达到定态，则串联各步若反应达到定态，则串联各步反应速率相等反应速率相等0dtdcAiNrrr2149现在学习的是第49页，共70页RA*AA RA*212*2*11*)()(rrckckckckdtdcRAAAA0*dtdcA21rr 中间化合物的浓度中间化合物的浓度不随时间而变不随时间而变串联各步反应速串联各步反应速率相等率相等。*111AAckckrRAckckr2*2250现在学习的是第50页，共70页速率控制步骤法速率控制步骤法111rrr222rrr1r1r2r2rRA*AA RA*1r1r2r2r222111rrrrrrrrr21达到平衡速率控制步骤51现在学习的是第51页，共70页2.7.2 2.7.2 多相催化反应速率方程多相催化反应速率方程吸附和吸附和脱附采脱附采用理想用理想吸附等吸附等温方程温方程表面反应控制表面反应控制R BAAABBRB A RR(1)(1)吸附吸附(2)(2)表面反应表面反应(3)(3)脱附脱附质量作用定律质量作用定律VRsBAskkr52现在学习的是第52页，共70页其余三步达到平衡其余三步达到平衡0AdAVAaAkpk0BdBVBaBkpk0RdRVRaRkpkVAAApKVBBBpKVRRRpKdAaAAkkKdBaBBkkK dRaRRkkK RRBBAAVpKpKpK111VRBA22)1()/()1(RRBBAAPRBARRBBAARRsBABAspKpKpKKpppkpKpKpKpKkppKKkrRRBBAAAAApKpKpKpK153现在学习的是第53页，共70页弱弱吸吸附附1)(RRBBAApKpKpK)/(PRBAKpppkr反应达反应达到平衡到平衡0/PRBAKpppBARPPPPK 表面反应不可逆表面反应不可逆2)1(RRBBAABApKpKpKpkpr惰性气体吸附惰性气体吸附2)1(/IIRRBBAApRBApKpKpKpKKpppkr22)1()/()1(RRBBAAPRBARRBBAARRsBABAspKpKpKKpppkpKpKpKpKkppKKkr)(RsBAsPKkKKkK54现在学习的是第54页，共70页若若A A吸附吸附时解离时解离221)(1)/(RRBBAAPRBApKpKpKKpppkrA22A2BB2B 2AR RR若若B B、R R不吸附不吸附AABAAABAAspKpkppKppKkr11AARB A55现在学习的是第55页，共70页KApA 1KApA 1BspkrBAAsppKkr组分组分A A的吸附控制的吸附控制R BA(1)(1)吸附吸附(2)(2)表面反应表面反应(3)(3)脱附脱附AABAAABAAspKpkppKppKkr11AABBRB A RR56现在学习的是第56页，共70页AdAVAaAkpkr表面反应达表面反应达到平衡到平衡SSSBAVRKkk/)/(Ks为表面反应为表面反应平衡常数平衡常数VBBBpKVRRRpK)/(BBSVRRApKKpKRRBBBBSRRVpKpKpKKpK/111VRBARRBBBBSRRBPRAaARRBBBBSRRBBSRRdAAaABBSVRRdAVAaApKpKpKKpKpKppkpKpKpKKpKpKKpKkpkpKKpKkpkr/1)/(/1/57现在学习的是第57页，共70页组分组分R的脱附控制的脱附控制VRaRRdRpkkrVAAApKVBBBpKVBABASRppKKK1VRBABApRBBAAPRBABABASBBAARaBABASdppKKpKpKKpppkppKKKpKpKpkppKKKkrRR1)/(1BASdKKKkkRAABBRB A RRVRBA,58现在学习的是第58页，共70页n（吸附项）（动力学项）（推动力反应速率 速率方程速率方程通用形式通用形式l动力学项：指反应速率常数，它是温度的函数。动力学项：指反应速率常数，它是温度的函数。l推动力项：对于可逆反应，表示离平衡的远近；对于不推动力项：对于可逆反应，表示离平衡的远近；对于不可逆反应，表示反应进行的程度。可逆反应，表示反应进行的程度。l吸附项：表明哪些组分被吸附和吸附强弱。吸附项：表明哪些组分被吸附和吸附强弱。组分组分A A吸附控制吸附控制RRBBBBSRRBPRAaApKpKpKKpKpKppkr/1)/(组分组分R脱附控制脱附控制BApRBBAAPRBAppKKpKpKKpppkr1)/(表面反应控制表面反应控制2)1()/(RRBBAAPRBApKpKpKKpppkr59现在学习的是第59页，共70页多相催化反应速率方程推导步骤多相催化反应速率方程推导步骤假设该反应的反应步骤假设该反应的反应步骤;确定速率控制步骤，以该步的速率表示反应速率，确定速率控制步骤，以该步的速率表示反应速率，并写出该步的速率方程；并写出该步的速率方程；其余步骤视为达到平衡，写出各步的平衡式，将其余步骤视为达到平衡，写出各步的平衡式，将各组分的覆盖率转变为各组分分压的函数；各组分的覆盖率转变为各组分分压的函数；根据覆盖率之和等于根据覆盖率之和等于1 1，并结合由（，并结合由（3 3）得到的各组）得到的各组分的覆盖率表达式，可将未覆盖率变为各组分分压分的覆盖率表达式，可将未覆盖率变为各组分分压的函数；的函数；将（将（3 3）和（）和（4 4）得到的表达式代入（）得到的表达式代入（2 2）所列出的速）所列出的速率控制步骤速率方程，化简整理后即得该反应的速率控制步骤速率方程，化简整理后即得该反应的速率方程。率方程。60现在学习的是第60页，共70页例例2.7 苯加氢反应苯加氢反应C6H6H2 C6H12 可视为不可逆放热反应，可视为不可逆放热反应，假定在镍催化剂上有两假定在镍催化剂上有两类活性位分别类活性位分别吸附苯、吸附苯、中间化合物及氢，而环中间化合物及氢，而环己烷则可认为不被吸附己烷则可认为不被吸附.假定第三步为速率控制假定第三步为速率控制步骤，除苯和氢之外，步骤，除苯和氢之外，其它物质的吸附均为弱其它物质的吸附均为弱吸附，试推导动力学方吸附，试推导动力学方程程.61现在学习的是第61页，共70页2.8 2.8 动力学参数的确定动力学参数的确定积分法积分法将速率方程积分，再用实验数据拟合动力学参数。将速率方程积分，再用实验数据拟合动力学参数。恒容反应恒容反应AAAkcdtdcr1 )1(111 ln1010ktccktccAAAA幂函数型速幂函数型速率方程率方程tccAAln0tccAA1110162现在学习的是第62页，共70页AAAAApKpkKr1AAAAApKpkKdWdF1)1(0AAAXFF)1(0AAAXPyp)1(1)1(000AAAAAAAAXPyKXPykKdWdXFAXAAAAAAWAdXXPykKXPyKFdWA00000)1()1(100)1ln(AAAAAPykKXkXFWkXXPykKXFWAAAAAA1)1ln(100 )1ln(0AAAAXXXFW双曲双曲型速型速率方率方程程63现在学习的是第63页，共70页微分法微分法由实验测得不同条件下的反应速率，直接由速率方程由实验测得不同条件下的反应速率，直接由速率方程估计参数值。估计参数值。AAAkcdtdcrkcrAAlnlnlnAln lncrAAAAAApKpkKr1AAAAkKpkrp11AAAprp64现在学习的是第64页，共70页参数的数目较多时参数的数目较多时微分法微分法21)(minMiiirr21)1(),(minAiAAiAMiiApKpkKrKk0 ,0AKk采用计算机通过最优化方法求解采用计算机通过最优化方法求解221121),(),(minniMiinaaarraaa65现在学习的是第65页，共70页例例2.9 2.9 工业镍催化剂上气相苯加氢反应，速率方程为工业镍催化剂上气相苯加氢反应，速率方程为BBHBBpKpkpr15.0式中式中pB和和pH分别为苯及氢的分压，分别为苯及氢的分压，k为反应速率常数，为反应速率常数，KB为为苯的吸附平衡常数。在实验时中测定了苯的吸附平衡常数。在实验时中测定了423K时反应速时反应速率与气相组成的关系如表率与气相组成的关系如表2C所示。试求反应速率常数所示。试求反应速率常数及苯的吸附平衡常数。及苯的吸附平衡常数。66现在学习的是第66页，共70页分析：分析：BBBHBpkKkrpp15.0BBHBprpp5.0aKbkyrppBBHBk,1 ,5.0bapyBkb10215.0kKaB763.4BBHBBpKpkpr15.0直线直线67现在学习的是第67页，共70页例例2.10 由实验得镍催化剂上苯气相加氢反应的反应速率常数由实验得镍催化剂上苯气相加氢反应的反应速率常数k及苯的吸附平衡常数及苯的吸附平衡常数KB与温度的关系如下表所示：与温度的关系如下表所示：试求该反应的活化能及苯的吸附热。试求该反应的活化能及苯的吸附热。分析：分析：反应速率常数和吸附平衡常数与温度的关系反应速率常数和吸附平衡常数与温度的关系RTEAk/exp RTqKKBBB/exp068现在学习的是第68页，共70页RTEAk lnlnRTqKKBBB0lnlnmol/J1036.2 313.81084.2 R1084.2433Emol/J1041.4 313.8103.5 R103.5q433B斜率分别为斜率分别为2.84103及及5.310369现在学习的是第69页，共70页感谢大家观看感谢大家观看9/5/2022现在学习的是第70页，共70页